吸光光度法.pdf

吸光光度法 1 概 述 2 物质对光的选择性吸收 3 光吸收的基本定律 4 分光光度计简介 5 分光光度法的建立 6 分光光度法的应用 思考题 1 1 概概 述述 依据依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分物质对光的选择性吸收而建立起来的分 析方法析方法称为吸光光度法称为吸光光度法 是利用化学反应的一种仪器分析法是利用化学反应的一种仪器分析法 包括包括 红外吸收光谱红外吸收光谱 分子振动光谱 吸收光波长 分子振动光谱 吸收光波长2 52 5 10001000 m m 主要用于主要用于有机化合物结构鉴定有机化合物结构鉴定 紫外吸收光谱紫外吸收光谱 电子跃迁光谱 吸收光波长范围 电子跃迁光谱 吸收光波长范围200200 400nm400nm 近紫外区 近紫外区 可用于 可用于结构鉴定和定量分析结构鉴定和定量分析 可见吸收光谱可见吸收光谱 电子跃迁光谱 吸收光波长范围 电子跃迁光谱 吸收光波长范围400400 750 nm750 nm 主要用于主要用于有色物质的定量分析有色物质的定量分析 许多物质本身有颜色许多物质本身有颜色 如如 Mn2 浅肉色浅肉色 MnO4 紫红紫红 颜色变深颜色变深 灵敏度提高 根据其颜色的深浅可以确定物质含灵敏度提高 根据其颜色的深浅可以确定物质含 量有些物质本身无色或颜色不明显量有些物质本身无色或颜色不明显 可加入显色剂可加入显色剂 生成有生成有 色配合物 色配合物 如如 Fe2 3phen Fe phen 32 桔红色桔红色 可见可见 物质溶液颜色的深浅与有色物质的含量有一简单的函物质溶液颜色的深浅与有色物质的含量有一简单的函 数关系数关系 1 1 概概 述述 1 1 概概 述述 吸光光度法的特点 吸光光度法的特点 1 1 灵敏度高灵敏度高 可用于微量组分的测定可用于微量组分的测定 2 2 准确度高准确度高 误差误差2 2 5 5 3 3 操作简便 快速操作简便 快速 选用选择性高的显色剂选用选择性高的显色剂 4 4 应用广泛应用广泛 几乎所有的无机物质和有机物几乎所有的无机物质和有机物 质都能直接或间接用此法进行测定质都能直接或间接用此法进行测定 一 光的基本性质一 光的基本性质 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 1 光是种电磁波光是种电磁波 不同波长的光不同波长的光 其能量不同 其能量不同 我们主要讨论可见光区我们主要讨论可见光区 紫外光区紫外光区 200 400nm 可见光区可见光区 400 760nm 红外区红外区 760 50000nm 50 m m 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 2 吸收光谱的产生吸收光谱的产生 原子或分子中的电子原子或分子中的电子 受到激发受到激发 热 光 电热 光 电 由一个由一个 低能级跃迁到另一个高能级低能级跃迁到另一个高能级 每一个跃迁都对应着吸收每一个跃迁都对应着吸收 一定的能量一定的能量 即在相应的光谱区产生吸收光谱 即在相应的光谱区产生吸收光谱 原子吸收光谱原子吸收光谱 原子外层电子跃迁原子外层电子跃迁 不连续的线状光谱不连续的线状光谱 分子吸收光谱分子吸收光谱 价电子跃迁价电子跃迁 带状光谱带状光谱 常位紫外 可见光区常位紫外 可见光区 3 物质的颜色和对光的选择性吸收物质的颜色和对光的选择性吸收 物质的颜色与光的组成和物质本身性质有关物质的颜色与光的组成和物质本身性质有关 A A 锐线光谱锐线光谱 带状光谱带状光谱 几个概念几个概念 可见光可见光 400 760nm 400 450nm 紫紫 450 480nm 兰兰 480 500nm 青青 500 560nm 绿绿 560 600nm 黄黄 600 650nm 橙橙 650 760nm 红红 复合光复合光 由不同波长的光组成的光由不同波长的光组成的光 白白 光光 由不同波长的光按一定比例组成的光由不同波长的光按一定比例组成的光 单色光单色光 具有相同波长的光组成的光具有相同波长的光组成的光 一种颜色一种颜色 互补色光互补色光 两种适当颜色的光按一定比例混合两种适当颜色的光按一定比例混合 可得到白色可得到白色 光光 这两种颜色的光称为互补色光这两种颜色的光称为互补色光 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 物质的颜色物质的颜色 物质呈现的颜色是物质呈现的颜色是与它吸收的光成互补色光的颜色与它吸收的光成互补色光的颜色 即物质呈现的颜色是即物质呈现的颜色是透射光的颜色透射光的颜色 物质的颜色是由于物质对物质的颜色是由于物质对不同波长的不同波长的光具光具 有选择性吸收有选择性吸收而产生的 而产生的 由于物质的本性和形态不同由于物质的本性和形态不同 对光的吸收透射和反射等情况不对光的吸收透射和反射等情况不 