分析化学第10章吸光光度法a

1、analytical chemistryanalytical chemistry定义定义：是基于被测物质的：是基于被测物质的分子分子 对对光光 具具 有有选择性吸收选择性吸收的的特性而建立的分析方法。特性而建立的分析方法。包括包括：比色法、可见及紫外吸光光度法及红外光谱法：比色法、可见及紫外吸光光度法及红外光谱法等。本章我们重点讨论可见光区的吸光光度法等。本章我们重点讨论可见光区的吸光光度法。吸光光度法的特点吸光光度法的特点 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 c

2、m可见光（可见光（400750nm）hche蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿物质的颜色是因物质对不同波长的光具有物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收选择性吸收作用而作用而产生的。产生的。 表2 物质颜色和吸收光颜色关系 吸 收 光 物质颜色 颜 色 波长范围/nm 黄 绿 黄 橙 红 紫 红 紫 蓝 绿 蓝 蓝 绿 紫 蓝 绿 蓝 蓝 绿 绿 黄 绿 黄 橙 红 400450 450480 480490 490500 500560 560580 580600 600650 650750 hcheee02h s2s0e2e002eehh h h 物质的电子结构不

3、同，所能吸收光的波长也不同，这就构物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。成了物质对光的选择吸收基础。例：例： a 物质物质b 物质物质evee5 . 201ehca191034106 . 1)(5 . 21031062. 6ev)(10774. 45cmnm4 .477evee0 . 201ehcbnm6 .620同理，得：同理，得：1 ev = 1.6 10-19 j.测量某物质对不同波长单色光的测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长（吸收程度，以波长（ ）为横坐为横坐标，吸光度（标，吸光度（a）为纵坐标，绘）为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化可得

4、一曲制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。线，此曲线即为吸收光谱。a 定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择物质对光的选择吸收吸收aba )(maxa)(maxb在一定的实验条在一定的实验条件下，物质对光件下，物质对光的吸收与物质的的吸收与物质的浓度成正比。浓度成正比。a c增增大大透光率透光率 （透射比）（透射比）transmittance透光率定义：透光率定义：0iittt 取值为取值为0.0 % 100.0 %全部吸收全部吸收t = 0.0 %全部透射全部透射t = 100.0 %入射光入射光 i0透射光透射光 it 朗伯朗伯-比尔定律表明：当一束平

5、行单色光通过含有吸光物比尔定律表明：当一束平行单色光通过含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这是进行度成正比。这是进行定量分析的理论基础定量分析的理论基础。比例常数。比例常数k与与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。 吸光度的加和性：多组分体系中，如果各组分之间无相吸光度的加和性：多组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其吸光度具有加合性，这一规律称吸光度的加和互作用，其吸光度具有加合性，这一规律称吸光度的加和性。利用这一性质，可进行多组分测定及某些化学反应平

6、性。利用这一性质，可进行多组分测定及某些化学反应平衡常数测定。衡常数测定。kcba iiiiiiiicbbcaab ：吸光液层的厚度，光程，：吸光液层的厚度，光程， cmc：吸光物质的浓度，吸光物质的浓度， g / l, mol / lk：比例常数：比例常数入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关c：mol / lk 摩尔吸光系数，摩尔吸光系数， l mol 1 cm -1c：g / lk a吸光系数，吸光系数， l g 1 cm -1cbaacba molar absorptivityabsorptivity makcba 摩尔吸收系数摩尔吸收系数 当

7、浓度当浓度c用用moll-1，液层厚度，液层厚度b用用cm为单位表示，则为单位表示，则k用符号用符号来表示。来表示。称为摩尔吸收系数，单位为称为摩尔吸收系数，单位为lmol-lm-1，它表示物质的量浓度为，它表示物质的量浓度为l moll-1，液层厚度为，液层厚度为l cm时溶液的吸光度。时溶液的吸光度。bca 桑德尔桑德尔(sandell)灵敏度或称灵敏度或称(灵敏度指数灵敏度指数) 用用s来表示。来表示。s是指当仪器的检测极限是指当仪器的检测极限a=0.001时，单位截面积光程内所能时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最小含量，其单位为检测出来的吸光物质的最小含量，其单位为gcm-

8、2001. 0001. 0bccba66101000001. 0101000mcbms所以： bc为单位截面积光程内吸光物质的摩尔数，即为单位截面积光程内吸光物质的摩尔数，即mol/1000cm2）（即：2/cmgms 可见，某物质的摩尔吸光系数可见，某物质的摩尔吸光系数k越大，其桑德越大，其桑德尔灵敏度尔灵敏度s越小，即该测定方法的灵敏度越高。越小，即该测定方法的灵敏度越高。对摩尔系数的理解之一3fe2+3nn+nnfe2+桔红色 508邻二氮菲 =1.1 104测定测定bca工作曲线的斜率即为摩尔吸收系数摩尔吸收系数是对吸光物质而言，是由吸光物质的结构特征，入射光波长等因素决定。ac0对摩

