分析化学课件之.ppt

第33、34课时,教学要求,教学重点,教学难点,课后作业,教学内容,第33,34学时 教学内容,titrimetric analysis,9.2 光度计及其基本部件,9.3 显色反应与条件的选择,9.4 吸光度测量条件的选择,教学要求,一 掌握光度计及其基本部件。,二 掌握吸光度测量条件的选择方法,教学重点及难点,教学重点：,教学难点 ：,吸光度测量条件的选择方法,吸光度测量条件的选择,参比溶液的选择方法,参比溶液的选择,问题：1.郎伯-比尔定律的物理意义？ 2.简述标准曲线法测量步骤。,当一束平行单色光通过均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。,选取与被测物质相同的标准样品，配制成一系列浓度不同的标准溶液，按样品的测定方法显色后，在选定的测量波长下（通常为max ）分别测定吸光度，绘制浓度吸光度曲线，得到一条过原点的曲线（标准曲线）。将样品配制成一定体积的溶液，按同样的方法显色，测定吸光度，查标准曲线，即可得到样品的含量。,9.2 光度计及其基本部件,1.目视比色法,用眼睛观察、比较溶液颜色的深浅以确定物质含量的方法。,标准系列法：,优点：1.仪器简单、操作简便、适合大批量分析。 2.比色管液层较厚，灵敏度较高（ppm）。 3.不符合郎伯-比尔定律，仍可采用。,缺点：1.准确度差，相对误差为5%20%。 2.标准系列不能放置，要临用时新配制。,2. 分光光度法,以郎伯-比尔定律为理论基础的仪器分析方法，使用仪器代替人的眼睛测量物质对光的吸收，灵敏度和准确度都有很大的提高。,区别：分光光度法测量物质对光的吸收。 目视比色法比较物质透过光的强度。,特点： 1.入射光为近似单色光，基本不偏离郎伯-比尔定律，准确度高，相对误差为2 % 5 %。 2.通过选择入射光和参比溶液，可消除干扰，提高选择性。 3.利用吸光度的加和性，可同时测量多种组分。,各种分光光度计,9.2.1 基本组成,（动画）,光源,单色器,样品室,检测器,显示,9.2 光度计及其基本部件,9.2.2 主要部件,在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。,可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。,1. 光源,2. 单色器,入射狭缝：光源的光由此进入单色器；,色散元件：将复合光分解成单色光,将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波长单色光的光学系统。,准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；,棱镜： 光的折射原理,光栅： 光的衍射 和干涉原理,3.吸收池,在紫外区须采用石英池，可见光区一般用玻璃池。,吸收池（比色皿）用于盛放吸收溶液。,主要有 石英池和玻璃池两种。,规格为； 0.5、1.0、2.0、3.0cm,4. 检测系统,将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。 要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应， 产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。,(1)光电管和光电倍增管,光照射到阴极表面时，会激发出电子，流向阳极，产生电流，通过放大器将电流放大，提高检测的灵敏度。,(2)光电二极管阵列,由多个光电二极管组成，光照射到二极管的半导体材料上，产生电子使电容放电。电容器再次充电的电量与每个二极管检测到的光子数目成正比，而光子数又与光强成正比。通过测量整个波长范围内光强的变化就可得到吸收光谱。,9.3 显色反应与条件的选择,9.3.1 显色反应的选择,所选择的显色反应应满足下列要求：,1. 选择性好，所选择的显色剂最好只与被测组分显色，如果有干扰，干扰要易于消除。,2. 灵敏度高，所选择的显色反应的 104，这样会使测定灵敏度较高，有利于微量组分的测定。,3. 对比度要大，有色配合物和显色剂（如果有颜色）的max要求 60 nm。,4. 生成的有色配合物要稳定，组成要恒定，这样可以保证测定结果有良好的重现性和足够高的准确度。,5. 显色反应的条件要易于控制，若实验条件过于严格，测定结果的重现性就差。,6. 常用的显色反应是配位反应，有时也采用氧化还原反应。,例如：钢中微量锰的测定， 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4- + 10 SO42- 16H+ 将Mn2 氧化成紫红色的MnO4-后，在525 nm处进行测定。