分析化学吸光光度法解析.ppt

第七章：吸光光度法(Spectrophotometry),7-1概述7-2光吸收定律7-3分光光度计7-4显色反应及其影响因素7-5光度测量误差和测量条件的选择7-6吸光光度法的应用习题,2020/5/2,2,7.1:概述,一、吸光光度法,基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。,许多物质呈现颜色，而且颜色深浅与浓度有关,二、方法特点：,1、灵敏度高，能测c2c1是光谱定量的依据,(3)同一物质分子运动的形式相同，结构相同，在不同浓度下，吸收曲线的形状相同，且max位置不变,(4)不同物质的吸收曲线形状不同，决定了物质的结构分析的依据,2020/5/2,10,(5)若选择在max处测量A，则灵敏度高,2、物质的颜色,2020/5/2,11,溶液呈现的颜色与吸收光颜色及波段的关系,溶液呈现的颜色是其吸收光的互补光的颜色。,2020/5/2,12,7.2:光吸收定律,一、朗伯-比耳定律,当一束强度为I0的平行单色光入射到厚度为b的溶液上，一部分光被吸收（强度为Ia），剩余的光透过（强度为It）,透光率,吸光度,当物质对光完全透光时，T=1，A=0,当物质对光全部吸收时，T=0，A=,朗伯-比尔定律的数学表达式,单色光垂直照射含有吸光物质的溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度及液层的厚度成正比。,2020/5/2,14,其中，A:吸光度，T:透射比，K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度,注意：平行单色光均相介质无发射、散射或光化学反应,二、吸光系数、摩尔吸光系数,1、吸光系数a和摩尔吸光系数(Molarabsorptivity)A=Kbc(1)当c=g/L时：b=cm；K=a=Lg-1cm-1(2)当c=mol/L时：b=cm；K=Lmol-1cm-1,2020/5/2,15,表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。单位：(Lmol-1cm-1),影响值大小的因素,(1)入射光波长(2)与被测物质有关(3)温度，酸度，介质，有色物结构，(4)不随c或b值变化,2020/5/2,16,2、桑德尔(Sandell)灵敏度：S当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位：g/cm2,氯磺酚S测定钢中的铌50ml容量瓶中有Nb30g，用2cm比色池，在650nm测定光吸收，A0.43，求(Nb原子量92.91)。,2020/5/2,17,三、吸光度A的加和性,若溶液中含有不止一种吸光物质，则总吸光度等于各个组分吸光度之和：A=A1+A2+.+An=1bc1+2bc2+.+nbcn,2020/5/2,18,7.3分光光度计,2020/5/2,19,1、光源(Source)：75W钨灯，发射出360-800nm波长的连续光谱,2、单色器(Monochromator)：将连续光谱分解为按波长排列的单色光3、比色皿（吸收池）：材质相同的玻璃，石英制成0.5，1.0，2.0，3.0cm4、检测器(Detector)：接受比色皿透过的光强，转换为电信号，并放大显示，读取T，A，c光电管：产生光电流，在电阻两端产生电压降,2020/5/2,20,7.4显色反应及影响因素,一、显色反应,没有颜色的或颜色较浅的化合物，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。,被测物显色剂有色化合物,对显色反应的要求：1、选择性好2、灵敏度高(104),2020/5/2,21,3、产物的化学组成稳定4、化学性质稳定5、显色剂和产物有明显的颜色差别(60nm),二、显色剂,1、无机显色剂:过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾,2、有机显色剂：（1）偶氮类：偶氮胂III,2020/5/2,22,（2）三苯甲烷类三苯甲烷酸性染料铬天菁S,（3）邻菲罗啉类：新亚铜灵,2020/5/2,23,（4）肟类：丁二肟,三、多元络合物,混配化合物Nb-5-Br-PADAP-酒石酸离子缔合物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,2020/5/2,24,四、影响显色反应的因素,1、溶液酸度（pH值及缓冲溶液）影响显色剂的平衡浓度及颜色，影响待测离子的存在状态，防止沉淀影响络合物组成,2、显色剂的用量,稍过量，处于平台区,3、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,2020/5/2,25,4、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