第九章 吸光光度法

1、第九章 比色分析和分光光度法 91吸光光度法的基本原理 92光度计及其基本部件 93显色反应及显色条件的选择 94吸光度测量条件的选择 95吸光光度法的应用 通过比较溶液颜色的深浅确定溶液浓度的通过比较溶液颜色的深浅确定溶液浓度的方法称为方法称为比色分析法比色分析法。 吸光光度法吸光光度法比色分析法比色分析法可见分光光度法可见分光光度法 基于物质对光选择吸收而建立的分析方法基于物质对光选择吸收而建立的分析方法称为称为吸光光度法吸光光度法。紫外分光光度法紫外分光光度法分光光度法分光光度法 利用分光光度计进行比色分析的方法称为利用分光光度计进行比色分析的方法称为分光光度法分光光度法。吸光光度法的特

2、点吸光光度法的特点灵敏度高灵敏度高 测定物质微量组分测定物质微量组分(1-10(1-10-3-3) )的的常用方法，通常分光光度法所测试液的浓度常用方法，通常分光光度法所测试液的浓度下限可达下限可达1010-5 -5 10 10-6-6mol/Lmol/L， 相当于相当于0.001-0.001-0.0001%0.0001%含量。含量。准确度较高准确度较高 一般比色分析的相对误差为一般比色分析的相对误差为5-5-10%10%，分光光度法为，分光光度法为2-5%2-5%，如采用精密的分，如采用精密的分光光度计测量，相对误差可减少至光光度计测量，相对误差可减少至1-2%1-2%。操作简便、快速、仪器

3、设备较为简单操作简便、快速、仪器设备较为简单9 91 1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理1 1、物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 v 当光束照射到物质上时，光与物质之间发生相互当光束照射到物质上时，光与物质之间发生相互作用，因而产生作用，因而产生反射反射、散射散射、吸收吸收、透射透射四种现象。四种现象。91 溶液对光的作用示意图溶液对光的作用示意图界面反射损失界面反射损失入射光束入射光束透射光束透射光束溶液中溶液中散射损失散射损失吸收吸收v 若被照射溶液是一均匀体系，散射损失可忽略不若被照射溶液是一均匀体系，散射损失可忽略不计，则：计，则：入射光入射光强度强度吸收光吸收光强度

4、强度反射光反射光强度强度透射光透射光强度强度v 若采用同一材料比色皿盛放溶液，各比色皿对入若采用同一材料比色皿盛放溶液，各比色皿对入射光都有同样的反射作用，可抵消反射光的影响，则：射光都有同样的反射作用，可抵消反射光的影响，则：入射光入射光强度强度吸收光吸收光强度强度透射光透射光强度强度v 波长：波长：400400760nm 760nm 可见光可见光 400nm 400nm 紫外光紫外光 760nm 760nm 红外光红外光v 我们日常所见的白光为混合光，它由红、我们日常所见的白光为混合光，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成，其波

5、长在可见光的范围之内。例混合而成，其波长在可见光的范围之内。v 若两种颜色的光按某适当强度混合后可成若两种颜色的光按某适当强度混合后可成为白光，这两种光色称为为白光，这两种光色称为互补色互补色。白光白光绿绿青青青蓝青蓝蓝蓝紫红紫红黄黄橙色橙色红红互补色示意图互补色示意图 当照射光的光子能量与被照射粒子基态和激发当照射光的光子能量与被照射粒子基态和激发态能量之差相当时才能发生吸收。态能量之差相当时才能发生吸收。 不同的物质粒子由于结构不同，基态和激发态能不同的物质粒子由于结构不同，基态和激发态能量之差不相同，所以物质对光的吸收具有选择性。量之差不相同，所以物质对光的吸收具有选择性。 当一束光照射

6、到某物质或其溶液时，物质的分当一束光照射到某物质或其溶液时，物质的分子、原子或离子与光发生碰撞，光子能量被吸收：子、原子或离子与光发生碰撞，光子能量被吸收： hvM M基态基态激发态激发态被激发的粒子约被激发的粒子约1010-8-8秒回到基态，以热和秒回到基态，以热和荧光的方式放出能量荧光的方式放出能量 溶液之所以呈现出不同的颜色，是由于物溶液之所以呈现出不同的颜色，是由于物质对光具有选择吸收所造成的。如：质对光具有选择吸收所造成的。如： 全部可见光被吸收，全部可见光被吸收，溶液呈黑色溶液呈黑色； 可见光吸收很少，可见光吸收很少，溶液呈无色溶液呈无色； 吸收可见光中某一颜色光，吸收可见光中某一