同同 物质呈现出不同的颜色 物质呈现出不同的颜色 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 表表1 物质的颜色与吸收光颜色的互补关系物质的颜色与吸收光颜色的互补关系 颜色波长 nm 黄绿紫400 450 黄蓝450 480 橙绿蓝480 490 红蓝绿490 500 紫红绿500 560 紫黄绿560 580 蓝黄580 600 绿蓝橙600 650 蓝绿红650 750 吸收光 物质颜色 吸收曲线吸收曲线 各种物质的内部结构决定了它们对不同波长光各种物质的内部结构决定了它们对不同波长光 的选择性吸收的选择性吸收 即即物质对光的选择性吸收这一性质物质对光的选择性吸收这一性质 反映出物质反映出物质 分子内部结构的差异分子内部结构的差异 以此可鉴定各种物质以此可鉴定各种物质 物质对不同波长光的吸收程度可由吸收曲线表示物质对不同波长光的吸收程度可由吸收曲线表示 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 用不同波长的单色光照射某一物质测定用不同波长的单色光照射某一物质测定 吸光度 以波长为横坐标 以吸光度为纵吸光度 以波长为横坐标 以吸光度为纵 坐标 绘制曲线 坐标 绘制曲线 描述物质对不同波长光描述物质对不同波长光 的吸收能力的吸收能力 A nm 寻找寻找 max 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 吸吸 收收 曲曲 线线 邻二氮菲邻二氮菲 Fe2 配合物配合物 max 510 nm 显示橙红色显示橙红色 吸收蓝绿色光吸收蓝绿色光 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 525 545 Cr2O72 MnO4 300 400 500 600 nm 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 Absorbance 350 max The absorbed curve of the Cr2O72 and MnO4 吸收曲线 吸收曲线 The absorbed curve of the MnO4 c1 c2 c3 c4 c c1 1 c c3 3 c c4 4 c c2 2 525nm 连续的连续的带状光谱带状光谱 最大吸收波长最大吸收波长 max 物质定性分析物质定性分析的依据之一的依据之一 物质定量分析物质定量分析的依据的依据 吸收曲线的讨论 吸收曲线的讨论 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 max 525 nm 吸收曲线的讨论 吸收曲线的讨论 1 同一种物质对不同波长光的吸光度不同 吸光度 同一种物质对不同波长光的吸光度不同 吸光度 最大处对应的波长称为最大吸收波长最大处对应的波长称为最大吸收波长 max 在在 max处处吸光度随浓度变化的幅度最大 所吸光度随浓度变化的幅度最大 所 以以测定最灵敏测定最灵敏 吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 2 同一种物质 同一种物质 浓度不同浓度不同 吸收曲线形状相似 吸收曲线形状相似 max不变 不变 吸收曲线可以吸收曲线可以提供物质的结构信息 并提供物质的结构信息 并作为作为 物质定性分析的依据之一物质定性分析的依据之一 4 max与物质的性质有关与物质的性质有关 物质的颜色主要由物质的颜色主要由 max 决定 决定 2 2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 3 不同物质 不同物质 吸收曲线形状和吸收曲线形状和 max则不同 则不同 如如 KMnO4液液 max 525nm 对绿光吸收程度最大对绿光吸收程度最大 呈现红紫色呈现红紫色 样样 品品 溶溶 液液 吸吸 收收 光光 示示 意意 图图 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 一一 透光率透光率 当一束平行光当一束平行光 光强为光强为I0 照射在某一有色溶液上时照射在某一有色溶液上时 一部分一部分 光被吸收了光被吸收了Ia 一部分光透过了 一部分光透过了It 一部分光被反射了 一部分光被反射了Ir I0 Ia It Ir 比色皿是有相同质料厚度的光学玻璃制成比色皿是有相同质料厚度的光学玻璃制成 其反射光其反射光 的强度的强度Ir基本一致基本一致 一般为一般为4 I4 I0 0 每次测定时的影响每次测定时的影响 相同相同 可相互抵消可相互抵消 I0 Ia It 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 1 1 透光率透光率 透过光强度与入射光强度之比称为透光率透过光强度与入射光强度之比称为透光率 