,5、溶剂,6、干扰离子,有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率,消除办法：改变酸度，加入隐蔽剂，改变价态选择合适参比选择适当波长,2020/5/2,26,7.5吸光光度分析条件的选择与误差的控制,一、测定波长选择,选择原则：“吸收最大，干扰最小”,灵敏度,选择性,2020/5/2,27,二、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AAc作图,2020/5/2,28,三、偏离朗伯-比尔定律的原因,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。,2020/5/2,29,复合光由1和2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。,2020/5/2,30,2、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(3)反应条件影响显色反应,例如Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H+2CrO4-橙色黄色1max=350nmmax=375nm2max=450nm,2020/5/2,31,四、吸光度测量的误差,2020/5/2,32,T=0.368，A=0.434测量误差最小,为了减少测量误差，控制溶液的吸光度范围,A=0.20.8,T=6515%,五、参比溶液的选择：选合适的参比溶液，调仪器A=0，T=100%,(1)当试液，显色液，在此波段无吸收，可用纯水作参比；,2020/5/2,33,(2)试剂有色，以试剂的空白为参比；(3)显色剂，待测物有吸收，应掩蔽，使其不与显色剂作用。,2020/5/2,34,7.6:其它光度法,一、目视比色法对样品的粗略测定适合对准确度要求不太高的大批量样品的分析。,二、示差分光光度法-高含量组分的测定,1、原理：以稍低于待测组分浓度的标准溶液作为参比溶液，然后测试液的吸光度，再从A求c，从而提高准确度。参比液cscx样品液,2020/5/2,35,用参比液调吸光度为“0”，此时，被测液的吸光度为,吸光度的差与浓度差成正比。,如果标准溶液的T%=10，用此溶液做参比，调成100%(A=0)，等于把仪器透光率扩10倍，测量误差变小了。,2020/5/2,36,例以试剂为空白参比调T=100%，测某有色液A=1.301，假设T=0.003，求光度测量误差Er=？,2020/5/2,37,若以T=10%为参比，示差光度法测该试液的T=？此时Er又为多少？,2020/5/2,38,例12.锌标液cZn=0.00100mol/L和含Zn样品各测A=0.700和A=1.000，问两种溶液透射率相差多少？如果用0.00100mol/LZn标液作参比，试液的A=？示差法与普通光度法相比，读数标尺放大了多少倍？解：1、A=-lgT，则T1=10-A=10-0.700=0.200=20.0%T2=10-1.000=0.1000=10.0%故透光率相差10.0%,2020/5/2,39,2、A相对=A=bc=1.000-0.700=0.3003、则T相对=10-0.300=0.50=50%标尺放大倍数为：,三、光度滴定,由于在选定的波长下，被滴定的溶液各组分的吸光情况不同，曲线形状不同,2020/5/2,40,(a)滴定剂对选用波长的光有很大吸收，待测物和产物不吸收，如MnO4-滴Fe2+,(b)待测物有吸收滴定剂和产物不吸收，如EDTA滴水扬酸铁,2020/5/2,41,(c)产物有吸收，滴定剂与待测物无吸收，如NaOH滴对溴苯酚,(d)滴定剂和待测物有吸收，产物无吸收如KBrO3-KBr滴Sb3+-HCl液,2020/5/2,42,7.7:吸光光度法的应用,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），找出最大吸收波长。,3、在max下测一系列标准溶液的A值，绘制工作曲线A-c,4、与工作曲线相同的方法，测未知物Ax，从工作曲线上查cx,二、多组分的测定,2020/5/2,44,为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测得。,解联立方程，可求得cx,cy,2020/5/2,45,三、配合物组成的测定,1、摩尔比法固定cM，改变cR，就可得一系列cR/cM值不同的溶液，测A作图,n,2020/5/2,46,2、等摩尔连续变换法,cM+cR=c，改变cM与cR的相对比值，使cM:cR=10:0，9:1，8:2.1:9，0:10,n,2020/5/2,47,四、酸碱离解常数的测定,例如一元弱酸Ka的测定,先配c总=cHA+A不变而pH不同的HA溶液，用pH计测各个溶液的pH值，然后在maxHA，MaxA-用