分析化学 第七章 吸光光度法课件

1、分析化学分析化学第一节 光学分析法概述第二节 吸光度法的基本原理第三节 显色反应及显色条件的选择第四节 测量条件的选择第五节 目视比色与分光光度计第六节 吸光光度法的应用分析化学分析化学基于物质光学性质基于物质光学性质( (电磁辐射或物质与辐射作用电磁辐射或物质与辐射作用) )而而建立起来的分析方法称之。建立起来的分析方法称之。 吸收光谱分析、发射光谱分析吸收光谱分析、发射光谱分析光学分析法：光学分析法：在光在光( (或能量或能量) )作用下，通过测定物质产生作用下，通过测定物质产生( (发射、发射、吸收或散射吸收或散射) )光的光的波长波长和和强度强度来进行定性、定量分来进行定性、定量分析的

2、方法。析的方法。内部能级变化内部能级变化. .光谱分光谱分析法或析法或光谱法光谱法非光谱非光谱分析法分析法改变电磁波的传播方向、速度等改变电磁波的传播方向、速度等物理性质物理性质进行分进行分析的方法。析的方法。内部能级不变化内部能级不变化, ,仅电磁辐射性质改变仅电磁辐射性质改变 分子光谱分析、原子光谱分析分子光谱分析、原子光谱分析按作用物分按作用物分:按能级跃迁方向：按能级跃迁方向：按波长不同分：按波长不同分：红外、可见光、紫外光谱法等红外、可见光、紫外光谱法等第一节第一节 光学分析法概述光学分析法概述分析化学分析化学一、电磁辐射的二象性一、电磁辐射的二象性 电磁辐射（电磁辐射（电磁波，光是

3、其中一种电磁波，光是其中一种） ：以巨大速度通过空：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。间、不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。 一、电磁辐射的二象性：一、电磁辐射的二象性：具有波、粒二象性具有波、粒二象性1，cchhE波动性：波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。微粒性：微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量:E 1/， E 是波数，是波数，C=2.9979108m/s分析化学分析化学光的波动性光的波动性分析化学分析化学一、电磁辐射的二象性一、电磁辐射的二象

4、性 电磁辐射（电磁辐射（电磁波，光是其中一种电磁波，光是其中一种） ：以巨大速度通过空：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。间、不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。 一、电磁辐射的二象性：一、电磁辐射的二象性：具有波、粒二象性具有波、粒二象性1，cchhE波动性：波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。微粒性：微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量:E 1/， E 是波数，是波数，C=2.9979108m/s分析化学分析化学光的粒子性光的粒子性分析化学分析化学电

5、磁辐射本质是一样的，区别在于电磁辐射本质是一样的，区别在于频率频率不一样。不一样。 按按波长波长不同排列起来就形成电磁波谱。不同排列起来就形成电磁波谱。(10-310nm)(10nm10m)(0.1cm1000m)二、电磁辐射区：二、电磁辐射区：射线射线 X 射线射线紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波10-2 0.1nm 10 nm 102 nm 103nm 0.1 cm 100cm 1 cm 103 m| | | | | | | 分析化学分析化学三、电磁波谱三、电磁波谱 把电磁辐射按照波长大小顺序排列起来，把电磁辐射按照波长大小顺序排列起来，就称为电磁波谱就称为电磁

6、波谱。紫外光区和可见光区仅紫外光区和可见光区仅是电磁波谱中的一小部分。是电磁波谱中的一小部分。光基态激发态释放能量发光hMM*发射光谱u发射光谱法：发射光谱法：物质的原子、分子或离子在一物质的原子、分子或离子在一定条件下，由低能态（基态）跃迁至高能态定条件下，由低能态（基态）跃迁至高能态（激发态），再由高能态跃迁至低能态，同时（激发态），再由高能态跃迁至低能态，同时产生电磁辐射，根据这种光谱而建立的分析方产生电磁辐射，根据这种光谱而建立的分析方法称为发射光谱法。法称为发射光谱法。分析化学分析化学u吸收光谱法：吸收光谱法：利用物质对电磁辐射的选择性吸收利用物质对电磁辐射的选择性吸收而建立的分析方

7、法称为吸收光谱法。紫外而建立的分析方法称为吸收光谱法。紫外-可见分可见分光光度法是其中重要的一种方法。光光度法是其中重要的一种方法。激发态光基态吸收能量吸光MhM吸收光谱(1)紫外分光光度法紫外分光光度法(UV):(200400nm),用于有机物用于有机物定性、定量、定性、定量、 结构分析结构分析。(2)可见分光光度法可见分光光度法(Vis): (400760nm),用于用于有色物质定量分析有色物质定量分析。(3)红外分光光度法红外分光光度法 (IR): (2.550m),用于用于有机物结构分析有机物结构分析。(4)核磁共振谱核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃：原子核吸收

8、无线电波，发生核自旋级跃 迁，产生光谱。用于迁，产生光谱。用于分子结构分析分子结构分析。分析化学分析化学 从光本身来说、有些波长的光线，作用于眼睛引起了颜从光本身来说、有些波长的光线，作用于眼睛引起了颜色的感觉，我们把人眼所能看见有颜色的光叫做可见光，其色的感觉，我们把人眼所能看见有颜色的光叫做可见光，其波长范围大约在波长范围大约在400-760nm之间。实验证明：白光之间。实验证明：白光(日光、白日光、白炽电灯光、日光灯光等炽电灯光、日光灯光等)是由各种不同颜色的光按一定的强度是由各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成的。如果让一束白光通过三棱镜，就分解为红、比例混合而成的。如果让一束白光

