分析化学第九章吸光光度法.ppt

第九章吸光光度法 第一节吸光光度法基本原理第二节光度计及其基本部件第三节显色反应及其显色条件的选择第四节吸光度测量条件的选择第五节吸光光度法的应用 返回 第一节吸光光度法基本原理 9 1 1吸光光度法的特点9 1 2光吸收的基本定律9 1 3比色法和吸光光度法及其仪器 返回 9 1 1吸光光度法的特点 波长范围 10 1 10nm10 400nm400 750nm0 75 1000 m0 1 100cm1 1000m光谱区域 X射线紫外光可见光红外光谱微波无线电波 光是一种电磁波 根据波长或频率排列 1 光的基本性质 2 吸收光谱产生的原理 吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱 光的互补示意图 KMnO4溶液的吸收曲线 cKMnO4 a b c d 分子 原子 离子具有不连续的量子化能级 仅能吸收当照射光子的能量hv与被照射粒子的E激 E基 hv n因为不同物质微粒的结构不同 共有不同的量子化能级 其能量差也不相同 因此对光的吸收具有选择性 若固定某一溶液的浓度C和液层厚度b 测量不同 下的A 以吸光度A对吸收波长 作图 就得到 吸收曲线 即吸收光谱 初步定性分析 不同物质吸收曲线的形状与最大吸收波长不同 定量分析 不同C的同一物质在吸收峰附近的A随C 而增大 吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的主要依据 返回 3 目视比色法和吸光光度法的特点 主要用于微量组分 特点 1 灵敏度高 测定含量为1 10 3 的微量组分及测定含量为10 4 10 5 的痕量组分 2 准确度较高 比色法相对误差5 10 分光光度法相对误差2 5 3 应用广泛 操作简便 快速 9 1 2光吸收的基本定律 1 朗伯 比尔 Lambert Beer 定律 光通过溶液的情况 Ia为吸收光强度It为透过光强度Ir为反射光强度Io表示入射光强度Io Ia It Ir 因为Ir在测定试样和空白溶液时其影响可相互抵消 故可简化为 Io Ia It 透射比T Transmittance 的定义T It Io 吸光度A Absorbance 的定义 A lgIo It因为T It 10所以A lgI0 It lg1 T Lambert Beer定律的数学表达式 A Kbc 2 摩尔吸收系数当A Kbc式中的b用cm为单位 c用mol L 1为单位时 K用 表示 得A bc 称为摩尔吸收系数mol 1 cm 1 与吸光物质的性质 入射光波长及温度等因素有关 第二节吸光光度法及其仪器 1 目视比色法 比较透过光的强度标准色阶 在相同条件下显色 目视比较 特点 灵敏度高 准确度低 不同人看 结果不同 不符合朗伯 比尔定律也可用目视比色法 因为比较的是透过光 2 吸光光度法 与光电比色法的原理相同 只是二者获得单色光的方法不同 前者使用滤光片 后者使用光栅 棱镜 因而比光电比色法的准确度和选择性好 3 分光光度计及其基本部件 光源 单色器 比色皿 吸收池 检测器 显示器 1 光源 钨丝灯 可见 红外400 1000nm氢灯或氘灯 紫外160 350nm 2 单色器 a 滤光片 有机玻璃片或薄膜 利用颜色互补原理 b 棱镜 根据物质的折射率与光的波长有关 玻璃棱镜 可见 石英棱镜 紫外 可见 c 光栅 在玻璃片或金属片上刻划均匀的线 1200条 mm 衍射 干涉原理 3 吸收池 玻璃 可见 石英 紫外 可见 4 检测器 光电转换器件 光电管 光电倍增光 光电二极管阵列 利用光电效应 光照产生光电流 测定光电流的大小 5 显示器 检流计 72型 数字显示 722型 数字打印 UV 240 第三节显色反应及其显色条件的选择 9 3 1显色反应9 3 2显色条件的选择9 3 3测量波长和吸光度范围的选择9 3 4参比溶液的选择9 3 5标准曲线的制作 返回 9 3 1显色反应 1 定义 将待测组分转化成有色化合物的的反应 M L ML2 要求 1 选择性好 2 灵敏度高 104 3 有色化合物ML要稳定 不分解 4 ML的组成要一定 只ML无MLn 5 ML与L颜色差别大 吸收峰波长差 60nm 3 显色剂 要满足以上要求 无机显色剂在光度分中应用不多 这主要是因为生成的络合物不稳定 灵敏度和选择性也不高 在分析化学中应用较多的是有机显色剂 有机显色剂及其产物与它们的分子结构有密切关系 返回 9 3 2显色条件的选择 1 溶液的酸度 M L ML 显色剂L存在酸效应L H a 影响显色剂的溶度b 影响M的存在状态c 影响ML的组成和稳定性 如Fe3 