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比色法儀器之原理與實務

比色法儀器之原理與實務. 黃平志. 光學分析法. 光學分析法 研究物質發射之輻射或輻射與物質相互作用之分析方法 。 利用電磁波作為分析訊號的方法。 光譜分析 法 測定物質發射或吸收輻射的強度 吸收法 、 發光法 、 螢光法 非光譜分析法利用輻射與物質作用產生在方向上或物理性質上的變化進行分析 。 折射、反射、色散、干涉、繞射及極化 比濁法、折光分析、旋光及 X 射線繞射等。. 電磁光譜. E = h n. n = c / l. 電磁波範圍與相對能階. 透光及顏色. 吸收及補色. 透光與光徑之關係. Lambert-Beer Law.

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比色法儀器之原理與實務

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Presentation Transcript

  1. 比色法儀器之原理與實務 黃平志

  2. 光學分析法 • 光學分析法 • 研究物質發射之輻射或輻射與物質相互作用之分析方法。 • 利用電磁波作為分析訊號的方法。 • 光譜分析法測定物質發射或吸收輻射的強度 • 吸收法、發光法、螢光法 • 非光譜分析法利用輻射與物質作用產生在方向上或物理性質上的變化進行分析。 • 折射、反射、色散、干涉、繞射及極化 • 比濁法、折光分析、旋光及X射線繞射等。

  3. 電磁光譜 E = hn n = c / l

  4. 電磁波範圍與相對能階

  5. 透光及顏色

  6. 吸收及補色

  7. 透光與光徑之關係

  8. Lambert-BeerLaw A= εCb=-logI/I0 T 透射比(透過律) A 吸光度 C 溶液濃度 ε溶液的吸光係數 b 液層厚度 I 透射輻射功率 I0 入射輻射功率

  9. Lamber-Beer Law I0 I -dIx/Ix=dS/S logI0/I=αn/2.303S S=V/b logI0/I=αnb/2.303V c=1000n/6.02*1023V logI0/I=6.02*1023αbc/2.303*1000 logI0/I=εbc=A dS=αdn I0 n - dIx/Ix= αdn/S I 0 -lnI/I0=αn/S

  10. Lamber-Beer Law • 各組分吸光度具有加成性 • 溶液的適用性 • 化學偏離與儀器偏離 化學:結合、解離、溶劑化、pH變化等

  11. 比色法儀器種類 • 肉眼 • 多種濃度標準溶液、標準色片 • 單一濃度標準溶液、標準色片 • 工具：比色管、比色盤 • 適用於現場 • 光學 • 濾鏡光度計 • 玻璃濾光片 • 干涉濾光片 • 分光光度計 • 稜鏡單色光器 • 光柵單色光器

  12. 比色法之顯色反應 • 定量分析：濃度測定 • 特定波長 • 待測物自有 • 陽離子：Cu2+, Ni2+, Cr3+ • 陰離子： Cr2O72-, MnO4- , NO3- • 藉由顯色反應產生 • 應考慮是否為特性吸收及適用範圍 • NO3-：A220 – 2 x A275 • 溶液顏色及濁度

  13. 顯色反應之靈敏度表示法 • 莫耳吸光係數ε： • 單位 L.mol-1.cm-1 • 比吸光係數 a： • 濃度1mg/L待測物質溶液，用1 cm吸光槽測得的吸光度 • 單位： mL.g-1.cm-1 • a= ε/F/1000，F：式量 • Sandell指數 s： • 用1 cm吸光槽測得的吸光度為0.001時，1 ml溶液所含待測物質之ug數 • 單位： ug-1.cm-2 • s = F/ε

  14. 光譜分析儀器的基本構造 • 光譜分析儀器的主要組件 光源 樣品槽 波長選擇器 偵測器 光學系統 訊號處理及讀出

  15. 單色器 光源 吸收槽 偵測器 輸出顯示 • 光學分析儀器：光譜儀 4 • UV-Vis方法的基本元件

  16. 分光設備

  17. 雙光束分光光度計

  18. 分光光度計之操作 • 打開電源 • 視測試需求打開灯源( UV, Vis ) • 調整至欲使用之波長 • 預熱15分鐘 • 避免環境變化 • 調整%T • 調整100%T • 測試標準及樣品吸收度(避免交叉污染) • 對於樣品測試值宜與外觀及標準色液比較

  19. 吸收度A最佳讀値範圍選擇 • 比耳定律-logT=εbc=-0.434lnT 微分 -d logT=-0.434d lnT=-0.434/TdT=εbdc 2式相除整理 dc/c=0.434/TlogT dT 以有限值表示: Δc/c=(0.434/TlogT )ΔT 式中: Δc/c=濃度相對誤差 ΔT =穿透率絕對誤差 T=0.368(A=0.434)時,濃度相對誤差為最小

  20. 吸收度A最佳測値範圍選擇 假設ΔT為常數 適當範圍： A: 0.2～0.8 T: 15% ～65% A=0.434 Δc/c與ΔT的關係圖

  21. 分光光度計性能測試 • 測試項目依定性或定量而定 • 波長準確性 • 波長再設性 • 波長解析度 • 迷光 • 線性 • 吸光度準確性 • 吸光度再現性 • 訊雜比 • 基線穩定性 • 吸光槽配對：

  22. 吸收光譜帶寬

  23. 儀器光譜帶寬對吸收峰之影響 SBW/NBW < 0.1

  24. 迷光之影響

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