第六章分光光度法

1、第六章第六章 吸光光度法吸光光度法吸光光度法是分子光谱分析法的一种，又称分光光度法吸光光度法是分子光谱分析法的一种，又称分光光度法.属于分子吸收光谱分析方法属于分子吸收光谱分析方法基于外层电子跃迁，电子光谱基于外层电子跃迁，电子光谱6.1 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理吸收光谱产生的原因吸收光谱产生的原因 光光: 一种电磁波一种电磁波 光谱名称波长范围X射线0.110nm远紫外光10200nm近紫外光200400nm可见光400750nm近红外光0.752.5um中红外光2.55.0um远红外光5.01000um微波0.1100cm无线电波11000m当光子的能量与分子的当光子的能量与分

2、子的 E匹匹配时，就会吸收光子配时，就会吸收光子 I. 跃迁类型跃迁类型 价电子跃迁价电子跃迁：*, *; n*, n* E (h) 顺序: n* n* 电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁 i. 配体配体金属电荷转移金属电荷转移 ii. 金属金属配体电荷转移配体电荷转移 iii.金属金属金属电荷转移金属电荷转移有机化合物的生色原理有机化合物的生色原理II.生色团和助色团生色团和助色团 生色团生色团：含有含有*跃迁的不饱和基团跃迁的不饱和基团 助色团助色团: 含非键电子的杂原子基团。含非键电子的杂原子基团。 如如-NH2, -OH, -CH3 与生色团相连时，会使吸收峰红移，吸收强度增强与生色团相连时，会

3、使吸收峰红移，吸收强度增强III. 吸收光谱与分子结构：吸收光谱与分子结构：红移和紫移（蓝移）红移和紫移（蓝移） 共轭体系大小、共轭体系大小、助色团、空间位阻、助色团、空间位阻、 溶剂性质溶剂性质一些基本名词和概念一些基本名词和概念n 吸收光谱曲线：吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的物质在不同波长下吸收光的 强度大小强度大小n 最大吸收波长最大吸收波长 l lmax：光吸收最大处的波长光吸收最大处的波长物质的颜色物质的颜色吸收光吸收光 颜色颜色波长范围波长范围( ,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400-450450-480480-490490-500500-560

4、560-580580-600600-650650-750物质的颜色和其吸收光波长物质的颜色和其吸收光波长 互补色互补色 朗伯定律：光的吸收与溶液层的厚度成正比朗伯定律：光的吸收与溶液层的厚度成正比比尔定律：光的吸收与溶液浓度成正比比尔定律：光的吸收与溶液浓度成正比6.2 朗伯比尔定律朗伯比尔定律 当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗伯比尔定律伯比尔定律 光的吸收定律光的吸收定律 Alg（1/T）=Kbc其中，其中，K:比例常数，比例常数，b:溶

5、液厚度，溶液厚度，c:溶液浓度溶液浓度摩尔吸光系数摩尔吸光系数 e e A = Kbc A = e ebc 单位：单位： ( (Lmol-1 cm-1) 吸光物质的吸光能力吸光物质的吸光能力灵敏度表示方法灵敏度表示方法桑德尔桑德尔(sandell)灵敏度：灵敏度： S 当仪器检测吸光度为当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。 单位：单位：ug/cm2 S=M/e e 吸光度的加和性吸光度的加和性A1=ebc1A2=ebc2A= ebc1+ ebc2 根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化根据

6、吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定学反应平衡常数的测定6.3 吸光光度法的仪器装置吸光光度法的仪器装置光源光源单色器单色器样品池样品池检测器检测器读出系统读出系统常用光源：钨灯，氙灯常用光源：钨灯，氙灯样品池（比色皿）样品池（比色皿） 玻璃比色皿可见光区玻璃比色皿可见光区 石英比色皿紫外光区石英比色皿紫外光区 检测器：检测器： 光电管，光电倍增管，光电管，光电倍增管， 光二极管阵列光二极管阵列单色器：单色器： 棱镜、光栅棱镜、光栅 直接检测法直接检测法间接检测法间接检测法 没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定没有颜色的化合物，需要通过适当的

7、反应定量生成有色化合物再测定 显色反应显色反应 6.4 6.4 吸光光度法的建立及条件优化吸光光度法的建立及条件优化1. 选择显色反应：选择显色反应：配位反应，氧化还原反应，反应物和产物有明配位反应，氧化还原反应，反应物和产物有明 显的颜色差别显的颜色差别 （对比度（对比度 大）大）2. 选择显色剂：选择显色剂：无机显色剂、有机显色剂、多元络合显色剂无机显色剂、有机显色剂、多元络合显色剂3. 优化显色反应条件优化显色反应条件: 介质及介质及pH值、显色剂用量、显色时间和温度值、显色剂用量、显色时间和温度4. 选择检测波长：选择检测波长：“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”原则原则5. 选择

8、合适的浓度：选择合适的浓度：A0.20.86. 选择参比溶液选择参比溶液:试样空白、试剂空白、褪色空白试样空白、试剂空白、褪色空白7. 建立标准曲线建立标准曲线测量条件选择测量条件选择对朗伯比尔定律的偏移对朗伯比尔定律的偏移非单色光引起的偏移非单色光引起的偏移物理化学因素：非均匀介质及化学反应物理化学因素：非均匀介质及化学反应吸光度测量的误差吸光度测量的误差 吸光度标尺刻度不均匀吸光度标尺刻度不均匀 A0.434 ，T36. 8% 时，测量的相对误差最小时，测量的相对误差最小A=0.20.8, T=1565%，相对误差，相对误差4% 误差的计算误差的计算 dc/c= dA/A=dT/TlnT0

