十二章节吸光光度分析法Spectrophotometryppt课件

1、第十二章第十二章 吸光光度分析法吸光光度分析法Spectrophotometry 本章学习要求本章学习要求1. 了解溶液颜色与光吸收的关了解溶液颜色与光吸收的关系系2. 了解吸光光度法的根本概念了解吸光光度法的根本概念和和 特点，掌握吸收曲线的特点，特点，掌握吸收曲线的特点， 了解其运用了解其运用3. 掌握掌握LambertBeer定律的定律的原原 理和运用理和运用,掌握吸光系数掌握吸光系数a和和摩摩 尔吸光系数尔吸光系数,了解了解 Lambert Beer定律的偏离情况定律的偏离情况 4. 掌握显色反响的特点掌握显色反响的特点,掌握掌握 显色条件和丈量条件的选显色条件和丈量条件的选 择择5.

2、 掌握吸光光度法的运用掌握吸光光度法的运用,了了 解吸光光度法的仪器，解吸光光度法的仪器， 吸收光谱分析吸收光谱分析 Analysis of Absorption Spectroscopy 吸光光度法是以物质对光的吸光光度法是以物质对光的选择性吸收为根底的分析方选择性吸收为根底的分析方法法. 本章主要讨论可见光区本章主要讨论可见光区(400-750 nm) 的吸光光度法的吸光光度法11.1 11.1 根本概念根本概念1. 1.物质对光的选择物质对光的选择吸收吸收n单色光单色光 具有同一波长的光为单色光具有同一波长的光为单色光. n复合光复合光 由不同波长光组成的混合光由不同波长光组成的混合光n

3、 称为复合光。称为复合光。 n互补光互补光 透射光与吸收光组成白光，透射光与吸收光组成白光， n 故称为互补色光故称为互补色光 n物质的颜色物质的颜色 对不同波长的光选择性吸收对不同波长的光选择性吸收n溶液的颜色溶液的颜色 被吸收光色的互补色被吸收光色的互补色n硫酸铜溶液，吸收黄光硫酸铜溶液，吸收黄光 呈现蓝色呈现蓝色.青蓝青蓝白光白光绿绿青青蓝蓝紫紫红红橙橙黄黄光的互补色表示图n高锰酸钾溶液，吸收高锰酸钾溶液，吸收 绿光绿光, 呈现紫色。呈现紫色。 2.吸收曲线 absorption spectrum 照射到溶液的入射光有照射到溶液的入射光有一部分被溶液吸收一部分被溶液吸收,另另一部分透过溶

4、液一部分透过溶液.入射光强度入射光强度 I0透射光强度透射光强度 I吸收光强度吸收光强度 Ia I0= I + IaI0I溶 液透光度透光度 T transmittance T = I / I0吸光度吸光度 A absorbance A= - lg T = lg I0 / IAl作图得作图得 吸收曲线吸收曲线(吸收光谱吸收光谱) 溶液对不同波长的光吸收具有选择性，溶液对不同波长的光吸收具有选择性， KMnO4溶液最大吸收波长溶液最大吸收波长 lmax= 525nm。 物质的吸收曲线是一种特征曲线。不同物质的吸收曲线是一种特征曲线。不同浓度溶液的吸收曲线外形类似，最大吸收浓度溶液的吸收曲线外形类

5、似，最大吸收波长不变。波长不变。 在最大吸收波长附近，吸光度丈量的灵在最大吸收波长附近，吸光度丈量的灵敏度最高。这一特征可作为定量分析选择敏度最高。这一特征可作为定量分析选择入射光波长的根据。入射光波长的根据。 11.2 光吸收定律1.Lambert-Beer定律定律 一束平行单色光经过有色溶液时，溶液一束平行单色光经过有色溶液时，溶液的吸光度的吸光度A与液层厚度与液层厚度b和溶液浓度和溶液浓度c的的乘积成正比。乘积成正比。 -Lambert -Beer定律定律 A=KbcK比例常数比例常数,与溶液性质与溶液性质, T, l有关有关 K值随值随c的单位不同而不同的单位不同而不同, 液层厚度以液

6、层厚度以cm为单位为单位.c /gL-1A=abc a 吸光系数吸光系数 absorption coefficient 单位单位: Lg-1 cm-1 c/molL-1 A= e bce 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 molar absorptivity 单位单位: Lmol-1 cm-1 e molar absorptivity e molar absorptivity e e 表示吸光物质浓度为表示吸光物质浓度为1mol/l,1mol/l,液层厚度液层厚度 为为1cm1cm时溶液的吸光度时溶液的吸光度. . e e 值越大，溶液的吸光才干值越大，溶液的吸光才干越强，越强， 显色反响的灵敏度越高