9、通过三棱镜，就分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。我们把白光叫做色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。我们把白光叫做复合光；把只具有一种颜色的光，叫做单色光。复合光；把只具有一种颜色的光，叫做单色光。 实验还证明，不仅七种单色光可以混合成白光，如果把实验还证明，不仅七种单色光可以混合成白光，如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以成为适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以成为白光。这两种单色光就叫做互补色。如绿光和紫光互补，蓝白光。这两种单色光就叫做互补色

10、。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补，等等。光和黄光互补，等等。第二节第二节 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理一、单色光、复合光和互补色光一、单色光、复合光和互补色光分析化学分析化学白光白光 绿绿黄黄 青青橙色橙色 青蓝青蓝红蓝红蓝 紫紫400450450480480490490500500580580600600650650750 波长在波长在400400750nm750nm的可见光：人的视网膜对此的可见光：人的视网膜对此类光尤为敏感，且在此范围内不同波长的光在视网类光尤为敏感，且在此范围内不同波长的光在视网膜中的颜色不同。其规律为：膜中的颜色不同。其规律为：分析化学分析化学完全吸收完

11、全吸收完全透过完全透过吸收黄光吸收黄光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光蓝光蓝光无色无色黑色黑色物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系分析化学分析化学二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收 如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗处，如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗处，则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光有着密则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光有着密切的关系，一种物质呈现何种颜色，是与光的组成和物切的关系，一种物质呈现何种颜色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。质本身的结构有关的。 1、物质颜色的产生、物质颜色的产生 对固体物质来说，当

12、白光照射到物质上时，物质对对固体物质来说，当白光照射到物质上时，物质对于不同波长的光线吸收、透过、反射、折射的程度不同于不同波长的光线吸收、透过、反射、折射的程度不同而使物质呈现出不同的颜色。如果物质对各种波长的光而使物质呈现出不同的颜色。如果物质对各种波长的光完全吸收，则呈现黑色；如果完全反射，则呈现白色；完全吸收，则呈现黑色；如果完全反射，则呈现白色；如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰色；如如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，这种物质的果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来决定。颜色就由它所

13、反射或透过光的颜色来决定。 分析化学分析化学物质颜色产生物质颜色产生分析化学分析化学物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。即即物质的颜色物质的颜色是它所吸收光的是它所吸收光的互补色互补色。为什么溶液呈为什么溶液呈黑色或白色呢黑色或白色呢?物质的颜色物质的颜色光光的的互互补补规规律律分析化学分析化学 对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液溶液中的质点中的质点(分子或离子分子或离子)选择性的吸收某种颜色的选择性的吸收某种颜色的光所引起的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度相同，。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物

14、质就是无色透明的。如果只让一部分波长这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸收白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。了白光中的绿色光而呈现紫色。分析化学分析化学物质对光吸收物质对光吸收分析化学分析化学其实，任何一种溶液对不其实，任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度是不同波长

15、的光的吸收程度是不相等的。如果将某种波长的相等的。如果将某种波长的单色光依次通过一定浓度的单色光依次通过一定浓度的某一溶液，测量该溶液对各某一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，以波种单色光的吸收程度，以波长为纵坐标，以吸光度为纵长为纵坐标，以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线，叫坐标可以得到一条曲线，叫做吸收光谱曲线或光吸收曲做吸收光谱曲线或光吸收曲线。它清楚地描述了溶液对线。它清楚地描述了溶液对不同波长的光的吸收情况。不同波长的光的吸收情况。图图7-2 KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线 (cKMnO4：abcd) 分析化学分析化学 2、吸收曲线、吸收曲线 在可见光范围内，在可见光范围

16、内，KMnO4溶液对波溶液对波长长525nm附近的绿色光有最大吸收，附近的绿色光有最大吸收，而对紫色和红色光则吸收很少。光而对紫色和红色光则吸收很少。光吸收程度最大处的波长，称为最大吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用吸收波长，常用最大最大或或max表示，任何可见光区内、溶表示，任何可见光区内、溶液的颜色主要是由这个数值决定的。液的颜色主要是由这个数值决定的。在正常情况下，选用不同浓度的某在正常情况下，选用不同浓度的某种溶液，最大吸收波长也是固定不种溶液，最大吸收波长也是固定不变的，说明光的吸收与溶液中物质变的，说明光的吸收与溶液中物质的结构有关的结构有关。图图7-2 KMnO4溶液的

17、吸收曲线溶液的吸收曲线 (cKMnO4：abcd) 分析化学分析化学物质的颜物质的颜色的深浅色的深浅与其吸收与其吸收的强弱有的强弱有关：关：吸收吸收越强，颜越强，颜色越深，色越深，由此可进由此可进行化学分行化学分析。析。分析化学分析化学不同的物质，不同的物质，max不同不同 同一种物质，同一种物质，max相同，但相同，但若浓度不同，吸收曲线的高度也若浓度不同，吸收曲线的高度也不同不同据此可进行定性分析据此可进行定性分析据此即可进行定量分析据此即可进行定量分析分析化学分析化学三、光吸收的基本定律三、光吸收的基本定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律朗伯朗伯-比耳定律的推导比耳定律的推导 朗伯朗伯(L

18、ambert)和比耳和比耳(beer)分别分别于于1760年和年和1852年研究了光的吸收与年研究了光的吸收与有色溶液按层的厚度及溶液浓度的定有色溶液按层的厚度及溶液浓度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。当一束量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质（固体、平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质（固体、液体或气体），例如溶液时，光的一部分被介质吸收，液体或气体），例如溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的强度为射光的强度为I0，吸收光的强度为，吸收光的