7、颜色光，溶液呈现该颜溶液呈现该颜色的补色色的补色。如：。如： 硫酸铜吸收白光中黄光，故呈现蓝色。黄硫酸铜吸收白光中黄光，故呈现蓝色。黄色和蓝色互为补色。色和蓝色互为补色。表表9 91 1 物质颜色与吸收光颜色的互补关系物质颜色与吸收光颜色的互补关系物质颜色物质颜色吸收光吸收光颜色颜色波长（波长（nmnm）黄绿黄绿紫紫400-450400-450黄黄蓝蓝450-480450-480橙橙绿蓝绿蓝480-490480-490红红蓝绿蓝绿490-500490-500紫红紫红绿绿500-560500-560紫紫黄绿黄绿560-580560-580蓝蓝黄黄580-600580-600绿蓝绿蓝橙橙600-6

8、50600-650蓝绿蓝绿红红650-780650-780透射光颜色透射光颜色由以上分析可见：由以上分析可见： 吸收光与透射光是一对互补色光，吸收吸收光与透射光是一对互补色光，吸收光与透射光可以组成白光。光与透射光可以组成白光。 在可见光区，不同波长光呈现不同颜色，在可见光区，不同波长光呈现不同颜色，溶液颜色是由透射光波长决定的。溶液颜色是由透射光波长决定的。 对于溶液浓度（对于溶液浓度（ C C ）一定，液层厚度（）一定，液层厚度（ b b ）一定的有色溶液，在不同波长下，测定该有色溶液一定的有色溶液，在不同波长下，测定该有色溶液对光的吸收程度，即可绘制吸收曲线。对光的吸收程度，即可绘制吸收

9、曲线。 A A吸收曲线吸收曲线吸收高峰吸收高峰maxmax最大吸最大吸收波长收波长吸收曲线示意图吸收曲线示意图吸收曲线作用吸收曲线作用对物质进行定性分析对物质进行定性分析 不同物质，吸收曲不同物质，吸收曲线的形状和最大吸收波长不同，根据该特线的形状和最大吸收波长不同，根据该特性，可对物质进行初步定性分析。性，可对物质进行初步定性分析。选择测定波长选择测定波长 不同浓度的同一物质，在不同浓度的同一物质，在吸收高峰附近，吸光度随浓度增大而增加，吸收高峰附近，吸光度随浓度增大而增加，但最大吸收波长并不改变，因此，吸收曲但最大吸收波长并不改变，因此，吸收曲线是选择吸收波长的重要依据。线是选择吸收波长的

10、重要依据。：FeFe2+2+含量为含量为0.0002mg/ mL0.0002mg/ mL：FeFe2+2+含量为含量为0.0004mg/mL0.0004mg/mL： FeFe2+2+含量为含量为0.0006mg/mL0.0006mg/mL400500600700波长nm0.4000.3000.2000.100吸光度图图9 93 13 1，1010邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线由图可见：由图可见：溶液的吸收高峰随溶液浓度的增加而增大，但溶液的吸收高峰随溶液浓度的增加而增大，但不同浓度溶液出现吸收高峰时的波长未发生变不同浓度溶液出现吸收高峰时的波长未发生变化，因此测化，因

11、此测FeFe2+2+时可将波长置于时可将波长置于510nm510nm处；处；溶液对波长溶液对波长600nm600nm以上的光吸收很少，能完全透以上的光吸收很少，能完全透过，所以溶液显橙色。过，所以溶液显橙色。物质呈色的原因是对光选择性吸收的结果，溶物质呈色的原因是对光选择性吸收的结果，溶液显出的是透射光的颜色。液显出的是透射光的颜色。 2 2、光的吸收定律、光的吸收定律 （1 1）朗白比尔定律）朗白比尔定律 实验证明：如果实验证明：如果保持入射光波长不变保持入射光波长不变，溶液对光，溶液对光的吸收程度与溶液浓度、液层厚度成正比。的吸收程度与溶液浓度、液层厚度成正比。 式中：式中：AA吸光度；吸

12、光度； I0 0入射光强度；入射光强度； I透射光强度；透射光强度； aa吸光系数吸光系数 bb液层厚度；液层厚度； cc有色溶液的浓度有色溶液的浓度abcII1gA0I0 0Ib bc （2 2）吸光系数）吸光系数vb：cm；c：g/L；a：Lg-1cm-1vb：cm； c：mol/L；a()： L mol-1cm-1 ：摩尔吸光系数摩尔吸光系数b bc cA A摩尔质量摩尔质量: :M MMaMa关于关于的讨论的讨论在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1mol/L1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm1cm时该时该溶液在某一波长下的吸光度，是吸光物质吸光能力的溶液在某一波长下的吸光度，

