分析化学武汉大学第五版第10章.ppt

第10章 吸光光度法 10.1 概述 10.2 吸光光度法基本原理 10.3 分光光度计 10.4 显色反应及影响因素 10.5 光度分析法的设计 10.6 吸光光度法的误差 10.7 常用的吸光光度法 10.8 吸光光度法的应用 吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光 度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁 10.1 概述 n吸收光谱 n发射光谱 n散射光谱 n分子光谱 n原子光谱 10.2 吸光光度法基本原理 1 吸收光谱产生的 原因 光:一种电磁波, 波粒二象性 光谱名称波长范围 X射线0.110nm 远紫外光10200nm 近紫外光200400nm 可见光400750nm 近红外光0.752.5um 中红外光2.55.0um 远红外光5.01000um 微波0.1100cm 无线电波11000m 当光子的能量与分子的E匹配时 ，就会吸收光子 E=hu=hc/l a 跃迁类型 价电子跃迁：*, *; n*, n* E (h) 顺序: n*104) c. 产物的化学组成稳定 d. 化学性质稳定 e. 反应和产物有明显的颜色差别 (l60nm) 没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量 生成有色化合物再测定 显色反应 1 显色反应 络合反应 氧化还原反应 2 显色反应类型 离子缔合反应 成盐反应 褪色反应 Zr(IV)-偶氮胂III络合物测定草酸 吸附显色反应 达旦黄测定Mg(II),Mg(OH)2吸附达旦黄呈红色 3 显色剂 无机显色剂: 过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾 有机显色剂： 偶氮类：偶氮胂III 三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁S 三苯甲烷碱性染料 结晶紫 邻菲罗啉类：新亚铜灵 肟类：丁二肟 4 多元络合物 混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O 离子缔合物 AuCl4-罗丹明B 金属离子-配体-表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB 5 影响因素 a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液） u 影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变l u 影响待测离子的存在状态，防止沉淀 u 影响络合物组成 形式 pH max(nm) 形式 pH max(nm) H4L+ 1.2 462-465 Sn4+ 1.0 530 H3L 4.8-5.2 462,490 Ga3+ 5.0 550 H2L- 8.4-9.0 512 HL2- 11.4-12.0 532-538 pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响 b 显色剂的用量 稍过量，处于平台区 c 显色反应时间 针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定； 显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定 d 显色反应温度 加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解 e 溶剂 f 干扰离子 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率 消除办法： 提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰) 选择适当波长 10.5 光度分析法的设计 1. 选择显色反应 2. 选择显色剂 3. 优化显色反应条件 4. 选择检测波长 5. 选择合适的浓度 6. 选择参比溶液 7. 建立标准曲线 测量条件选择 1 测定波长选择 选择原则：“吸收最大，干扰最小” 灵敏度 选择性 2 测定浓度控制 控制浓度 吸光度A：0.20.8 减少测量误差 3 参比溶液选择 仪器调零 消除吸收池壁和溶液对入射光的反射 扣除干扰 试剂空白 试样空白 褪色空白 4 标准曲线制作 理论基础：朗伯-比尔定律 相同条件下 测定不同浓度标准 溶液的吸光度A Ac 作图 10.6 吸光光度法的误差 非单色光引起的偏移 物理化学因素：非均匀介质及化学反应 吸光度测量的误差 对朗伯-比尔定律的偏移 1 非单色光引起的偏移 复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b, 引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引 起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。 非均匀介质 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测 吸光度增加，导致线性关系上弯 2 物理化学因素 离解、缔合、异构等 如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H+2CrO42- PAR的偶氮醌腙式 化学反应 吸光度标尺刻度不均匀 3 吸光度测量的误差 A0.434 ，T36. 8% 时，测量的相对误差最小 A=0.20.8, T=1565%，相对误差4% dc/c= dA/A=dT/TlnT Er=dc/c100= dA/A100=dT/TlnT100 令ST=0.01,计算T不同值时的Sc/c，当TlnT对T进行 微分时，其值为零时，Sc/c最小，此时T=0.368。 1.示差吸光光度法 目的：提高光度分析的准确度和精密度 解决高(低)浓度组分(i.e. A在0.20.8以外)问题 分类：高吸光度差示法、低吸光度差示法、 精密差示吸光度法 特点： 以标准溶液作空白 原理： A相对 = A = bcx- bc0= b c 准确度：读数标尺扩展, 相对误差减少, c0愈接近cx, 准确度提高愈显著 10.7 常用的吸光光度法 例：硫脲还原硫氰酸盐比色法测定钢铁中的钼。酸 溶，硫酸高氯酸介质中，硫脲还原铁（III）为铁 (II),除干扰，还原钼（VI）为五价，2.00mg/100ml的 钼标准溶液为参比溶液，用2.00-2.30mg/100ml的钼标 准溶液，绘制工作曲线和测定样品溶液的吸光度 ,480nm测定A。 2.双波长吸光光度法 目的：解决浑浊样品光度分析 消除背景吸收的干扰 多组分同时检测 原理： A = Al1-Al2 = （l1- l2）b c 波长对的选择： a.等吸光度点法，b.系数倍率法 选l1为参比波长, l2为测量波长 得 Al1= xl1bcx + yl1bcy Al2= x l2 bcx+ yl2bcy A=Al2-A l1 = ( x2bcx+ yl2bcy)-( xl1bcx+ yl1bcy) 在等吸光度的位置(G, F), yl2 yl1，则上式成为 A=( xl2- xl1）bcx A与cx成正比, 可用于测定 例,苯酚与2,4,6-三氯苯酚(y)混合物中 苯酚(x)的双波长分光光度法测定。 3.导数吸光光度法 目的：提高分辨率 去除背景干扰 原理： dnA/dln l 10.8 吸光光度法的应用 1 测定弱酸和弱碱的离解常数 AHB和AB-分别为有机弱酸HB在强酸和强碱性时的吸光度，它 们此时分别全部以HB或B-形式存在。 HB H+ + B- H+B- Ka = HB pKa=pH+ lg HB B- A=AHB+AB- pKa=pH+ lg AB- - A A- AHB lg AB- - A A- AHB 对pH作图即可求得pKa 2 络合物组成确定 饱和法（摩尔比法） 制备一系列含钌3.010-5 mol/L (固定不变)和不同 浓度（小于12.010-5 mol/L）的PDT溶液，按实 验条件，485nm测定吸光度,作图。 PDT:Ru=2:1 等摩尔连续变化法 固定M+L,改变M,获得一系列吸光度值，吸 光度最大的值所对应的M与L的比值，即获得 M:L比值。 Co(III)与3，5二氯PADAT的比值为