19、强度为Ia，透过光的强度为，透过光的强度为It，反射光的强度为，反射光的强度为Ir则它们之间的关系为则它们之间的关系为 I0Ir+Ia+ItI0ItIaIr分析化学分析化学 在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上相同质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的是不变的(一般约为入射光强度的一般约为入射光强度的4)其影响可以互其影响可以互相抵消，于是可以简化为相抵消，于是可以简化为 I0It+Ia 纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸收完全是由溶液中的有色质点造

20、成的。吸收完全是由溶液中的有色质点造成的。当入射光的强度当入射光的强度I0一定时，如果一定时，如果Ia越大，越大，It就越就越小，即透过光的强度越小，表明有色溶液对光小，即透过光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度就越大。的吸收程度就越大。 分析化学分析化学1、透射比和吸光度：、透射比和吸光度：T 取值为取值为0.0 % 100.0 %T = 0.0 % ： 光全吸收光全吸收T = 100.0 % ：光全透过：光全透过吸光度（吸收度）吸光度（吸收度）AT=ItI0100%显然，显然，T，溶液吸收度，溶液吸收度；T ，溶液吸收度，溶液吸收度。 即透光率即透光率T反映溶液对光吸收程度，通常用反映

21、溶液对光吸收程度，通常用1/T反映吸光度反映吸光度。A = lg1T= -lgT = lgI0ItA=-lgT , T=10-A Ia T与与A关系关系：IrA1/T，T=0，A= ，T=100%，A=0透光率（透射比）：透光率（透射比）：透过光的强度与入射光的强度的比透过光的强度与入射光的强度的比 值，常用值，常用“T”表示：表示：分析化学分析化学2、光吸收定律、光吸收定律（1 1）朗伯）朗伯比尔定律：比尔定律： 当一当一平行平行的的单色光垂直单色光垂直通过某一通过某一均匀均匀 非散射非散射的的吸光吸光物质时，其吸光度物质时，其吸光度A于相应物质的浓度于相应物质的浓度C和吸收和吸收层度（层度

22、（b）成正比：）成正比： 波长相同波长相同或相近或相近溶液溶液( (显然要求物质显然要求物质的颗粒小的颗粒小) ) 光通过时不产光通过时不产生散射，而是生散射，而是饶其而过饶其而过有色有色物质物质分析化学分析化学当一束平行的单色光通过当一束平行的单色光通过液层厚度液层厚度一定的溶液时，在入射一定的溶液时，在入射光波长、光波长、强度和溶液温度强度和溶液温度等不变时，吸光度与溶液浓度等不变时，吸光度与溶液浓度 c 关系：关系：比比耳耳定定律律实实验验k c分析化学分析化学当一束平行的单色光通过当一束平行的单色光通过浓度一定浓度一定的溶液时，在入射的溶液时，在入射光波长、强度光波长、强度和溶液温度和

23、溶液温度等不变时，吸光度与液层厚度（等不变时，吸光度与液层厚度（b）关系：）关系：朗朗伯伯定定律律实实验验k L分析化学分析化学A：吸光度：吸光度B：吸收层厚度：吸收层厚度C：吸光物浓度：吸光物浓度K：比列系数：比列系数 此即为此即为朗伯朗伯比尔比尔定律（光吸收定律）定律（光吸收定律） 式中式中：bcIITAt0lg1lg分析化学分析化学式中，浓度式中，浓度C的单位有两种表示方法：的单位有两种表示方法：1、以质量浓度、以质量浓度（gL-1）为单位，相应）为单位，相应K称称为吸收系数用为吸收系数用“a”表示，则：表示，则：A=abc2、以物质的量浓度（、以物质的量浓度（molL-1）为单位，相）

24、为单位，相应应K称为摩尔吸收系数，用称为摩尔吸收系数，用“”表示，则：表示，则： 较常用，下面较常用，下面的讨论均为此的讨论均为此种关系种关系A= bc分析化学分析化学注意：注意： 1 1、吸光、吸光度度A是无单位的量，故是无单位的量，故的单位为：的单位为： Lmol- -1cm- -1 2 2、 的物理意义：的物理意义： 指当吸收层厚度为指当吸收层厚度为1cm，浓度为，浓度为 1 molL- -1时对应时对应的吸光度；的吸光度；与浓度、厚度无关，只取决于波长、物与浓度、厚度无关，只取决于波长、物质种类。质种类。分析化学分析化学分析中，在相关物质浓度一定时，为获得分析中，在相关物质浓度一定时，

25、为获得较大的吸光度（较大的吸光度（A），应找出其最大吸收波长），应找出其最大吸收波长max ，在此条件下分析。，在此条件下分析。A最大，相应的最大，相应的值也值也最大，记为最大，记为 max。最大摩最大摩尔吸收尔吸收系数系数分析化学分析化学 不同的物质，对光的吸收性能不同，其不同的物质，对光的吸收性能不同，其 max也不同。也不同。 显然，显然， max越大，在相同浓度下的吸收浓度越大，在相同浓度下的吸收浓度越大。其测定的灵敏度也越高。即：越大。其测定的灵敏度也越高。即： max灵敏度。灵敏度。 通常情况下，为获得较好的测量效果，一般通常情况下，为获得较好的测量效果，一般要求：要求： max1