磺基水杨酸pH组成颜色2 31 1紫红4 81 2棕褐8 101 3黄色 返回 2 显色剂用量 显色剂过多有时会引起副反应 加入量要严格控制 可通过实验确定 3 温度 通过实验确定温度范围 通常在室温下进行 4 溶剂 一般螯合物在有机溶剂中溶解度大 提高显色反应的灵敏度 如Cu SCN 42 在水中大部分离解 几乎无色 在丙酮中呈蓝色 5 显色时间 通过实验找出适宜的显色时间 6 干扰组分 共存组分与显色剂生成有色络合物 正干扰 生成无色络合物 负干扰 干扰的消除 a 制一定酸度 使干扰组分不生色 b 掩蔽剂 与干扰组分生成无色物 c 选择适当的波长 d 选择适当的参比液e 分离干扰组分 返回 9 3 3测量波长和吸光度范围的选择 1 测量波长的选择 1 最大吸收原则 选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光 无干扰 2 吸收最大 干扰最小 在最大波长处有其他物质干扰时 2 吸光度范围的选择 A 0 2 0 8 T为65 15 相对误差较小 返回 9 3 4参比溶液的选择 1 M L均无色 可用蒸馏水作参比 2 L无色 M有色 可用不加显色剂的被测试液作参比溶液 3 L有色 M无色 可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液 4 L M均有色 可将一份试液加入适当掩蔽剂 将被测组分掩蔽起来 使之不再与显色剂作用 而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入 以此作为参比溶液 5 改变加入试剂的顺序 使被测组分不发生显色反应 可以此溶液作为参比溶液消除于扰 返回 9 3 5标准曲线的制作 配制一系列标准溶液 作A c曲线 待测组分的含量可以从标准曲线上查出 返回 第四节吸光度测量条件的选择 9 4 1对朗白 比耳定律的偏离9 4 2吸光度测量的误差 返回 9 4 1对朗白 比耳定律的偏离 1 由于非单色光引起的偏离 因物质对不同波长的光的吸收程度不同 而导致偏离 A1 A1 A2 A2 A3 A4 A1 A2直线偏向c轴 所以 Beer sLaw应在一定的浓度范围内使用 1不等于 2不等于 3A不等于 bcA不与c成线性关系 2 溶液本身的化学和物理因素引起的偏离 1 溶液介质不均匀引起的 2 溶液中的副反应发生而引起的 例如 橙色黄色 1max 350nm max 375nm 2max 450nm 等吸收点 335和 445的曲线相交处此点两吸收物质的吸光度相等 9 4 2吸光度测量的误差 光度分析的准确度 由仪器本身决定的 对一台仪器来说读数误差T为定值 一定的 T 对应的 c不同 相对误差 c c不同 c小 T引起的 c小 c c大 c大 T引起的 c大 c c大 相对误差 返回 第五节吸光光度法的应用 9 5 1示差吸光光度法9 5 2双波长吸光光度法9 5 3弱酸和弱减解离常数的测定9 5 4络合物组成的测定 返回 9 5 1示差吸光光度法 一 标准曲线法测单一组分 1 选择合适的显色反应和显色条件2 绘出被测组分的吸收光谱曲线 用标液 3 在 max下测一系列标准溶液的A值 绘制工作曲线A c4 与工作曲线相同的方法 测未知物AX 从工作曲线上查cX 例1 用Phen测微量Fe 1 cfe 标 100 g mL 100 10 6 1 79 10 3mol LM 1000 b 1cm VFe 标 mL 0 20 0 40 0 60 0 80 1 0 50mL容量瓶A508 0 080 0 150 0 225 0 300 0 375 2 试样水泥 50ml显色与标准曲线方法相同 测A 0 770 例2 称钢样0 500g 溶解 MnO4 50mL容量瓶 摇匀 从中取5 00mL 50mL容量瓶定溶 用2cm比色皿在 525nm 2235 测A 0 124 计算Mn Mn 54 94 解 A0 124c2 2 77 10 5mol L b2235 2 Mnc2 50 1000Mn 100 0 1525 000 500 50 返回 9 5 2双波长吸光光度法 1 原理 当没有合适的参比溶液时可选择双波长吸光光度法 广泛运用于环境试样和生物试样的分析 2 应用 a 混浊试液中组分的测定 b 单组分的测定 c 两组分共存时的分别测定 返回 9 5 3弱酸和弱减解离常数的测定 HB H B 在某波长下 测量溶液吸光度 设酸HB和碱B 均有吸收 液层厚度b 1cm 则 返回 9 5 4络合物组成的测定 1 饱和法 又称摩尔比法 固定一种组分 通常是金属离子M 的浓度 改变络合剂 R 的浓度 得到一系