7、显色反响的灵敏度越高. . e e 是吸光物质在特定波长下是吸光物质在特定波长下的特征常数的特征常数 e e 值是选择显色反响的重要值是选择显色反响的重要根据根据. . Ex.浓度为浓度为0.51mg/ml的的Cu2+溶液溶液,用用双环己酮草酰二腙光度法测定双环己酮草酰二腙光度法测定.在在600nm波优点用波优点用2cm比色皿测得比色皿测得A=0.297.求求e , a. 11231146163Cucmgl100 . 30 . 21051. 0297. 0cmmoll109 . 10 . 2100 . 8297. 0lmol100 . 855.631051. 0:2aCe解e aM2. Lam

8、bert-Beer定律的偏离定律的偏离按照按照Lambert-Beer定律定律Ac 有线性关系有线性关系: A=e bc但有时会发生偏离但有时会发生偏离,特别在浓度较大时特别在浓度较大时, 偏离更大偏离更大.缘由缘由:1)非单色光非单色光 2)化学要素化学要素:离解、缔合、异构离解、缔合、异构化等化等 Ac011.3 吸光光度分析的方法和仪器吸光光度分析的方法和仪器1.测定方法测定方法 1). 目视比色法目视比色法 2).分光光度法分光光度法 定量方法定量方法 规范曲线法规范曲线法 规范比较法规范比较法 As/Ax=Cs/CxAcAxcx0光度分析的规范曲线 2.分光光度计1.光源光源2.单色

9、器单色器 3.吸收池吸收池 4.检测系统检测系统3.3.分光光度法的优点分光光度法的优点 灵敏度高灵敏度高. 10-. 10-510-6mol/l510-6mol/l 准确度好准确度好. RE . RE =25%=25% 简便简便, ,快速快速, ,本钱低本钱低, ,运运用广用广. . 例例:用浓度为用浓度为0.100mg Mn/ml的的KMnO4规范溶液规范溶液.以以1cm比色皿在比色皿在520nm波优点测得该溶液吸光度波优点测得该溶液吸光度A为为0.500,今取含今取含Mn未知液未知液10.00ml,氧化为氧化为MnO4-后后,定容至定容至50.00ml,在在一样条件下测得一样条件下测得A

10、=0.300.求未知液求未知液Mn的浓度的浓度. 解解: 0.500/0.300=0.100/cxcx=0.0600 mg/mlc未未=0.060050.00/10.00 =0.300 mg/ml 11.4 显色反响和显色条件显色反响和显色条件1.显色反响显色反响 1.灵敏度高灵敏度高. CuNH3 e 620=1.2102 Cu双硫腙双硫腙 e 533=5.0104 2.选择性好选择性好 3.显色产物组成恒定显色产物组成恒定,性质稳定性质稳定. 4.显色产物与显色剂色差大显色产物与显色剂色差大,显色显色 时颜色变化明显时颜色变化明显.试剂空白值小试剂空白值小. 2.显色条件 1)显色剂的用量

11、由实验确定 M + R = MR (被测组分) (显色剂) (有色化合物)R过量,反响完全, MR稳定,A值稳定. AAAC RC RC Raba b000A与C R关系图 2)酸度大多数显色剂是有机弱酸大多数显色剂是有机弱酸(碱碱),显色反响受酸显色反响受酸度影响度影响. M + R MR M(OH)n HROH-H+显色反响最适宜的酸度由实验确定显色反响最适宜的酸度由实验确定 磺基水杨酸与磺基水杨酸与Fe3+在不同条件下构成具在不同条件下构成具有不同组成和颜色的配位化合物有不同组成和颜色的配位化合物: pH 23 Fe(ssal)+ pH 47 Fe (ssal)2- pH 810 Fe(

12、ssal)33- pH12 Fe(OH)3黄色橙色紫色沉淀 3) 温度、时间 适宜的显色时间和温度由实验确定适宜的显色时间和温度由实验确定 At 11.5 吸光度丈量条件的选择 1.入射光波长1)通常选择lmax2) lmax处有干扰时,选择干扰最小,吸光度尽能够大的波出息展丈量. 2.参比溶液(空白溶液)在测定时用空白溶液调理仪器在测定时用空白溶液调理仪器A=0(T =100%),以消除溶液中其它物质的干扰以消除溶液中其它物质的干扰,抵消比色皿抵消比色皿对光反射、吸收对光反射、吸收.1)溶剂空白溶剂空白 试液、试剂、显色剂均无色试液、试剂、显色剂均无色(无吸收无吸收) 那么可用溶剂如纯水作参