26、04 Lmol-1cm-1分析化学分析化学四、偏离四、偏离朗伯朗伯比尔定律的原因比尔定律的原因 按朗伯按朗伯比尔定律，当物比尔定律，当物质一定，波长一定，吸收层质一定，波长一定，吸收层厚度一定时，厚度一定时，Ac应呈线性应呈线性关系（如右图）：关系（如右图）： 但实际中，关系曲线常有但实际中，关系曲线常有偏高、偏低两种类型：偏高、偏低两种类型： 正偏差（正偏差（A测测A理理）；）； 负偏差（负偏差（A测测A理理）。）。分析化学分析化学造成偏差的两种原因有两类：造成偏差的两种原因有两类： 物理因素和化学因素物理因素和化学因素分析化学分析化学1 1、物理因素：、物理因素： 光不纯：光不纯： 朗伯朗

27、伯比尔定律要求入射光应为单色光（具比尔定律要求入射光应为单色光（具有确定波长的光），且一般要求测定时的波长为有确定波长的光），且一般要求测定时的波长为最大吸收波长（最大吸收波长（max. max），但：），但： 若入射光不纯，含有其他不同波长的光，则若入射光不纯，含有其他不同波长的光，则此类光：此类光： 不易被测物吸收，必然导致不易被测物吸收，必然导致T，A，产生负偏，产生负偏差。差。分析化学分析化学 a.选择好的分光器以获得较纯的单选择好的分光器以获得较纯的单色光色光 b.即使再好的分光器，也难以获得即使再好的分光器，也难以获得绝对意义上的单色光，但若混进的光的绝对意义上的单色光，但若混进的

28、光的与实测光的与实测光的测测相近，则对吸光度相近，则对吸光度A不不影响，若相差较大，需调整入射波长，影响，若相差较大，需调整入射波长，减小灵敏度，选择影响较小的减小灵敏度，选择影响较小的分析分析（见右图）。（见右图）。解决方法：解决方法：分析化学分析化学入射光不平行：入射光不平行： 测定时，是将被测测定时，是将被测溶液置于矩形的比色皿溶液置于矩形的比色皿内进行测试（下图），内进行测试（下图），若入射光不平行，则难若入射光不平行，则难以保证光线垂直通过被以保证光线垂直通过被测溶液，造成部分光线测溶液，造成部分光线的光程增大（相当于液的光程增大（相当于液层厚度层厚度 ）从而导致）从而导致A增加，产

29、生正偏差。增加，产生正偏差。解决方法：解决方法：不平行光不平行光平行光平行光不平行光不平行光使入射光严格平使入射光严格平行通过吸收层行通过吸收层（垂直于比色器（垂直于比色器的被照表面）的被照表面）分析化学分析化学介质不均匀：介质不均匀： 若被测物为溶液，溶质是分子或接近分子的若被测物为溶液，溶质是分子或接近分子的离子状态，颗粒很小，其直径远小于可见光波长，离子状态，颗粒很小，其直径远小于可见光波长，则入射光通过时将发生馈射而非散射，微粒对则入射光通过时将发生馈射而非散射，微粒对A无无直接影响（吸收除外）。直接影响（吸收除外）。 若被测物颗粒较大，入射光通过时将发生散若被测物颗粒较大，入射光通过

30、时将发生散射，使射，使T减小，减小，A增加，产生正偏差增加，产生正偏差。 解决方法：解决方法： 测得的吸光测得的吸光度非物质本度非物质本身的吸收身的吸收控制操作条件，使溶液控制操作条件，使溶液澄清透明，避免生成胶澄清透明，避免生成胶体或产生浑浊现象。体或产生浑浊现象。分析化学分析化学2、化学因素：、化学因素：溶液浓度过高：溶液浓度过高： 使溶液中微粒之间的间隙减小，同时使溶质使溶液中微粒之间的间隙减小，同时使溶质间的相互作用增加，溶液的粘度增加，导致间的相互作用增加，溶液的粘度增加，导致T较较小，小，A增加，产生正偏差（这种改变与浓度增大增加，产生正偏差（这种改变与浓度增大时，被测物分子增大，

31、吸光度增大毫不相关）。时，被测物分子增大，吸光度增大毫不相关）。 解决方法：解决方法：稀释，使被测液在较低浓稀释，使被测液在较低浓度下进行。度下进行。分析化学分析化学化学反应：化学反应： 通过解离、缔合等形成其他化合物，使通过解离、缔合等形成其他化合物，使被测物的浓度被测物的浓度C减小，减小，A减小，产生负偏差。减小，产生负偏差。解决方法：解决方法： 控制浓度、酸度，除控制浓度、酸度，除去其它易反应物质，去其它易反应物质，从而减小偏差。从而减小偏差。分析化学分析化学 比尔定律的局限性 假定吸光质子（分子或离子）之间是无相互作用。 在稀溶液情况下使用在稀溶液情况下使用分析化学分析化学第三节第三节

32、 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 一、显色反应及影响因素：一、显色反应及影响因素：1 1、显色反应：、显色反应： 若被测物有色若被测物有色可直接测其可直接测其A；若无色，；若无色，则需加入某种试剂使之显色。此类试剂叫则需加入某种试剂使之显色。此类试剂叫“显色显色剂剂”，其反应称，其反应称“显色反应显色反应”，可表示为：，可表示为：无色被测物无色被测物+ +显色剂显色剂显色有机物显色有机物分析化学分析化学 其显色机理有两类：其显色机理有两类： 氧化还原：氧化还原： Mn2+S2O82- -MnO4- -(紫红紫红) 过二硫过二硫酸盐酸盐络合络合： Mo5+(无色无色)5SCN-