9、尔系数的理解之二对同一种待测物质，不同的方法具有不同的 ，表明具有不同的灵敏度。例，分光光度法测铜铜试剂法测 cu 426 = 1.28 104 lmol-1cm-1双硫腙法测 cu 495 = 1.58 105 lmol-1cm-1一般情况 105低灵敏度中等灵敏度高灵敏度灵敏度不同的本质原因是什么？sandell 灵敏度 s单位为 g cm-2。ms sandell 灵敏度与 的关系摩尔吸光系数 灵敏度灵敏度 一、目视比色法一、目视比色法标准系列标准系列未知样品未知样品特点特点利用自然光利用自然光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）准确度低（半定量）不可分辨多组分不可

10、分辨多组分方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高优点：仪器简单，操作简便，适宜于大批试样的分优点：仪器简单，操作简便，适宜于大批试样的分析。灵敏度高，可在复合光析。灵敏度高，可在复合光-白光下进行测定，故白光下进行测定，故某些显色反应不符合朗伯某些显色反应不符合朗伯-比尔定律时，仍可用该比尔定律时，仍可用该法进行测定。法进行测定。主要缺点：准确度不够高，标准系列不能久存，需主要缺点：准确度不够高，标准系列不能久存，需要在测定时临时配制要在测定时临时配制。二、二、 吸光光度法吸光光度法 spectrophotometry 借助分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲借助分光光度计来测量一

11、系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线（工作曲线），根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被测线（工作曲线），根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被测物质的浓度或含量。物质的浓度或含量。 标准曲线标准曲线 工作曲线工作曲线 吸光光度法特点吸光光度法特点: (1) 入射光是纯度较高的单色光。偏离朗伯入射光是纯度较高的单色光。偏离朗伯-比尔定律的情况大为比尔定律的情况大为减少，标准曲线直线部分的范围更大，分析结果的准确度较高。减少，标准曲线直线部分的范围更大，分析结果的准确度较高。 (2) 可任意选取某种波长的单色光，故利用吸光度的加和性，同时可任意选取某种波长的单色光，故利用吸光度的加和性，同时测

12、定溶液中两种或两种以上的组分。测定溶液中两种或两种以上的组分。 (3) 许多无色物质，只要它们在紫外或红外光区域内有吸收峰，也许多无色物质，只要它们在紫外或红外光区域内有吸收峰，也可以测定。可以测定。 紫外紫外-可见分光光度计组件可见分光光度计组件光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器信号输出信号输出氢灯，氘灯，氢灯，氘灯，185 350 nm （紫外光源）（紫外光源） ； 卤钨灯，卤钨灯，250 2000 nm （可见光源）（可见光源）.作用：将复合光色散成单色光作用：将复合光色散成单色光棱镜棱镜光栅光栅玻璃，玻璃， 350 2500 nm, 石英，石英，185 4500 nm平面透射

13、光栅，平面透射光栅， 反射光栅反射光栅也称也称比色皿：比色皿：玻璃（可见光区），石英（紫外光区）玻璃（可见光区），石英（紫外光区）作用：将光信号转换为电信号，并放大作用：将光信号转换为电信号，并放大光电池、光电管，光电倍增管等光电池、光电管，光电倍增管等表头、记录仪、屏幕、数字显示表头、记录仪、屏幕、数字显示分光光度计及其基本部件分光光度计及其基本部件ultraviolet visual spectroscopy0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示i0it参比参比样品样品bctiiatlglg0入射光入射光 i0透射光透射光 it0.575光源光源单色器单色器吸收池吸

14、收池检测器检测器显示显示比值比值光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示光束分裂器光束分裂器要要 点点hcheee022、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。成了物质对光的选择吸收基础。3、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。akcbtlg吸光定律吸光定律c：mol / l摩尔吸光系数，摩尔吸光系数， l mol 1 cm -1cbak c：g / lk a吸光系数，吸光系数， l g 1 cm -1acba bct

15、iiatlglg0三、多元络合物三、多元络合物 多元络合物是由三种或三种以上的组分所形成的络合物。多元络合物是由三种或三种以上的组分所形成的络合物。 * 三元混配络合物三元混配络合物 金属离子与一种络合剂形成未饱和络合物，金属离子与一种络合剂形成未饱和络合物，然后与另一种络合剂结合，形成三元混合配位络合物，简称三然后与另一种络合剂结合，形成三元混合配位络合物，简称三元混配络合物。元混配络合物。*离子缔合物离子缔合物 金属离子先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，再金属离子先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，再与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要用于萃取光度法。与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要用于萃取光度法。* 金属离子金属离子-络合剂络合剂-表面活性剂体系表面活性剂体系 金属离子与显色剂反应时，金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸收峰向加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸收峰向长波方向移动长波方向移动(红移红移)， 增大，而测定的灵敏度显著提高。增大，而测定的灵敏度显著提高