13、比溶液那么可用溶剂如纯水作参比溶液. 2)试剂空白试剂空白 试液无色试液无色, 显色剂或其它试剂有色显色剂或其它试剂有色(有吸有吸收收), 那么应选试剂空白那么应选试剂空白.3)试液空白试液空白 试剂、显色剂均无色试剂、显色剂均无色(无吸收无吸收),试液中试液中其它组分有色其它组分有色, 那么应采用不加显色剂的那么应采用不加显色剂的试液作参比溶液试液作参比溶液.选择参比溶液的总原那么是选择参比溶液的总原那么是:使试液的吸光使试液的吸光度能真正反映待测组分的浓度度能真正反映待测组分的浓度.3.吸光度读数范围吸光度读数范围n任何型号的分光光度计均有一定的读数任何型号的分光光度计均有一定的读数误差误

14、差,这是由于光源不稳定这是由于光源不稳定,读数不准确等读数不准确等要素呵斥的要素呵斥的.n一定型号的分光光度计透光度读数误差一定型号的分光光度计透光度读数误差是一常数是一常数. 0.2 % 2 %n在不同的透光度读数范围内引起的浓度在不同的透光度读数范围内引起的浓度相对误差是不同的相对误差是不同的.n由由Lambert-Beer定律可推导出浓度相对定律可推导出浓度相对误差公式误差公式. ccTTTccTTTcc时的可计算不同若透光度测量绝对误差浓度相对误差%,5 . 0:lg434. 0T=36.8%时时,A=0.434, Dc/c有极小值有极小值T很小或很大时很小或很大时, Dc/c都较大都

15、较大.T=65%20%, A=0.190.7. Dc/c2%光度丈量时光度丈量时,吸光度应控制在合吸光度应控制在合 适的范内适的范内: A=0.20.7 减小浓度丈量的相对误差减小浓度丈量的相对误差, 提高准确度提高准确度4.控制吸光度范围的方法控制吸光度范围的方法1.改动比色皿的厚度改动比色皿的厚度2.改动试液的浓度改动试液的浓度(称样量、稀称样量、稀释倍数等释倍数等)3.示差法示差法 例例1:Fe(phen)32+溶液的溶液的e =1.1104Lmol-1 cm-1, 在在lmax处处,用用2cm比色皿测得溶液吸比色皿测得溶液吸光度光度A=2. 假设假设DT=0.5%, 1)求求Dc/c.

16、 2)怎样才干使怎样才干使A=0.20.7? 解解:2) 溶液浓度不变溶液浓度不变,改动比色皿厚度改动比色皿厚度: 选选0.5cm比色皿比色皿,那么那么A=0.5. 或比色皿厚度不变或比色皿厚度不变,改动溶液浓度改动溶液浓度: 稀释稀释310倍倍. (称量减少到称量减少到 m/3 m/10) A=0.70.2 例例2.假设上题中比色皿厚度为假设上题中比色皿厚度为0.5cm,欲使丈量误差最小欲使丈量误差最小,溶液的溶液的浓度应为多少浓度应为多少?144lmol109 . 75 . 0101 . 1434. 0 A 0.434 :xxcbce解 11.6 吸光光度法的运用 1.单一组分的测定 1)

17、.钼蓝法测磷土壤营养诊断测磷肥料、谷物种子、果品中磷的测定血清中磷的测定水体中磷的测定 PO43-+12MoO42-+27H+ =H7 P(Mo2O7) 6+12H2O钼蓝法反响灵敏度高钼蓝法反响灵敏度高,显色快显色快,但稳定性差但稳定性差.钼锑抗法稳定性好钼锑抗法稳定性好.灵敏度高灵敏度高,Vc溶液须溶液须新颖配制新颖配制.SnCl2钼蓝C H+ =0.40.8mol/l,室温室温,10min 2)邻菲罗林法测邻菲罗林法测Fe2+Fe2+3phen=Fe(phen)32+ lgK=21.3 盐酸羟胺复原盐酸羟胺复原Fe3+,可测全可测全Fe 4Fe3+2NH2OH = 4Fe2+N2O+H2

18、O+4H+ 3)双硫腙法测金属离子双硫腙法测金属离子Cu2+、 Pb2+、 Zn2+、 Cd2+、 Hg2+ pH=45 测测Zn2+ pH=89 测测Pb2+2.示差法测高含量组分示差法测高含量组分 原理原理 示差法采用比试液浓度示差法采用比试液浓度cx梢低梢低的规范溶液的规范溶液 cs作参比溶液作参比溶液, (cs cx). 调理仪器调理仪器A=0(T=100%),然后测试液然后测试液的吸光度的吸光度.该吸光度为试液与参比溶液该吸光度为试液与参比溶液吸光度之差吸光度之差DA.称为相对吸光度称为相对吸光度Ar. Ar =DA = e b(cx-cs) = e bDc定量方法定量方法:规范曲线法规范曲线