9、.434 dT/TlgT 6.5 6.5 吸光光度法的误差吸光光度法的误差1.示差吸光光度法示差吸光光度法目的：提高光度分析的准确度和精密度目的：提高光度分析的准确度和精密度 解决高（低）浓度组分（解决高（低）浓度组分（i.e. A在在0.20.8以外）问题以外）问题分类：分类：高吸光度差示法高吸光度差示法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法特点：特点：以标准溶液作空白以标准溶液作空白原理：原理：A相对相对 = A = e e b cx- e e b c0= e e b c准确度：读数标尺扩展，准确度：读数标尺扩展， 相对误差减少，相对误差减少， c0愈接近愈接

10、近cx，准确度提高愈显著，准确度提高愈显著6.6 6.6 常用的吸光光度法常用的吸光光度法2.双波长吸光光度法双波长吸光光度法 目的：解决浑浊样品光度分析目的：解决浑浊样品光度分析 消除背景吸收的干扰消除背景吸收的干扰 多组分同时检测多组分同时检测 原理：原理： A = Al1l1-Al2 l2 = （e el1l1- - e el2l2）b c 波长对的选择：波长对的选择： a.等吸光度点法，等吸光度点法， b.系数倍率法，系数倍率法，3.导数吸光光度法导数吸光光度法在在510nm波长处，波长处，2cm比色皿，测定比色皿，测定0.0010（w/vw/v）某一有色络合物溶液，测得透）某一有色络

11、合物溶液，测得透光率光率T为为0.420，已知，已知2.50103 Lmol-1cm-1，试求该有色络合物的摩尔质量。，试求该有色络合物的摩尔质量。 例题例题解：解：已知已知T为为0.420，根据，根据A= lgT计算吸光度计算吸光度 A=lg0.420=0.377 根据根据A=bc计算有色络合物溶液浓度计算有色络合物溶液浓度c=A/b=0.377/(2.51032)7.5410-5(mol/L)根据有色络合物溶液根据有色络合物溶液0.0010浓度，一升该有色络合物溶液中有色络合物质量浓度，一升该有色络合物溶液中有色络合物质量为为10000.00101.0010-2（g）有色络合物摩尔质量为有

12、色络合物摩尔质量为Mm/c=(1.00-2)/(7.5410-5)132.6（g/mol） 用双环己酮测定浓度为用双环己酮测定浓度为25.025.0微克微克/50ml/50ml的的CuCu2+2+溶液，波长溶液，波长600nm,600nm,吸收池吸收池2cm,2cm,测得测得T%=50.1T%=50.1，求摩尔吸光系数，求摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度和桑德尔灵敏度S S。 例题例题解：用百分透光率计算溶液吸光度解：用百分透光率计算溶液吸光度 A-lgT=-lg 0.5010.300 求求Cu2+溶液浓度，溶液浓度，c =(25.010-6103)/505.0010-4（gL-1）根据公式根据公式

13、A=bc 求求，A/bc =0.300/(25.0010-4/63.55) =1.91104（Lmol-1cm-1） S=M/= 63.55/（1.91104） 3.7810-3（gcm-2） 某钢含镍约某钢含镍约0.12，用丁二酮肟光度法测定。试样溶液转入，用丁二酮肟光度法测定。试样溶液转入100ml容量瓶中，在适宜条件下显色，定容，容量瓶中，在适宜条件下显色，定容，1cm比色皿，在比色皿，在470nm测定，要求测量误差最小，应该称取试样多少克？测定，要求测量误差最小，应该称取试样多少克？1.3104（Lmol-1cm-1），），MNi=58.69解：根据光度测量误差公式可知：当吸光度解：根

14、据光度测量误差公式可知：当吸光度A0.434时，误差最小，时，误差最小， 已知已知b=1, 1.3104，根据，根据A=bc c = A/b0.434/（1.31041） 3.3410-5(mol/L) 100ml有色溶液中有色溶液中Ni的含量为的含量为 m=cVM 3.3410-510010-358.69 1.9610-4(g) 已知某钢含镍约已知某钢含镍约0.12，则应称取试样质量为：，则应称取试样质量为： (1.9610-4/ms)100=0.12 ms=0.16g 用卟啉类显色剂光度法测定用卟啉类显色剂光度法测定Cu2+，2.00105Lmol-1cm-1。试。试液中液中Cu2+浓度在浓度在5.010-75.010-6mol/L范围内，使用范围内，使用1cm比比色皿进行测定，吸光度和透光率的范围如何？若光度计的透光率读数色皿进行测定，吸光度和透光率的范围如何？若光度计的透光率读数误差误差T为为0.005，可能引起的浓度测量相对误差为多少？，可能引起的浓度测量相对误差为多少？ 解：已知解：已知2.00105 Lmol-1cm-1,b=1cm 根据根据A=bc计算吸光度范围，计算吸光度范围， A1=2.0010515.010-70.100 A2=2.0010515.010-61.00 根据公式根据公式A= -lgT计算透光率计算透光率 T1= 10-0.1