13、是吸光物质吸光能力的标志。标志。越大比色测定的灵敏度越高。越大比色测定的灵敏度越高。 10105 5：超高灵敏超高灵敏； =(6=(61010）10104 4 ：高灵敏高灵敏； 2210104 4 ：不灵敏不灵敏。入射光波长、溶液性质、温度一定时，入射光波长、溶液性质、温度一定时， 为一常数。为一常数。 例例11铁铁( (II) )浓度为浓度为510-4gL-1的溶液，与的溶液，与 1,10-1,10-邻二氮杂菲反应，生成橙红色络合物。该络合邻二氮杂菲反应，生成橙红色络合物。该络合物在波长物在波长508508nm，比色皿厚度为，比色皿厚度为2cm2cm时，测得时，测得A=0.19A=0.19。

14、计算计算1,10-1,10-邻二氮杂菲亚铁的邻二氮杂菲亚铁的a a及及。 解解 已知：已知：b b2cm2cm；A A 0.190.19； C C 5 51010-4-4g gL L-1-1 ；M M55.85 g55.85 gmolmol-1-1 ) )c cm mm mo ol l( (L L1 10 01 1. .1 11 19 90 05 55 5. .8 85 5M Ma a) )c cm mg g1 19 90 0( (L L1 10 05 5. .0 02 20 0. .1 19 9b bc cA Aa a1 1- -1 1- -4 41 1- -1 1- -4 4 在多组分体系

15、中，若各种吸光物质之间在多组分体系中，若各种吸光物质之间无相互作用，体系的总吸光度等于各组分吸无相互作用，体系的总吸光度等于各组分吸光度之和：光度之和：A=AA=A1 1 + A + A2 2 + + + A+ An n = =1 1bcbc1 1+ + 2 2bcbc2 2 + + + + n nbcbcn n组分不同组分不同, ,不同不同 透光度表示入射光的透光程度：透光度表示入射光的透光程度：0 0I II IT T A AI II Ilglg0 01gT1gT（3 3）透光度）透光度3 3、偏离比尔定律的原因、偏离比尔定律的原因 标准曲线法测定未知标准曲线法测定未知溶液的浓度时，标准曲

16、线溶液的浓度时，标准曲线常发生弯曲，尤其当溶液常发生弯曲，尤其当溶液浓度较高时，引起这种偏浓度较高时，引起这种偏离的因素为离的因素为物理因素物理因素、化化学因素学因素两类。两类。 物理因素物理因素 朗白比尔定律的基本假设条件朗白比尔定律的基本假设条件是入射光为单色光，而仪器提供的入射光是是入射光为单色光，而仪器提供的入射光是波长范围较窄的光带组成的复合光，物质对波长范围较窄的光带组成的复合光，物质对不同波长光的吸收程度不同。不同波长光的吸收程度不同。的的光光组组成成和和假假定定入入射射光光由由波波长长为为2 21 1bc011010II ,IIlgA1 1：1 1bc022010II ,IIl

17、gA2 2 ：2 22 21 10 00 00 0I II II II II II I 透透射射光光强强度度：入入射射光光强强度度：) )I I( (I I) )I II I( (l lg gA A2 21 10 00 0 )10I10I ()II (lgAbc0bc00012 2 性性关关系系偏偏离离越越大大。差差别别越越大大，A A与与c c间间线线与与系系，时时：A A与与c c不不成成直直线线关关系系b bc c，A A与与c c成成直直线线关关时时：A A2 21 12 21 12 21 1（1 1）选用）选用谱带谱带a a的复合光进行测的复合光进行测量，因量，因的变化的变化较小，则

18、偏差较较小，则偏差较小。小。（2 2）选用）选用谱带谱带b b的复合光进行测的复合光进行测量，因量，因的变化的变化较大，则偏差较较大，则偏差较大。大。化学因素化学因素（1 1）朗白比尔定律假设吸收粒子是独立的，彼此之）朗白比尔定律假设吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作用力，稀溶液能较好地服从该定律，当用间无相互作用力，稀溶液能较好地服从该定律，当用于高浓度（于高浓度（c c0.01mol/L0.01mol/L）溶液时，吸光度与浓度间）溶液时，吸光度与浓度间的关系就偏离了线性关系。的关系就偏离了线性关系。CrCr2 2O O7 72-2-+H+H2 2O 2HO 2H+ +2CrO+2CrO4