0 t I I T 常用百分透光率常用百分透光率 当一定时当一定时 T愈大愈大 It愈大愈大 溶液对光的吸收愈小溶液对光的吸收愈小 A愈小愈小 反之反之 T愈小愈小 It愈小愈小 溶液对光的吸收愈大溶液对光的吸收愈大 A愈大愈大 2 2 吸光度吸光度 溶液对某一波长的吸收程度溶液对某一波长的吸收程度 A A表示表示 或称光密度或消光值或称光密度或消光值 T TI I Alg 1 lglg t 0 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 二 朗伯二 朗伯 比耳定律比耳定律 朗伯朗伯 比耳定律的数学表达式为 比耳定律的数学表达式为 A lg I0 It Kb c A lg I0 It b c 或或 A lg I0 It a b c 式中式中 A 吸光度 吸光度 I0 入射光强度 入射光强度 It 透射光强度 透射光强度 b 液层厚度 液层厚度 光程长度光程长度 通常以通常以cm为单位 为单位 摩尔吸光系数 摩尔吸光系数 单位单位L mol 1 cm 1 c 溶液的浓度溶液的浓度c 单位单位mol L 1 a 吸光系数 吸光系数 单位单位L g 1 cm 1 溶液的浓度溶液的浓度c单位单位g L 1 朗伯朗伯 比耳定律的物理意义比耳定律的物理意义 A b c 或或 A a b c 当平行单色光通过单一均匀的 非散射的吸光当平行单色光通过单一均匀的 非散射的吸光 物质溶液时物质溶液时 溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度 的乘积成正比 的乘积成正比 朗伯朗伯 比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量 测定的依据 广泛地应用于紫外光 可见光 红测定的依据 广泛地应用于紫外光 可见光 红 外光区的吸收测量 也适用于原子吸收测量 外光区的吸收测量 也适用于原子吸收测量 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 吸光度吸光度A 描述溶液对光的吸收程度 描述溶液对光的吸收程度 A lg I0 It 透过度透过度T 描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度 T I0 It 吸光度吸光度A 与透光度与透光度T 的关系的关系 A lg T A T c 三者的关系如三者的关系如下下 图所示 图所示 吸光度吸光度A具有加合性 具有加合性 A总 总 A1 A2 A1 A2分别为两种吸光物质的吸光度 分别为两种吸光物质的吸光度 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 A c 呈正比 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 三 摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度三 摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度 1 摩尔吸光系数与吸光系数摩尔吸光系数与吸光系数 A Kbc K值随值随b c所取单位不同而不同所取单位不同而不同 1 吸光系数吸光系数 a表示表示 若若 c g L b cm K L g cm A a bc A a b c 吸光系数吸光系数a L g 1 cm 1 相当于浓度为相当于浓度为1g L 1 液层厚度为液层厚度为 1cm时该溶液在某一波长下的吸光度时该溶液在某一波长下的吸光度 2 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 表示表示 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 L mol 1 cm 1 在数值上等于吸光在数值上等于吸光 物质浓度为物质浓度为1mol L 1 液层厚度为液层厚度为1cm时该溶时该溶 液在某一波长下的吸光度液在某一波长下的吸光度 若若 c mol L b cm K L mol cm A bc A b c 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 3 与与a的关系为 的关系为 mol L g L c M c aMM bc A M c b A bc A Ma M为物质的摩尔质量为物质的摩尔质量 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 2 2 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 的讨论 的讨论 1 1 