33、 -Mo(SCN)5(橙红橙红)分析化学分析化学对显色反应的要求：对显色反应的要求：选择性好选择性好灵敏度要高灵敏度要高对比度要大对比度要大显色剂不与其它显色剂不与其它离子发生副反应离子发生副反应只需很少被测物即只需很少被测物即能显出明显颜色能显出明显颜色显色剂与产物之间的颜色显色剂与产物之间的颜色（波长）相差较大（波长）相差较大（在在 60nm以上，即颜色不同）否以上，即颜色不同）否则难以分辨则难以分辨分析化学分析化学有色物要稳定，组成要恒定有色物要稳定，组成要恒定保证重现性好，保证重现性好，准确度高准确度高显色条件易于掌握。显色条件易于掌握。分析化学分析化学2 2、显色条件的选择：、显色条

34、件的选择：显色剂的用量：显色剂的用量： 因显色反应可逆，故增大显色剂用量，可使因显色反应可逆，故增大显色剂用量，可使平衡右移，产物转换彻底，平衡右移，产物转换彻底，A，准确性和灵敏度，准确性和灵敏度均均。一般量越多，一般量越多，A越大，测量越灵敏越大，测量越灵敏。分析化学分析化学 但个别物质，如但个别物质，如Mo(SCN)n，显色剂，显色剂SCN-用量用量增大后，因生成配位数为增大后，因生成配位数为6的络合物的络合物Mo(SCN)6-，颜色反而变浅，颜色反而变浅，A；ACn=5分析化学分析化学溶液酸度：溶液酸度： 若溶液中被测离子或显色剂能与酸碱作用，若溶液中被测离子或显色剂能与酸碱作用，则改

35、变酸度即可改变产物浓度，使其吸光度和灵则改变酸度即可改变产物浓度，使其吸光度和灵敏度发生变化敏度发生变化解决方法：解决方法： 让显色反应在不同酸度下进行，找出其最大让显色反应在不同酸度下进行，找出其最大吸收酸度，即得最适宜的酸度条件。吸收酸度，即得最适宜的酸度条件。ApHpHmax分析化学分析化学显色时间：显色时间： 当被测物与显色剂通过显色反应生成有色产当被测物与显色剂通过显色反应生成有色产物后，按产物的稳定情况可分几种不同的类型：物后，按产物的稳定情况可分几种不同的类型：稳定型：稳定型：产物一产物一旦产生，便非常旦产生，便非常稳定（最理想的稳定（最理想的类型，可在类型，可在t t0 0以以

36、后测定）后测定）不稳定型：不稳定型：产产物形成后逐渐物形成后逐渐分解（不能用分解（不能用于吸光分析）于吸光分析）半稳定型：半稳定型：产物较产物较稳定，经一段时间稳定，经一段时间放置后才逐渐分解放置后才逐渐分解（应抓紧时间在（应抓紧时间在t t1 1至至t t2 2测定）测定）Att0Att1t2Att0分析化学分析化学 温度：温度： 不同的显色反应需不同的温度，有的不同的显色反应需不同的温度，有的常温下即可进行，有的需加热，有的在高常温下即可进行，有的需加热，有的在高温下要分解，故应根据不同情况选择适宜温下要分解，故应根据不同情况选择适宜温度。温度。分析化学分析化学 共存离子干扰：共存离子干扰

37、： a.a.共存离子与显色剂生成有色物共存离子与显色剂生成有色物 消除方法：消除方法： 掩蔽或分离掩蔽或分离 b.b.共存离子本身有颜色，且不易分离共存离子本身有颜色，且不易分离 消除方法：消除方法： 适当调整参比溶液，如用不加显色剂适当调整参比溶液，如用不加显色剂的溶液为参比，将其参比调零，即可消除。的溶液为参比，将其参比调零，即可消除。分析化学分析化学三、显色剂 常用的显色剂可分为无机显色剂和有机显色常用的显色剂可分为无机显色剂和有机显色剂两大类。无机显色剂与金属离子形成的配合物剂两大类。无机显色剂与金属离子形成的配合物在稳定性、灵敏度和选择性方面较差，一般较少在稳定性、灵敏度和选择性方面

38、较差，一般较少使用，目前仍有一定实用价值的无机显色剂仅有使用，目前仍有一定实用价值的无机显色剂仅有硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。更实用的硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。更实用的是有机显色剂，它能与金属离子形成稳定配合物，是有机显色剂，它能与金属离子形成稳定配合物，具有较高的灵敏度和选择性。下表列出了几种常具有较高的灵敏度和选择性。下表列出了几种常用的显色剂。用的显色剂。分析化学分析化学一些常用的显色剂一些常用的显色剂 试剂试剂测定离子测定离子max反应条件反应条件硫氰酸盐硫氰酸盐Fe3+4800.10.8molL-1HNO3钼酸盐钼酸盐Si()6708200.150.3molL-1H2S

39、O4过氧化氢过氧化氢Ti()42012molL-1H2SO4邻二氮菲邻二氮菲Fe2+5121.1104pH = 2.09.0磺基水杨酸磺基水杨酸Fe3+5201.6103pH = 2.03.0二苯硫腙二苯硫腙Pb2+5207.0104pH = 8.010.0，CCl4萃取萃取丁二肟丁二肟Ni2+4701.3104pH = 1112铬天青铬天青（CASCAS）Al3+5455104pH = 4.76.0分析化学分析化学四、三元配合物四、三元配合物 三元混合配位配合物三元混合配位配合物 离子缔合物离子缔合物 三元胶束配合物三元胶束配合物分析化学分析化学第四节第四节 测量条件的选择测量条件的选择分析