19、42-2-橙色橙色黄色黄色 若稀释溶液或增大溶液若稀释溶液或增大溶液pHpH，CrCr2 2O O7 72-2-转变为转变为CrOCrO4 42-2-，由于吸光质点发生变化，导致偏离比耳定律。由于吸光质点发生变化，导致偏离比耳定律。(2)(2)溶液中由吸光物质构成的化学体系溶液中由吸光物质构成的化学体系, ,常因条件变化常因条件变化形成新的化合物或改变吸光物质的浓度，如：形成新的化合物或改变吸光物质的浓度，如：9 92 2 光度计及其基本部件光度计及其基本部件 吸光度的测量使用分光光度计，有紫外分吸光度的测量使用分光光度计，有紫外分光光度计、可见分光光度计。光光度计、可见分光光度计。单波长单光

20、束单波长单光束分光光度计分光光度计单波长双光束单波长双光束分光光度计分光光度计双波长分光光度计。双波长分光光度计。按结构分为按结构分为1 1、光源、光源 可见光区可见光区：常采用钨丝灯作光源。钨丝灯：常采用钨丝灯作光源。钨丝灯加热到白炽时，将发出波长为加热到白炽时，将发出波长为3203202500nm2500nm的的连续光谱。连续光谱。 近紫外区近紫外区：常采用能产生：常采用能产生180180375nm375nm连续连续光谱的氢灯或氘灯作为光源。光谱的氢灯或氘灯作为光源。2 2、单色器、单色器 将光源发出的连续光谱分解为单色光的将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。装置。（1 1）棱镜）棱镜

21、 根据光的折射原理将复合光色散为不同波根据光的折射原理将复合光色散为不同波长的单色光，然后使所需波长的光通过一个很长的单色光，然后使所需波长的光通过一个很窄的狭缝照射到吸收池上。窄的狭缝照射到吸收池上。玻璃棱镜玻璃棱镜用于可见光范围用于可见光范围石英棱镜石英棱镜用于紫外、可见光范围用于紫外、可见光范围（2 2）光栅）光栅 根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波长的单色光，然后使所需波长的光通过不同波长的单色光，然后使所需波长的光通过一个很窄的狭缝照射到吸收池上。它的分辨率一个很窄的狭缝照射到吸收池上。它的分辨率比棱镜大，可用的波长范围亦较宽。比棱镜大，可

22、用的波长范围亦较宽。3 3、比色皿、比色皿 比色皿由无色透明耐腐蚀的玻璃制成，比色皿由无色透明耐腐蚀的玻璃制成，用于盛放比色溶液，一般为长方形，有厚度用于盛放比色溶液，一般为长方形，有厚度为为0.5cm0.5cm、1cm1cm、2cm2cm、3cm3cm几种规格。同样厚几种规格。同样厚度比色皿之间的透光率相差应小于度比色皿之间的透光率相差应小于0.50.5。 比色皿应保持十分干净，尤其要保护它比色皿应保持十分干净，尤其要保护它的透光面，不要用手直接触摸。的透光面，不要用手直接触摸。比色皿比色皿3/43/4体积体积4 4、检测系统、检测系统光电检测器光电检测器将光强度转换为电流。有光将光强度转换

23、为电流。有光 电管、光电二极管阵列电管、光电二极管阵列读数装置读数装置毫伏表。现代仪器常与计算机毫伏表。现代仪器常与计算机 联机，在显示屏上显示结果。联机，在显示屏上显示结果。7272型分光光度计型分光光度计 检流计检流计光源光源进光狭缝进光狭缝反射镜反射镜反射镜反射镜棱镜棱镜透镜透镜透镜透镜比色皿比色皿光量调节器光量调节器硒光电池硒光电池出光狭缝出光狭缝9-3 9-3 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择1 1、显色反应的选择显色反应的选择v灵敏度高灵敏度高 一般认为一般认为10104 410105 5时，显色反应时，显色反应的灵敏度较高。的灵敏度较高。v选择性好选择性好 显色剂

24、仅与一个组分或少数几个组显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反应。分发生显色反应。v显色剂在测定波长处无明显吸收显色剂在测定波长处无明显吸收 一般要求：一般要求：6 60 0n nm m( (显显色色剂剂) )( (有有色色物物质质) )m ma ax xm ma ax xv反应生成的有色化合物组成恒定化学性质稳定。反应生成的有色化合物组成恒定化学性质稳定。 2 2、显色条件的选择、显色条件的选择 （1 1）显色剂用量）显色剂用量 通过实验确定显色剂用量。显色反应为：通过实验确定显色剂用量。显色反应为： M + R MRM + R MR 待测组分待测组分 显色剂显色剂 有色配合物有色配合物