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1mol1mol L L 1 1 液层厚度液层厚度1cm1cm时时 该溶液在某一波长下的吸光度 该溶液在某一波长下的吸光度 是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常 数 不随浓度数 不随浓度c 和光程长度和光程长度b 的改变而改变 的改变而改变 在在 温度和波长等条件一定时 温度和波长等条件一定时 仅与吸收物质本身仅与吸收物质本身 的性质有关 的性质有关 但不能在有色物质但不能在有色物质c 1mol L时测定时测定A 应测定低应测定低 浓度时的浓度时的A值值 计算求得计算求得 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 2 可作为定性鉴定的参数 可作为定性鉴定的参数 3 同一吸收物质在不同波长下的同一吸收物质在不同波长下的 值是不同的 在最值是不同的 在最 大吸收波长大吸收波长 max处的摩尔吸光系数 常以处的摩尔吸光系数 常以 max表示 表示 max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力表明了该吸收物质最大限度的吸光能力 也反 也反 映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度 映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度 max越大表明该物质的吸光能力越强 用光度法越大表明该物质的吸光能力越强 用光度法 测定该物质的灵敏度越高 测定该物质的灵敏度越高 例例1 用邻二氮菲光度法测定浓度为用邻二氮菲光度法测定浓度为500 g L铁的试液铁的试液 比色比色 皿的厚度为皿的厚度为2 cm 测定波长为测定波长为510nm 测得吸光度为测得吸光度为A 0 190 计算摩尔吸光系数计算摩尔吸光系数 Fe2 3phen Fe phen 32 设显色反应完全设显色反应完全 mol L109 8 85 55 10500 FephenFe 6 6 2 2 3 1 1 4 6 cmmolL101 1 109 82 190 0 bc A 3 3 光光 吸吸 收收 的的 基基 本本 定定 律律 溶液中吸光物质的浓度常因解离等化学反应溶液中吸光物质的浓度常因解离等化学反应 而改变 若不考虑这种情况 以被测物质的总浓而改变 若不考虑这种情况 以被测物质的总浓 度代替平衡浓度计算 所得的为条件摩尔吸收系度代替平衡浓度计算 所得的为条件摩尔吸收系 数 数 以表示 以表示 105 超高灵敏 超高灵敏 6 10 104 高灵敏 高灵敏 2 6 104 中等灵敏 中等灵敏 60nm 4 分分 光光 光光 度度 计计 简简 介介 对比度对比度应满足应满足 60nm 常用配位显色反应或氧化还原显色反应对待常用配位显色反应或氧化还原显色反应对待 测离子进行显色后测定 例如 钢中微量锰的测离子进行显色后测定 例如 钢中微量锰的 测定 测定 Mn2 不能直接进行光度测定 可将其氧 不能直接进行光度测定 可将其氧 化成紫红色的化成紫红色的Mn 在 在525 nm处进行测定 处进行测定 常用的无机显色剂有 硫氰酸盐 钼酸铵 过氧化氢等常用的无机显色剂有 硫氰酸盐 钼酸铵 过氧化氢等 几种 几种 有机显色剂种类繁多 如有机显色剂种类繁多 如三苯甲烷类有铬天青三苯甲烷类有铬天青S 二甲酚二甲酚 橙等 橙等 偶氮偶氮类有类有偶氮胂偶氮胂 PAR等 等 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 显色剂用量 显色剂用量 吸光度吸光度A与显色剂用量与显色剂用量 cR的关系曲线如图的关系曲线如图8所所 示 示 选择曲线变化平坦处选择曲线变化平坦处 作为显色条件 作为显色条件 显色剂用量范围为显色剂用量范围为ca cb 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 2 溶液的溶液的pH值值 在相同实验条件下 分别测定不同在相同实验条件下 分别测定不同pH值条件下显值条件下显 色溶液的吸光度 选择曲线中吸光度较大且恒定的色溶液的吸光度 选择曲线中吸光度较大且恒定的 平坦区所对应的平坦区所对应的pH范围 范围 酸度范围为酸度范围为pH2 10 pH A 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 3 显色时间与稳定性显色时间与稳定性 有些显色反应瞬间完成 溶液颜色很快达到有些显色反应瞬间完成 溶液颜色很快达到 稳定状态 并在较长时间内保持不变 有些显色反稳定状态 并在较长时间内保持不变 有些显色反 应虽能迅速完成 但有色络合物的颜色很快开始褪应虽能迅速完成 但有色络合物的颜色很快开始褪 色 有些显色反应进行缓慢 溶液颜色需经一段时色 