40、化学分析化学一、入射光波长的选择 入射光波长选择的依据是吸收曲线，一般以入射光波长选择的依据是吸收曲线，一般以最大吸最大吸收波长收波长 max 为测量的入射光波长。为测量的入射光波长。这是因为在此波这是因为在此波长处长处最大最大，测定的灵敏度最高，而且在此波长处，测定的灵敏度最高，而且在此波长处吸光度有一较小的平坦区，能够减少或消除由于单吸光度有一较小的平坦区，能够减少或消除由于单色光的不纯而引起的对朗伯色光的不纯而引起的对朗伯-比尔定律的偏离，从而比尔定律的偏离，从而提高测定的准确度。但若在提高测定的准确度。但若在 max 处有共存离子的干处有共存离子的干扰，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干

41、扰的入射扰，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。光波长。 分析化学分析化学测定波长的选择：测定波长的选择： 吸收最大的波长为入射光，干扰吸收最大的波长为入射光，干扰最小最小分析化学分析化学三、选择合适的参比溶液。三、选择合适的参比溶液。为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？测得的的吸光度真正反映待测溶测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。液吸光强度。光光蒸馏水蒸馏水被检测样被检测样显色剂显色剂其它试剂其它试剂干扰离子干扰离子分析化学分析化学二、参比溶液的选择二、参比溶液的选择 根据待测组分的性质，选择合适的参比溶液，根据待测组分的性质，选择合适的参比溶液，尽可能抵消各种

42、共存有色物质的干扰，使测得的尽可能抵消各种共存有色物质的干扰，使测得的吸光度真正反映待测组分的浓度。吸光度真正反映待测组分的浓度。 （1）溶剂参比溶剂参比 如果仅待测物与显色剂反应的产如果仅待测物与显色剂反应的产物有色，而试剂与待测物均无色时，可用纯溶剂物有色，而试剂与待测物均无色时，可用纯溶剂作参比溶液，称为溶剂空白。作参比溶液，称为溶剂空白。 消除溶剂和比色皿等消除溶剂和比色皿等因素的影响因素的影响分析化学分析化学二、参比溶液的选择二、参比溶液的选择 （2）试剂参比试剂参比 当试样溶液无色，而显色剂及试当试样溶液无色，而显色剂及试剂有色时，可用不加试样的显色剂和试剂的溶液剂有色时，可用不加

43、试样的显色剂和试剂的溶液作参比溶液，称为试剂空白。作参比溶液，称为试剂空白。消除试剂和比色皿等消除试剂和比色皿等因素的影响因素的影响分析化学分析化学二、参比溶液的选择二、参比溶液的选择（3）试样参比试样参比 当试样溶液有色，而试剂、当试样溶液有色，而试剂、显色剂无色时，应采用不加显色剂的样品显色剂无色时，应采用不加显色剂的样品溶液作参比溶液，称为样品空白。溶液作参比溶液，称为样品空白。消除有色离子和比色消除有色离子和比色皿等因素的影响皿等因素的影响分析化学分析化学 参比溶液选择的基本原则是参比溶液的吸参比溶液选择的基本原则是参比溶液的吸收能扣除非待测组分的吸收。即：收能扣除非待测组分的吸收。即

44、： A（试液）（试液） = A（待测吸光物质）（待测吸光物质） A（干扰）（干扰） A（池）（池） A（参比）（参比） = A（干扰）（干扰） A（池）（池） 例如显色反应例如显色反应 MR = M-R 分析化学分析化学 No.样品溶样品溶液液 显色试显色试剂剂溶剂溶剂M-R参比溶液组成参比溶液组成1无吸收无吸收无吸收无吸收无吸收无吸收吸收吸收溶剂溶剂2有一定有一定吸收吸收无吸收无吸收无吸收无吸收吸收吸收不加显色试剂的样品溶不加显色试剂的样品溶液液3无吸收无吸收 有一定有一定吸收吸收无吸收无吸收吸收吸收显色试剂显色试剂4有一定有一定吸收吸收有一定有一定吸收吸收无吸收无吸收吸收吸收显色试剂、样品

45、溶液及显色试剂、样品溶液及待测组分待测组分M的掩蔽剂的掩蔽剂分析化学分析化学仪器的测量误差仪器的测量误差仪器的质量引起的误差仪器的质量引起的误差读数误差读数误差如仪器不稳如仪器不稳定，显示不定，显示不灵敏等灵敏等对仪器读数表上的对仪器读数表上的刻度读数取不准造刻度读数取不准造成（尽管采用液晶成（尽管采用液晶显示，但仍存在一显示，但仍存在一定的显色误差）定的显色误差）三、吸光度范围的选择三、吸光度范围的选择分析化学分析化学 前一种误差可通过检修等方法提高质量，前一种误差可通过检修等方法提高质量，而后一种则难以消除。而后一种则难以消除。 一般来说，读数器上显色均为透光度一般来说，读数器上显色均为透

46、光度（由此换算为（由此换算为A） 通常情况下，读数误差通常情况下，读数误差T0.0020.01之间，取平均值：之间，取平均值：0.005T 即每次显示的即每次显示的T T值均值均有有0.0050.005的误差，且的误差，且此值对此值对0 01.01.0之间的之间的每个每个T T值均相同。值均相同。分析化学分析化学 但是，因但是，因T与与A、C均非线性而呈现对数均非线性而呈现对数关关系，故在不同系，故在不同T所对应的读数误差所对应的读数误差T导致的导致的吸光度吸光度A的差的差A是不同的，由此造成的浓度是不同的，由此造成的浓度C也不同。也不同。何处的何处的A、C最小？最小？分析化学分析化学绝对误绝