25、实验方法实验方法 固定待测组分浓度和其它条件，加固定待测组分浓度和其它条件，加入不同量的显色剂，绘制入不同量的显色剂，绘制A AC C关系曲线，一般关系曲线，一般可出现三种不同形状曲线。可出现三种不同形状曲线。 （b b）这类反应需严格控）这类反应需严格控制显色剂浓度。如硫氰酸制显色剂浓度。如硫氰酸盐与钼的反应：盐与钼的反应：2 23 3M Mo o( (S SC CN N) )5 5M Mo o( (S SC CN N) )6 6M Mo o( (S SC CN N) )+SCN+SCNSCNSCNSCNSCN+SCN+SCN（浅红）（浅红）（橙红）（橙红）（浅红）（浅红） （a）这类反应生

26、成的有）这类反应生成的有色络合物稳定，对显色剂色络合物稳定，对显色剂浓度控制要求不太严格。浓度控制要求不太严格。 ACR O a(a)bOA a CR(b)bCRO A(C) 如：如：SCNSCN与与FeFe3+3+的反应，随着的反应，随着SCNSCN浓度的增加，浓度的增加，生成颜色愈深的高配位体络合物（生成颜色愈深的高配位体络合物（Fe(SCN)Fe(SCN)n n3- 3- n=1n=1，2 2，66），需严格控制显色剂用量。），需严格控制显色剂用量。（C C）这类反应随着显色剂浓）这类反应随着显色剂浓度的增加，吸光度不断增大。度的增加，吸光度不断增大。（2 2）酸度）酸度A A：影响显色

27、剂的浓度和颜色：影响显色剂的浓度和颜色HRH+ + R+Men+(待测物待测物)MeRn（有色化合物有色化合物）显色剂显色剂v酸度增加，反应向左移动，对显色反应不利；显色剂的酸度增加，反应向左移动，对显色反应不利；显色剂的离解常数离解常数KaKa大，对显色反应有利。大，对显色反应有利。v具有酸碱指示剂性质的显色剂，颜色随酸度而变化，应具有酸碱指示剂性质的显色剂，颜色随酸度而变化，应使显色剂本身的颜色与有色化合物的颜色有较大差别。使显色剂本身的颜色与有色化合物的颜色有较大差别。 如：如：AlAl3+3+在在pH4pH4时发生下列水解反应：时发生下列水解反应： Al(HAl(H2 2O)O)6 6

28、3+ 3+ Al(HAl(H2 2O)O)5 5OHOH2+ 2+ +H+H+ + 2 Al(H 2 Al(H2 2O)O)5 5OHOH2+ 2+ AlAl2 2(H(H2 2O)O)6 6(OH)(OH)3 3B B：影响被测金属离子的存在状态：影响被测金属离子的存在状态 当溶液酸度降低时，多数金属离子除了以简单金当溶液酸度降低时，多数金属离子除了以简单金属离子形式存在外，还可以形成一系列羟基或多核羟属离子形式存在外，还可以形成一系列羟基或多核羟基络合物。水解反应的存在，不利于显色反应的进行，基络合物。水解反应的存在，不利于显色反应的进行，如生成沉淀显色反应无法进行。如生成沉淀显色反应无法

29、进行。 C C：影响配合物的组成：影响配合物的组成 对于某些生成逐级络合物的显色反应，对于某些生成逐级络合物的显色反应，酸度不同，配合物的配合比不同，颜色也不酸度不同，配合物的配合比不同，颜色也不同。同。 如：磺基水杨酸与如：磺基水杨酸与FeFe3+3+生成生成1 11 1、 1 12 2和和1 13 3三种颜色不同的络合物，测定时需控三种颜色不同的络合物，测定时需控制酸度。制酸度。 D D：显色反应酸度的确定：显色反应酸度的确定 固定被测组分、显色剂浓度，在不同固定被测组分、显色剂浓度，在不同pHpH值下测值下测定吸光度，绘制定吸光度，绘制pHpHA A曲线，曲线平直部分对应的曲线，曲线平直

30、部分对应的pHpH值为测定条件。值为测定条件。ApHOabpH随吸光度变化曲线随吸光度变化曲线 （3 3）显色温度）显色温度 显色反应一般在室温下进行，有的反应需加热加速显色反应一般在室温下进行，有的反应需加热加速反应的进行；有的有色物质温度偏高时容易分解。对于反应的进行；有的有色物质温度偏高时容易分解。对于不同反应，需通过实验找出适宜的温度。不同反应，需通过实验找出适宜的温度。 （4 4）显色时间）显色时间 有色化合物的形成一般会出现三种情况：有色化合物的形成一般会出现三种情况：v 能瞬间形成，颜色很快达到稳定状态，长时间保持能瞬间形成，颜色很快达到稳定状态，长时间保持不变；不变；v 虽能迅