有些显色反应进行缓慢 溶液颜色需经一段时 间后才稳定 间后才稳定 4 温度温度 显色反应一般在室温下进行 有的反应需加热 应显色反应一般在室温下进行 有的反应需加热 应 通过实验找出适宜的温度范围 通过实验找出适宜的温度范围 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 稳定时间稳定时间45min 显色时间为显色时间为15min 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 二 干扰的消除二 干扰的消除 1 1 加入掩蔽剂加入掩蔽剂 选择掩蔽剂的选择掩蔽剂的原则原则是 是 掩蔽剂不与待测组分反掩蔽剂不与待测组分反 应 掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不应 掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不 干扰待测组分的测定干扰待测组分的测定 例 测定例 测定TiTi4 4 加入加入H3PO4 掩蔽剂使掩蔽剂使Fe3 黄色黄色 成为 成为 Fe PO 2 3 无色无色 消 消 除除Fe3 的干扰 又如用铬天菁的干扰 又如用铬天菁S光度法测定光度法测定Al3 时 时 加入抗坏血酸作掩蔽剂将加入抗坏血酸作掩蔽剂将Fe3 还原为还原为Fe2 消除 消除Fe3 的干扰 的干扰 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 2 选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件 通过控制适宜的显色条件 消除干扰组分的通过控制适宜的显色条件 消除干扰组分的 影响 影响 3 选择适宜的波长选择适宜的波长 避开干扰物的最大吸收 配制适当的参比液 避开干扰物的最大吸收 配制适当的参比液 消除干扰组分的影响 消除干扰组分的影响 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 4 4 提高显色反应的选择性提高显色反应的选择性 利用被测物能形成三元络合物的特点 提高利用被测物能形成三元络合物的特点 提高 显色反应的选择性 显色反应的选择性 5 5 分离干扰离子分离干扰离子 采用适当的分离方法预先除去干扰物质 采用适当的分离方法预先除去干扰物质 三 吸光度测定条件的选择三 吸光度测定条件的选择 1 1 选择适当的入射波长选择适当的入射波长 一般应该选择一般应该选择 max max为入射光波长 但如果 为入射光波长 但如果 max max处有共存组分干扰时 则应考虑选择灵敏 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 度稍低但能避免干扰的入射光波长 max 原则 吸收最大干扰最小原则 吸收最大干扰最小 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 吸收池表面对入射光有反射和吸收作用 吸收池表面对入射光有反射和吸收作用 溶液的不均匀性所引起的散射 过量显色剂 溶液的不均匀性所引起的散射 过量显色剂 其它试剂 溶剂等引起的吸收 这些因素影响其它试剂 溶剂等引起的吸收 这些因素影响 待测组分透光度或吸光度的测量 待测组分透光度或吸光度的测量 采用参比溶液校正的方法消除或减小这些采用参比溶液校正的方法消除或减小这些 影响 在相同的吸收池中装入参比溶液影响 在相同的吸收池中装入参比溶液 又称又称 空白溶液空白溶液 调节仪器使透过参比池的吸光度 调节仪器使透过参比池的吸光度 为零为零 称为工作零点称为工作零点 在此条件下测得的待测 在此条件下测得的待测 溶液的吸光度才真正反映其吸光强度 溶液的吸光度才真正反映其吸光强度 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 2 选择适当的参比溶液选择适当的参比溶液 A AMR A干扰 干扰 AMR A A干扰 干扰 希望希望A干扰 干扰 0 将干扰部分作为参比通过仪器调节将干扰部分作为参比通过仪器调节 A 0 如 如 A AMR AR AMR A AR 用试剂作为参比 调节用试剂作为参比 调节AR 0 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 图图12 10 吸光度测定条件的选择吸光度测定条件的选择 曲线曲线A A为钴络合物的吸收曲线为钴络合物的吸收曲线 曲线曲线B B为显色剂的吸收曲线为显色剂的吸收曲线 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 参比溶液的选择一般遵循以下原则 参比溶液的选择一般遵循以下原则 若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收 