47、对误差差按关系按关系: :解出：解出：微分：微分：bcTTA ln434. 01lgbTc ln434. 0 TdTbdc 434. 0tETTdTTTdTcdc lg434. 0ln同除以同除以C: 相对误差相对误差分析化学分析化学 以以T对对Et作图，可得一向下弯曲的曲线，由此可作图，可得一向下弯曲的曲线，由此可见：见： 当当T0.150.70范围内，范围内，Et相对较小，故为获得较准相对较小，故为获得较准确的结果，应使被测物确的结果，应使被测物T处在此处在此范围内（相应的吸光度范围内（相应的吸光度A=0.150.80之间）；之间）； 曲线有一最低点，其对应曲线有一最低点，其对应的：的：T

48、=0.368，A0.434，此时此时读数误差引起的浓度误差最小读数误差引起的浓度误差最小，结果最准确。，结果最准确。0.15 0.368 0.70 (T)0.80 0.434 0.15 (A)Et分析化学分析化学第五节第五节 目视比色与分光光度计目视比色与分光光度计一、目视比色法一、目视比色法 是一种用眼睛辨别颜色深浅，以确定待测组分含量是一种用眼睛辨别颜色深浅，以确定待测组分含量的方法。一般采用标准系列法。即在一套等体积的比的方法。一般采用标准系列法。即在一套等体积的比色管中配置一系列浓度不同的标准溶液，并按同样的色管中配置一系列浓度不同的标准溶液，并按同样的方法配置待测溶液，待显色反应达平

49、衡后，从管口垂方法配置待测溶液，待显色反应达平衡后，从管口垂直向下观察，比较待测溶液与标准系列中哪一个标准直向下观察，比较待测溶液与标准系列中哪一个标准溶液颜色相同，便表明二者浓度相等。如果待测试液溶液颜色相同，便表明二者浓度相等。如果待测试液的颜色介于某相邻两标准溶液之间，则待测试样的含的颜色介于某相邻两标准溶液之间，则待测试样的含量可取两标准溶液含量的平均值。量可取两标准溶液含量的平均值。 分析化学分析化学 方法的特点方法的特点 a 利用自然光，无需特殊仪器利用自然光，无需特殊仪器; b 比较的是吸收光的互补色光比较的是吸收光的互补色光; c 目测，方法简便，灵敏度高目测，方法简便，灵敏度

50、高; d 准确度低（一般为半定量）准确度低（一般为半定量）; e 不可分辨多组分。不可分辨多组分。 分析化学分析化学二、二、 分光光度计分光光度计 由光源、单色器、吸收池、检测系统四部分由光源、单色器、吸收池、检测系统四部分构成。构成。0.482光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示器显示器分析化学分析化学0.482光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示器显示器分析化学分析化学分光光度计原理分光光度计原理分析化学分析化学721单束分光光度计单束分光光度计分析化学分析化学 吸收池又叫比色皿，是由质料均匀吸收池又叫比色皿，是由质料均匀的玻璃构成，分的玻璃构成，分0.5cm、1c

51、m、2cm、3cm（均指池的厚度，即液层厚度）几（均指池的厚度，即液层厚度）几种规格。虽然无色透明，但仍有一定的种规格。虽然无色透明，但仍有一定的吸光度（吸光度（A池池）。）。 另外，虽然多数溶剂为水，表面无另外，虽然多数溶剂为水，表面无色透明，但也有一定的吸光度，用色透明，但也有一定的吸光度，用A剂剂表示。表示。分析化学分析化学 若溶液中具有颜色的被测离子吸光度为若溶液中具有颜色的被测离子吸光度为A测测，则当一束光照射至比色皿及其内部溶液时，则当一束光照射至比色皿及其内部溶液时，总的吸光度为总的吸光度为A总总，则：，则： A总总= A测测+ A池池+A剂剂= A测测+ AR 虽然按朗伯虽然按

52、朗伯比尔定律，比尔定律，A测测=bc，但得到的却非但得到的却非A测测而为而为A总总，若由其算，若由其算C，须，须知知AR。这样就显得复杂，解决方法是：。这样就显得复杂，解决方法是：分析化学分析化学解决方法（简化方法）：解决方法（简化方法）： 先取同样厚度的比色皿盛同样的溶液（先取同样厚度的比色皿盛同样的溶液（注意：注意：不含被测离子不含被测离子），此类溶液称），此类溶液称“参比溶液参比溶液”。用同。用同样波长的光在相同条件下测定，其吸光度用样波长的光在相同条件下测定，其吸光度用“A参参”表示。表示。显然：显然：A参参= A池池+A剂剂=AR同样条件下测定被测液：同样条件下测定被测液： A总总=

53、 A测测+ A参参分析化学分析化学 若人为的将参比液的吸光度调节为若人为的将参比液的吸光度调节为0（亦即（亦即T参参=100%），此时：），此时： A参参=0，则测得：，则测得： A总总= A测测=bc 即可由测出的即可由测出的A总总直接计算直接计算C。 此项操作叫此项操作叫“参比参比调零调零”，是每一次，是每一次测定前的必须操作测定前的必须操作分析化学分析化学 由于吸光光度法是一种很灵敏的分析法（灵敏由于吸光光度法是一种很灵敏的分析法（灵敏度可高达度可高达104105%，万分之一或十万分之一的，万分之一或十万分之一的含量），故操作条件尤为关键，应注意以下几点含量），故操作条件尤为关键，应注意