31、速形成，但很快开始褪色；虽能迅速形成，但很快开始褪色；v 形成缓慢，需一定时间后颜色才稳定。形成缓慢，需一定时间后颜色才稳定。 需通过实验作出一定温度下需通过实验作出一定温度下A AT T曲线，求出适宜的曲线，求出适宜的显色时间。显色时间。（5 5）干扰的消除）干扰的消除v 加入掩蔽剂加入掩蔽剂 配位掩蔽剂配位掩蔽剂 与干扰离子形成无色配合物。与干扰离子形成无色配合物。 氧化还原掩蔽剂氧化还原掩蔽剂 使干扰离子变价形成无色离子。使干扰离子变价形成无色离子。 如：如：以以NHNH4 4SCNSCN为显色剂测定为显色剂测定CoCo2+2+，存在存在FeFe3+3+干扰：干扰：Fe3+NaFFeF6

32、3无色络合物以以NHNH4 4SCNSCN为显色剂测定为显色剂测定MoMo，存在，存在FeFe3+3+干扰：干扰：Fe3+SnCl2或抗坏血酸Fe2+（避免（避免FeFe3+3+与显色剂与显色剂SCNSCN反应）反应）v 选择适当的显色条件选择适当的显色条件 利用酸效应，控制显色剂的离解平衡。显色剂的利用酸效应，控制显色剂的离解平衡。显色剂的离解反应为：离解反应为：HR HHR H+ +R+R 增加溶液酸度，反应向左进行，可降低溶液中显增加溶液酸度，反应向左进行，可降低溶液中显色组分色组分RR 浓度，使干扰离子不与显色剂作用。浓度，使干扰离子不与显色剂作用。 如：磺基水杨酸测定如：磺基水杨酸测

33、定FeFe3+3+时，时，CuCu2+2+与磺基水杨酸发与磺基水杨酸发生显色反应形成黄色络合物干扰测定。若控制生显色反应形成黄色络合物干扰测定。若控制pH=2.5pH=2.5左右，左右， CuCu2+2+不与磺基水杨酸反应。不与磺基水杨酸反应。v 分离干扰离子分离干扰离子 采用沉淀、离子交换或溶剂萃取等分离采用沉淀、离子交换或溶剂萃取等分离方法，其中以萃取分离法使用最多。方法，其中以萃取分离法使用最多。 选择适当波长、参比溶液。选择适当波长、参比溶液。3 3、显色剂、显色剂（1 1）无机显色剂）无机显色剂 与金属离子生成的化合物不够稳定，灵敏度和选与金属离子生成的化合物不够稳定，灵敏度和选择性

34、也不高，应用不多。有实用价值的有：择性也不高，应用不多。有实用价值的有：硫氰酸盐、硫氰酸盐、钼酸铵及过氧化氢。钼酸铵及过氧化氢。（2 2）有机显色剂）有机显色剂 大多数有机显色剂与金属离子生成及其稳定的螯合大多数有机显色剂与金属离子生成及其稳定的螯合物，显色反应的选择性和灵敏度都较无机显色反应高，物，显色反应的选择性和灵敏度都较无机显色反应高，故应用广泛。故应用广泛。发色团发色团分子中含有一个或一个以上不饱和键的基分子中含有一个或一个以上不饱和键的基团，它们往往是有颜色的，如：偶氮基团，它们往往是有颜色的，如：偶氮基-N=N-N=N-、亚、亚硝基硝基-N=O -N=O 、硫羰基硫羰基C=SC=

35、S醌基醌基、。助色团助色团本身无颜色，但它们的存在会影响有机试剂本身无颜色，但它们的存在会影响有机试剂及其与金属离子反应产物的颜色，一般为含孤对电子及其与金属离子反应产物的颜色，一般为含孤对电子的基团，如氨基的基团，如氨基NHNH2 2、羟基、羟基OHOH、卤代基：、卤代基：ClCl、BrBr。两种常用的有机显色剂：偶氮类显色剂两种常用的有机显色剂：偶氮类显色剂 三苯甲烷类显色剂三苯甲烷类显色剂9 94 4 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择1 1、入射光波长的选择、入射光波长的选择 根据吸收曲线，选择溶液有最大吸收时的根据吸收曲线，选择溶液有最大吸收时的波长为入射光波长。若显色剂或溶液