若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收 其它其它所加所加试剂均无吸收试剂均无吸收 用 用纯溶剂纯溶剂 水 水 作参比溶液 作参比溶液 若若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收 而试液 而试液 本身无吸收 用本身无吸收 用 试剂空白试剂空白 不加试样溶液不加试样溶液 作参比溶液 作参比溶液 若若待测试液在测定波长处有吸收待测试液在测定波长处有吸收 而显色剂等无吸收 而显色剂等无吸收 则可用则可用 试样空白试样空白 不加显色剂不加显色剂 作参比溶液 作参比溶液 若若显色剂 试液中其它组分在测量波长处有吸收显色剂 试液中其它组分在测量波长处有吸收 则可在 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 为参比溶液 褪色空白褪色空白 溶剂溶剂 试剂试剂 试液试液 显色剂显色剂 参比液参比液 无色无色 一般一般 无色无色 无色无色 无色无色 溶剂空白溶剂空白 无色或无色或 有色有色 无色无色 有色有色 试剂空白试剂空白 不加试液 不加试液 有有 色色 试液空白试液空白 有有 色色 有有 色色 褪色空白褪色空白 参参 比比 溶溶 液液 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 3 控制适宜的吸光度读数范围控制适宜的吸光度读数范围 吸光度在吸光度在0 2 0 8 透光率透光率 15 65 A 0 434 或或T 36 8 测量的相对误差最小测量的相对误差最小 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 四 标准曲线的绘制四 标准曲线的绘制 标准曲线法绘图示例标准曲线法绘图示例 A c 或 A c单位mol L 单位 g L mg L g L 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 0 2 0 8 0 4 0 6 A 0 1 2 3 4 5 mg L 1 工工 作作 曲曲 线线 5 分分 光光 光光 度度 法法 的的 建建 立立 一 偏离朗伯一 偏离朗伯 比耳定律的原因比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时发现 标准曲线法测定未知溶液的浓度时发现 标准曲线常发生弯曲 尤其当溶液浓度较高标准曲线常发生弯曲 尤其当溶液浓度较高 时 这种现象称为对朗伯时 这种现象称为对朗伯 比耳定律的偏离 比耳定律的偏离 引起这种偏离的因素 两大类 引起这种偏离的因素 两大类 一类是物理性因素 即仪器的非理想引起的 一类是物理性因素 即仪器的非理想引起的 另一类是化学性因素 另一类是化学性因素 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 A c 1 1 物理性因素物理性因素 朗伯朗伯 比耳定律的前比耳定律的前 提条件是入射光为单提条件是入射光为单 色光 色光 分光光度计只分光光度计只 能获得近乎单色的狭能获得近乎单色的狭 窄光带 复合光可导窄光带 复合光可导 致对朗伯致对朗伯 比耳定律的比耳定律的 偏离 偏离 非单色光 杂散光 非单色光 杂散光 非平行入射光都会引非平行入射光都会引 起对朗伯起对朗伯 比耳定律的比耳定律的 偏离 偏离 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 很小时 则可近似认为是单色光 为克服 很小时 则可近似认为是单色光 为克服 非单色光引起的偏离 首先应选择比较好的单色器 非单色光引起的偏离 首先应选择比较好的单色器 此外还应将入射光波长选定在待测物质的最大吸收此外还应将入射光波长选定在待测物质的最大吸收 波长且吸收曲线较平坦处 波长且吸收曲线较平坦处 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 2 化学性因素化学性因素 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 朗伯朗伯 比耳定律建立在均匀 非散射溶液的基础上比耳定律建立在均匀 非散射溶液的基础上 当被测溶液是胶体 悬浮液等时当被测溶液是胶体 悬浮液等时 入射光除被吸收外入射光除被吸收外 还有一部分光因散射而损失还有一部分光因散射而损失 使透光率降低使透光率降低 使吸光度使吸光度 比真实值偏大比真实值偏大 发生偏离发生偏离 一般为正偏离一般为正偏离 1 介质的不均匀性介质的不均匀性 2 由化学反应引起由化学反应引起 的偏离的偏离 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 