54、以下几点（针对比色皿）：（针对比色皿）：. .各比色皿的规格和性能应一致。各比色皿的规格和性能应一致。. .使用时应注意保持清洁。使用时应注意保持清洁。. .不要在比色皿上留下划痕。不要在比色皿上留下划痕。. .比色皿在比色槽中的位置要固定。比色皿在比色槽中的位置要固定。分析化学分析化学第六节第六节 吸光光度法的应用吸光光度法的应用两方面：两方面： 最主要最主要的应用的应用利用不同物质最大吸利用不同物质最大吸收波长收波长max不同进行不同进行分析；分析；利用同一物质在不同浓利用同一物质在不同浓度下吸光度不同进行分度下吸光度不同进行分析。析。定性定性 定量定量分析化学分析化学一、单组分分析：一、

55、单组分分析： 又分单组分和多组分（两种或两种以上被测又分单组分和多组分（两种或两种以上被测组分）。针对单组分：分析方法主要有两种：组分）。针对单组分：分析方法主要有两种： 1 1、标准曲线法：、标准曲线法： 当当溶液厚度一定，被测组分一定时，溶液厚度一定，被测组分一定时，A与与C呈呈现性关系，故此可用标准曲线法确定被测组分浓现性关系，故此可用标准曲线法确定被测组分浓度，具体步骤为：度，具体步骤为：分析化学分析化学 第一步：配制一系列含有第一步：配制一系列含有同样被测物且浓度不同（均已同样被测物且浓度不同（均已知）的溶液知）的溶液标准溶液标准溶液，在，在相同条件下测出各标准溶液的相同条件下测出各

56、标准溶液的吸光度：吸光度： C1、C2、Cn； A1、A2、An。2AXAnAAC1 C2 Cx Cn 1AC 第二步：以第二步：以A为纵坐标，为纵坐标，C为横坐标作图，可得到一直为横坐标作图，可得到一直线线“标准曲线标准曲线” 。 第三步：在同样条件测第三步：在同样条件测未知液的吸光度（未知液的吸光度（Ax），）， 图上水平线与标准曲线之点对应的横坐标图上水平线与标准曲线之点对应的横坐标CxCx即为被测液的浓度。即为被测液的浓度。分析化学分析化学【注意】：【注意】： 本法所依据的标准曲线系由一系列标准溶液本法所依据的标准曲线系由一系列标准溶液的测定所得。显然，标准溶液越多，越易在测量的测定所

57、得。显然，标准溶液越多，越易在测量中减少偶然误差的影响，结果越准确，但过多时中减少偶然误差的影响，结果越准确，但过多时操作又较复杂，通常：操作又较复杂，通常：n4； 测定条件下测定条件下A与与C不应发生偏离，若有偏离不应发生偏离，若有偏离（如（如C过大），应取其直线部分进行测定；过大），应取其直线部分进行测定； 若因各种随机误差的影响，某些点不在同若因各种随机误差的影响，某些点不在同一直线上。应上下兼顾，取其总的趋势作一平滑一直线上。应上下兼顾，取其总的趋势作一平滑直线（切忌作各点的折线）。直线（切忌作各点的折线）。分析化学分析化学回归方程分析化学分析化学 例例 :用磺基水杨酸分光光度法测铁，

58、标准用磺基水杨酸分光光度法测铁，标准Fe3+ 溶液是由溶液是由0.2160 NH4 Fe(SO4)212H2O 溶于水溶于水,定容为定容为500mL制制 成成 。取此标取此标 准准Fe3+溶液配制成下列系列，显色并定容为溶液配制成下列系列，显色并定容为50mL后测定吸光度，根据下列数据，绘制一条回归线后测定吸光度，根据下列数据，绘制一条回归线 。待测。待测试液是取试液是取50mL，稀释成，稀释成 250mL ，然后吸取此稀释液，然后吸取此稀释液 2.00mL置置50mL容量瓶中，在与标准曲线相同条件下显色容量瓶中，在与标准曲线相同条件下显色并稀释至并稀释至 刻刻 度。度。 测定吸光度为测定吸光

59、度为0.555 ，求试液中铁含量，求试液中铁含量（ g/L ）。）。标准铁溶液标准铁溶液V/mL0.002.004.006.008.0010.00吸光度吸光度 A0.000.165 0.312 0.512 0.660 0.854分析化学分析化学分析化学分析化学2 2、比较法、比较法 用一种已知准确浓度的标准溶液用一种已知准确浓度的标准溶液cs，在一定条件下测定其吸光度在一定条件下测定其吸光度As，然后在，然后在相同条件下测定试液相同条件下测定试液cx，的吸光度，的吸光度Ax.ssxxcAAc分析化学分析化学二、示差分光光度法：二、示差分光光度法： 通常情况下测被测物的吸光度通常情况下测被测物的

60、吸光度A时，均时，均不会以被测组分的溶液作参比。不会以被测组分的溶液作参比。 令其令其A=0，此时，此时A总总A测测 bc， 为确保测定误差较小，均要求：为确保测定误差较小，均要求： A总总：0.150.80， 但若被测物浓度较大，则将造成很多不但若被测物浓度较大，则将造成很多不利后果，表现在：利后果，表现在：分析化学分析化学 吸光度吸光度A值超出值超出0.150.80范围，出现较大的范围，出现较大的读数误差；读数误差； 溶液的光学属性与参比液相差很大，造成较溶液的光学属性与参比液相差很大，造成较大偏离；大偏离； 吸光分度法虽然灵敏较高，但准确度却较差吸光分度法虽然灵敏较高，但准确度却较差（测