36、中其它物波长为入射光波长。若显色剂或溶液中其它物质在质在maxmax有强烈吸收，应避开有强烈吸收，应避开maxmax。 如：利用分光度法测定钴时，显色剂及显色剂如：利用分光度法测定钴时，显色剂及显色剂与钴的络合物在与钴的络合物在420nm420nm处均有最大吸收峰。为避免显处均有最大吸收峰。为避免显色剂的干扰，选择色剂的干扰，选择500nm500nm作为测定波长。作为测定波长。A0ab420500a：钴络合物的吸收曲线：钴络合物的吸收曲线b：显色剂的吸收曲线：显色剂的吸收曲线2 2、参比溶液的选择、参比溶液的选择 在吸光光度法中，待测溶液的组成为：在吸光光度法中，待测溶液的组成为： 稀释待测物

37、的稀释待测物的溶剂溶剂； 显色剂及其它显色剂及其它试剂试剂； 待测物与显色剂形成的待测物与显色剂形成的有色络合物有色络合物。透射光透射光 试剂吸收试剂吸收 溶剂吸收溶剂吸收 有色络合物吸收有色络合物吸收入射光入射光反射光反射光比色皿比色皿 为使光强度的减弱仅为使光强度的减弱仅与有色络合物的吸收有关，与有色络合物的吸收有关，必须对必须对器皿反射器皿反射、试剂及试剂及溶剂吸收溶剂吸收对透光强度的影对透光强度的影响进行校正。响进行校正。比色皿比色皿 光学性质、厚度与盛光学性质、厚度与盛放待测液比色皿相同。放待测液比色皿相同。参比溶液参比溶液 溶剂、显色剂等，溶剂、显色剂等，其量与待测液中相等。其量与

38、待测液中相等。 上式表明：上式表明：将透过参比皿的光强度作为入射光，这将透过参比皿的光强度作为入射光，这样测得的光强度能真实反映有色络合物对光的吸收样测得的光强度能真实反映有色络合物对光的吸收。试液试液参比参比0 0I II I1g1gI II I1g1gA A 盛放参比溶液的比色皿放入仪器，调节仪器，盛放参比溶液的比色皿放入仪器，调节仪器，使透过参比皿的使透过参比皿的A A0 0，则测得试液的吸光度为：，则测得试液的吸光度为： 试剂吸收试剂吸收 溶剂吸收溶剂吸收入射光入射光透射光透射光反射光反射光比色皿比色皿参比溶液的选择原则参比溶液的选择原则仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂仅待

39、测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂作参比溶液。作参比溶液。显色剂或其它试剂略有吸收，应用空白溶液作参比显色剂或其它试剂略有吸收，应用空白溶液作参比溶液。溶液。如果试样中其它组分有吸收，但不与显色剂反应，如果试样中其它组分有吸收，但不与显色剂反应，可按两种情况考虑：可按两种情况考虑：若显色剂无吸收，可用试样溶液作参比溶液。若显色剂无吸收，可用试样溶液作参比溶液。若显色剂略有吸收，可在试液中加入掩蔽剂将待测若显色剂略有吸收，可在试液中加入掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。组分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。 3 3、吸光度读数范围的选择、吸光度读数范围的选择 吸光度

40、的实验测定值总存在误差，在不同吸光度的实验测定值总存在误差，在不同吸光度范围内读数对测定带来不同程度的误差。吸光度范围内读数对测定带来不同程度的误差。设试液服从比尔定律设试液服从比尔定律b bc cl lg gT T将上式微分，得将上式微分，得b bd dc cd dT TT T0 0. .4 43 34 40 0. .4 43 34 4d dl ln nT Td dl lg gT T将两式相除，整理后得将两式相除，整理后得dTdTTlgTTlgT0.4340.434c cdcdc以有限值表示，可写作：以有限值表示，可写作：T TT Tl lg gT T0 0. .4 43 34 4c cc

41、c透光度的绝对误差透光度的绝对误差- -T T浓度的相对误差浓度的相对误差c cc c的的相相对对误误差差算算出出不不同同透透光光度度时时浓浓度度0 0. .5 5% %, ,令令T T 图图9-15 9-15 不同透光度时浓度相对误差不同透光度时浓度相对误差吸光度：吸光度：0.150.151.01.0透光度：透光度：70701010浓度测量误差：浓度测量误差：1.4%1.4%2.2%2.2%最小误差：最小误差： 1.4%1.4%T=0.368(A=0.434)T=0.368(A=0.434) 测量吸光度过高或过低，误差均非常大，测量吸光度过高或过低，误差均非常大，吸光度最好控制在吸光度最好控