如如化学因素引起的有色物质的离解 缔合化学因素引起的有色物质的离解 缔合 产生新产生新 的物质的物质 改变了吸光物质的浓度改变了吸光物质的浓度 引起偏差引起偏差 朗伯朗伯 比耳定律假定 所有的吸光质点之间不发生比耳定律假定 所有的吸光质点之间不发生 相互作用 实验证明 这种假定相互作用 实验证明 这种假定只有在稀溶液时才只有在稀溶液时才 基本符合 基本符合 当溶液浓度当溶液浓度c 12mol L 1时 吸光质点间可能发生时 吸光质点间可能发生 离解 缔合等相互作用 直接影响了对光的吸收 离解 缔合等相互作用 直接影响了对光的吸收 朗伯朗伯 比耳定律只适用于稀溶液比耳定律只适用于稀溶液 3 3 工作曲线不过原点工作曲线不过原点 存在系统存在系统 误差 误差 吸收池不吸收池不 完全一样 完全一样 参比溶液参比溶液 选择不当选择不当 等 等 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 二 吸光度测量的误差二 吸光度测量的误差 光源不稳定光源不稳定 光电池不灵敏光电池不灵敏 光电流测量不准确光电流测量不准确 主要来源主要来源 主要讨论读数不准引起的误差主要讨论读数不准引起的误差 偶然误差偶然误差 读数标尺读数标尺 T It I0 0 100 刻度均匀刻度均匀 读数波动为定值读数波动为定值dT A lgT 0 刻度不均匀刻度不均匀 读数波动为不定值读数波动为不定值dA 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 可见可见 在不同的读数范围内在不同的读数范围内 由读数由读数A引起的误差是不同的引起的误差是不同的 t E c c A A dd A bc 积分积分 dA bdc A lgT 0 434lnT dA 0 434lndT T TT T A A ln dd 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 TT T A A c c Et ln ddd 与仪器与仪器dT有关有关 与透光率与透光率T有关有关 可见可见 测量误差测量误差dc c 对某仪器对某仪器 dT为定值为定值 则不同的则不同的T所对应的所对应的Et不同不同 当当dT 0 01时时 T 0 15 0 30 0 50 0 65 Et 3 5 2 85 2 9 3 6 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 作作Et T曲线图曲线图 0 368 T Et 0 15 0 65 若测量误差若测量误差dc c 5 则待则待 测溶液透光率测溶液透光率T应在应在15 65 吸光度吸光度A 0 2 0 8 TT T c c Et ln dd dT为定值为定值 若要若要Et最小最小 即即TlnT有最大值有最大值 01lnln ln d d T T T TTT T 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 lnT 1 lgT 0 434 T 0 368 36 8 此时此时 A lgT 0 434 即 透光率即 透光率T 36 8 即吸光度 即吸光度A 0 434时 测量误差最小时 测量误差最小 读数误差最小 读数误差最小 光度分析适宜的读数范围 光度分析适宜的读数范围 T 15 65 即 即A 0 2 0 8 因此 在实际工作中 应调整被测溶液浓度的大小 因此 在实际工作中 应调整被测溶液浓度的大小 使使A在在0 2 0 8内内 6 分分 光光 光光 度度 法法 的的 误误 差差 一 一 示差分光光度法示差分光光度法 示差法 示差法 7 分分 光光 光光 度度 法法 的的 应应 用用 普通分光光度法一般只适于测定微量组分普通分光光度法一般只适于测定微量组分 当待测组分含当待测组分含 量较高时 将产生较大的误差 需采用示差法量较高时 将产生较大的误差 需采用示差法 示差法需 示差法需 要较大的入射光强度 并采用要较大的入射光强度 并采用浓度稍低于待测溶液浓度的浓度稍低于待测溶液浓度的 标准溶液作参比溶液标准溶液作参比溶液 设 待测溶液浓度为设 待测溶液浓度为cx 标准溶液浓度为 标准溶液浓度为cs cs cx 则 则 Ax bcx As bcs x s b cx cs b c 测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准 溶液的吸光度之差溶液的吸光度之差 示差法测得的吸光度与示差法测得的吸光度与 c呈直线关系 由标准呈直线关系 由标准 曲线上查得相应的曲线上查得相应的 c值 则待测溶液浓度值 则待测溶液浓度cx cx cs c 示差法标尺扩展原理 示差法标尺扩展原理 普通法 普通法 cs的的T 10 cx的的T 5 示差法 示差法 cs做参做参 比比 调调T 100 则则 cx的的T 50 标尺扩展 