,9.3.2 显色剂,无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。 有机显色剂：种类繁多 偶氮类显色剂：性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂III、PAR等。 三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等,9.3.3 显色反应条件的选择,确定显色反应以后，为使反应进行的完全，还要确定合适的反应条件，合适的反应条件是通过实验来确定的。,1.显色剂用量,具体的实验方法：固定被测组分的浓度和其它的反应条件，只改变显色剂的用量，配制一系列含不同浓度显色剂的溶液，在max下分别测定吸光度A ，绘制吸光度A与显色剂用量cR曲线。,选择曲线变化平坦处为显色剂合适的用量,2.反应体系的酸度,体系的酸度对显色反应的影响是多方面的，,影响显色剂的平衡浓度,影响显色剂的颜色,影响被测金属离子的存在状态,体系的酸度低是会发生水解反应。,黄色,橙色,红色,pH6,pH 212,pH13,具体的实验方法：固定被测组分、显色剂和其它试剂的浓度，只改变溶液的酸度，配制一系列不同pH的显色溶液，在max下分别测定吸光度A ，绘制pH与显色剂用量cR曲线。,选择曲线吸光度较大且平坦处为合适的pH范围,3.显色时间与显色反应温度：同理确定,4.干扰的消除,进行光度分析时，共存离子如本身有颜色，或与显色剂作用生成有色化合物，都将干扰测定。 （1）加入配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂 使干扰离子生成无色配合物或无色离子 （2）选择适当的显色条件以避免干扰 用磺基水杨酸测定Fe3+离子时,Cu2+与试剂形成黄色络合物, 干扰测定，但如控制pH在2.5左右，Cu2+则不与试剂反应。 （3）分离干扰离子,9.3.3 三元配合物在光度分析中的应用简介,一种金属离子同时与两种不同的配位体形成的三元配合物具有下列特性： 1. 稳定，可提高分析测定的准确度和重现性 例: Ti-EDTA-H2O2三元配合物的稳定性，比Ti-EDTA和Ti-H2O2二元配合物的稳定性，分别增强约1000倍和100倍。 2. 比二元配合物具有更高的灵敏度和更大的对比度灵敏度通常可提高12倍，有时甚至提高5倍以上。 3. 比二元体系具有更高的选择性 减少了金属离子形成类似配合物的可能性。,9.4 吸光度测量条件的选择,9.4.1 选择适当的入射波长 一般选择max为入射光波长。,如果max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。 如图选500nm波长测定，灵敏度虽有所下降，却消除了干扰，提高了测定的准确度和选择性。,9.4.2 参比溶液的选择,为什么需要使用参比溶液？,分光光度测定使用的是透明的比色皿，对入射光会产生反射、吸收和透射等作用，另外，溶剂、试剂等也会对入射光产生吸收，使测得的的吸光度不能真正反映待测溶液的吸光度。为消除由此带来的测量误差，要使用参比溶液。,测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。,1. 若仅待测组分与显色剂的显色反应产物在测定波长处有吸收，其他所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液；,选择参比溶液所遵循的一般原则：,2. 若显色剂或其他所加试剂在测定波长处略有吸收,而试液本身无吸收， 则可以用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液；,4. 若显色剂、试液中其他组分在测量波长处有吸收,则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。,3. 若待测试液中其他组分（与显色剂不反应）在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液；,9.4.3 吸光度读数范围的选择,在用分光光度计测定时，一定要使测定的吸光度处于一个适宜的范围之内，在不同的吸光度范围读数会带来不同程度的误差，在什么范围内读数误差最小？,朗伯比耳定律：,A = - lgT = - 0.434lnT = bc,将微分：,两式相除得：,以有限值表示：,c/c浓度的相对误差， T透光度， T 透光度的绝对误差，仪器刻度读数不可靠所引起的误差，与仪器的精度有关，对给定的仪器为常数，一般在 0.2% 2%,式中：,设：T =0.5%，代入 c/c T 关系曲线 T 在 10%70% 之间时, 浓度相对误差较小（ 1.