42、制在0.10.10.70.7范围内。控制吸光范围内。控制吸光度读数的方法度读数的方法: : 控制溶液浓度，如改变试样的称取量和控制溶液浓度，如改变试样的称取量和 改变溶液的稀释度等。改变溶液的稀释度等。 选择不同厚度的比色皿。选择不同厚度的比色皿。1 1、多组分分析、多组分分析（1 1）吸收光谱不重叠）吸收光谱不重叠2 21 1, ,在在 处测定处测定x，y，相互不产生干扰相互不产生干扰（2）吸收光谱重叠吸收光谱重叠找出两个波长，在该波长处，找出两个波长，在该波长处，两组分吸光度差值最大两组分吸光度差值最大y yy yx xx x2 2y yy yx xx x1 1b bc cb bc cA

43、Ab bc cb bc cA A2 22 21 11 1由纯溶液在两波长处求得由纯溶液在两波长处求得9.5 9.5 吸光光度法的应用吸光光度法的应用2 2、酸碱离解常数的测定、酸碱离解常数的测定 LLHLHLA AL LHLHL H HK KK Kc c H HK K H Hc cA Aa aa aL La aH HL L- -若一元酸按下式离解：若一元酸按下式离解：HLHL LLHHKaKaL LH HHLHL在酸式或碱式有最大吸收处，用在酸式或碱式有最大吸收处，用1 1比色皿测定比色皿测定根据分布系数的概念可得到：根据分布系数的概念可得到： HHK K HHc cc cHLHLa aHLH

44、L H HK KK Kc cc c L La aa aL L H HK KA AK K H HK K H HA AA Aa aL La aa aH HL LA A- -A AA AA AlglgpHpHpKpKHLHLL La a- - HHA AA AA AA AKaKaL LHLHL整理得：整理得： H HL L c c 在高酸度时：在高酸度时：c cA AH HL LH HL Lc cA AL LL L在高碱度时：在高碱度时： L Lc c- -作图法求作图法求pKapKa：配制一系列总浓度相等，配制一系列总浓度相等，pHpH不同的溶液不同的溶液在酸式或碱式有最大吸在酸式或碱式有最大吸收

45、的波长处收的波长处用用1cm1cm比色皿测定各溶液比色皿测定各溶液的吸光度的吸光度以以pHpH为横坐标，为横坐标，为纵坐标作图为纵坐标作图A A- -A AA AA AlglgHLHLL L- -3 3、络合物组成及稳定常数的测定、络合物组成及稳定常数的测定设：金属离子与络合剂的反应为设：金属离子与络合剂的反应为n nMLMLnLnLM M 固定金属离子浓度固定金属离子浓度c cM M ，改变络合剂，改变络合剂浓度浓度c cL L以以c cL L/c/cM M为横坐标，为横坐标，A A为纵坐标作图为纵坐标作图（1 1）络合物的组成）络合物的组成由图可见：由图可见：c cL L/c/cM M n

46、 n n，金属离子几乎完全络合，金属离子几乎完全络合，随络合剂量的增加，吸光度不变。随络合剂量的增加，吸光度不变。M、L均无吸收，均无吸收， ML有吸收有吸收（2 2）络合物的稳定常数）络合物的稳定常数若金属离子与络合剂生成若金属离子与络合剂生成1 1：1 1络合物，由物料衡算可得：络合物，由物料衡算可得：若金属离子与络合剂在测定波长处无吸收：若金属离子与络合剂在测定波长处无吸收： cL/cM n时，全部金属离子已络合，时，全部金属离子已络合， cM =ML，A为为最大，且不变，最大，且不变，MLMcM （1）MLLcL （2）1cm)(bMLAML（3）1cm)(b/cAM0ML代入代入（3

47、） cL/cM n时，测出溶液时，测出溶液A A，解式（，解式（1 1）、（）、（2 2） （3 3），），求出求出M、ML、L后求得平衡常数：后求得平衡常数：MLMLK 9 95 5 应用实例（水中氮素化合物的测定）应用实例（水中氮素化合物的测定） 1 1、测定意义、测定意义 水中有机物包括氢、碳、氧、氮、硫、水中有机物包括氢、碳、氧、氮、硫、磷等化合物，其中以氮素化合物最不稳定，磷等化合物，其中以氮素化合物最不稳定，它们进入水体时多以复杂有机氮形式存在，它们进入水体时多以复杂有机氮形式存在，在水中微生物的分解作用下，逐渐变成简单在水中微生物的分解作用下，逐渐变成简单化合物，最后生成氨。化合物，最后生成氨。 水中氨的来源很多，以有机氮素化合物水中氨的来源很多，以有机氮素化合物被微生物分解产生为主。被微生物分解产生为主。在发生生物化学反应过程中：在发生生物化学反应过程中： 无无氧氧存在，