标尺扩展10倍倍 7 分分 光光 光光 度度 法法 的的 应应 用用 T Tr 7 分分 光光 光光 度度 法法 的的 应应 用用 相相 对对 误误 差差 函函 数数 曲曲 线线 右图是不同右图是不同A As s 的溶液作参比的溶液作参比 时相对误差函时相对误差函 数曲线 由图数曲线 由图 可见 随着参可见 随着参 比溶液浓度增比溶液浓度增 加 浓度相对加 浓度相对 误差减小 若误差减小 若 参比溶液选择参比溶液选择 适当 则示差适当 则示差 法测定的准确法测定的准确 度可与滴定法度可与滴定法 接近 接近 7 分分 光光 光光 度度 法法 的的 应应 用用 二 多组分的同时测定二 多组分的同时测定 1 若各组分的吸收曲线互不重叠 则可在各自最若各组分的吸收曲线互不重叠 则可在各自最 大吸收波长处分别进行测定 这本质上与单组分大吸收波长处分别进行测定 这本质上与单组分 测定没有区别 测定没有区别 2 若各组分的吸收曲线互有重叠 则可根据吸光若各组分的吸收曲线互有重叠 则可根据吸光 度的加和性求解联立方程组得出各组分的含量 度的加和性求解联立方程组得出各组分的含量 A A 1 1 a a 1 1bc bca a b b 1 1bc bcb b A A 2 2 a a 2 2bc bca a b b 2 2bc bcb b 7 分分 光光 光光 度度 法法 的的 应应 用用 A A 1 1 2 2 双组分的吸收曲线双组分的吸收曲线 7 分分 光光 光光 度度 法法 的的 应应 用用 第六章第六章 可见分光光度法思考题可见分光光度法思考题 1 朗伯 朗伯 比耳定律的物理意义是什么 写出其数学表达式 比耳定律的物理意义是什么 写出其数学表达式 2 摩尔吸光系数 摩尔吸光系数 的物理意义是什么 其大小与哪些因素的物理意义是什么 其大小与哪些因素 有关 有关 在分析化学中有何意义 在分析化学中有何意义 3 什么是吸收曲线 什么是标准曲线 它们有何实际意 什么是吸收曲线 什么是标准曲线 它们有何实际意 义 义 4 显色反应如何选择 显色反应如何选择 5 吸光度测量条件如何选择 吸光度测量条件如何选择 6 光度分析法中 参比溶液应如何选择 光度分析法中 参比溶液应如何选择 7 示差光度法的测定原理是什么 如何用示差光度法进 示差光度法的测定原理是什么 如何用示差光度法进 行定量分析 行定量分析 答案答案 1 答 当一束平行的单色光通过液层厚答 当一束平行的单色光通过液层厚 度为度为b的有色溶液时的有色溶液时 溶液的吸光度溶液的吸光度A 与液层的厚度与液层的厚度b和溶液的浓度和溶液的浓度c成正比成正比 即即A lg I0 I bc 2 答 摩尔吸光系数答 摩尔吸光系数 在数值上等于在数值上等于1mol L 1吸光物吸光物 质在质在1cm光程中的吸光度光程中的吸光度 它是吸光物质在特定它是吸光物质在特定 波长下的一个特征常数波长下的一个特征常数 其单位为其单位为L mol 1 cm 1 由于由于 值与入射光波长有关值与入射光波长有关 故表示故表示 时时 应注明应注明 所用入射光波长所用入射光波长 在分析化学中在分析化学中 值的大小反应了 值的大小反应了 1 吸吸 光物质对某一特定波长光吸光能力大小的量度光物质对某一特定波长光吸光能力大小的量度 值越大值越大 该吸光物质的吸光能力越强该吸光物质的吸光能力越强 2 衡衡 量光度分析方法灵敏度的重要指标量光度分析方法灵敏度的重要指标 值越大值越大 方法的灵敏度越高方法的灵敏度越高 3 答 以入射光波长作横坐标答 以入射光波长作横坐标 用分光光度计测量每一波用分光光度计测量每一波 长下物质对光的吸光度作纵坐标所绘制的曲线长下物质对光的吸光度作纵坐标所绘制的曲线 称为称为 吸收曲线吸收曲线 其作用是 选择入射光波长其作用是 选择入射光波长 在此波长下在此波长下 测量吸光度测量吸光度 则分析的灵敏度最高则分析的灵敏度最高 因此因此 吸收曲线吸收曲线 是吸光光度法中选择测定波长的重要依据是吸光光度法中选择测定波长的重要依据 在某特定波长下在某特定波长下 用分光光度计测量一系列不同浓度的用分光光度计测量一系列不同浓度的 标准溶液的吸光度标准溶液的吸光度 然后以浓度为横坐标然后以浓度为横坐标 对应的吸对应的吸 光度值为纵坐标所绘制的曲线光度值为纵坐标所绘制的曲线 称为标准曲线称为标准曲线 亦称亦称 工作曲线工作曲线 它是作为待测物质定量分析的依据它是作为待测物质定量分析的依据 如如 果在相同条件下测得待测试液的吸光度值果在相同条件下测得待测试液的吸光度值 从标准曲从标准曲 线上就可查得待测试液的浓度线上就可查得待测试液的浓度 这就是标准曲线法这就是标准曲线法 4 答 显色反应的选择原则是 答 显色反应的选择原则是 1 选择生成的有色物质选择生成的有色物质 MR 的的 较大的较大的 显色反应 显色反应 2 显色剂显色剂 R 在测定波长处无吸收在测定波长处无吸收 即即 尽可能小 尽可能小 3 反应生成的有色物质反应生成的有色物质 M