第九章光度分析

1、1 1、概述、概述2 2、物质对光的选择性吸收、物质对光的选择性吸收3 3、光吸收定律、光吸收定律4 4、吸光度的测量、吸光度的测量5 5、显色反应及反应条件的选择、显色反应及反应条件的选择6 6、提高光度法灵敏度和选择性的某些途径、提高光度法灵敏度和选择性的某些途径 7 7、光度法的某些应用、光度法的某些应用 制作人：李岗制作人：李岗班班 级：环级：环1401学学 号：号：251 1、概述、概述 测量某溶液对不同波长单色光的吸收程度测量某溶液对不同波长单色光的吸收程度, ,以波长为横坐标以波长为横坐标, ,吸收度为纵坐标作图吸收度为纵坐标作图, ,可得到吸可得到吸收光谱。根据各种物质所有的特

2、殊吸收光谱收光谱。根据各种物质所有的特殊吸收光谱, ,可可进行定性分析和定量分析。进行定性分析和定量分析。 该方法适用于微量组分的测定该方法适用于微量组分的测定, ,一般测定下限可达一般测定下限可达 10-10-4%10-5%4%10-5%。既可测定绝大多数无机离子既可测定绝大多数无机离子, ,也能测定具有也能测定具有 共轭共轭双键的有机化合物。还能测定络合物组成、酸双键的有机化合物。还能测定络合物组成、酸( (碱碱) )及及 络合络合物的平衡常数。物的平衡常数。2 2、物质对光的选择性吸收、物质对光的选择性吸收一、光的基本性质一、光的基本性质 光是电磁波，同时具有波动性和微粒性。其波长、频率

3、与速度之间的光是电磁波，同时具有波动性和微粒性。其波长、频率与速度之间的关系为关系为; ;E=hE=h=hc/=hc/ 二、物质的颜色和对光的选二、物质的颜色和对光的选择性吸收择性吸收 颜色是物质对不同波长颜色是物质对不同波长光的吸收特性表现在人视觉光的吸收特性表现在人视觉上所产生的反应。上所产生的反应。 当依次当依次将各种波长的单色光通过某将各种波长的单色光通过某一有色溶液，量测每一波长一有色溶液，量测每一波长下有色溶液对该波长光的吸收程度（吸光度下有色溶液对该波长光的吸收程度（吸光度A A），），然然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条曲

4、线，称为该溶液的吸收曲线，亦称吸收光一条曲线，称为该溶液的吸收曲线，亦称吸收光谱。图谱。图6-26-2是四种浓度是四种浓度KMnO4KMnO4溶液的吸收曲线。溶液的吸收曲线。从图可知：从图可知：KMnO4溶液对不同波长的光吸收程度不同。溶液对不同波长的光吸收程度不同。同一物质的吸收曲线是特征的。同一物质的吸收曲线是特征的。 同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随浓同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随浓度增加而增大，这个特性可作为物质定量分析的依据。度增加而增大，这个特性可作为物质定量分析的依据。 当光束照射在物体上时，由于不同物质对不同波长的吸当光束照射在物体上时，由于不同物质对

5、不同波长的吸收、透射、反射、折射的程度不同而呈现不同的颜色。溶液收、透射、反射、折射的程度不同而呈现不同的颜色。溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的质点（离子或分子）对不同呈现不同的颜色是由于溶液中的质点（离子或分子）对不同波长的光具有选择性吸收而引起的。波长的光具有选择性吸收而引起的。 当让含有可见光区整个当让含有可见光区整个波长的多色光（白光）通过波长的多色光（白光）通过某一有色溶液时，该溶液会某一有色溶液时，该溶液会选择性地吸收某些波长的色选择性地吸收某些波长的色光而让那些未被吸收的色光光而让那些未被吸收的色光透射过去即溶液呈现透光的透射过去即溶液呈现透光的颜色，人们将被吸收的色光颜色，人们

6、将被吸收的色光和透射过去的色光称为和透射过去的色光称为互补互补色光色光。例如。例如KMnO4KMnO4水溶液能吸水溶液能吸收绿色光而呈现紫红色，则收绿色光而呈现紫红色，则紫红色和绿色互为互补色。紫红色和绿色互为互补色。物质呈现的颜色与吸收波长物质呈现的颜色与吸收波长的关系如图所示。的关系如图所示。3 3、光吸收定律、光吸收定律一、朗伯一、朗伯- -比耳定律比耳定律log( Io/I)= Kbc 物理意义物理意义: :当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时, ,与与 其吸光度其吸光度A A与吸光物质的浓度与吸光物质的浓度c c及吸收层

7、厚度及吸收层厚度b b成正比。成正比。A吸光度,T透射比（透射光强度比入射光强度）， K摩尔吸收系数（它与吸收物质的性质及入射光的波长有关），c吸光物质的浓度，b吸收层厚度 二、吸光系数和摩尔吸光系数二、吸光系数和摩尔吸光系数A=lg(1/T)=Kbc朗伯朗伯- -比耳定律成立的前提：比耳定律成立的前提：(1)(1) 入射光为平行单色光且垂直照射。入射光为平行单色光且垂直照射。(2)(2) 吸光物质为均匀非散射体系。吸光物质为均匀非散射体系。(3)(3) 吸光质点之间无相互作用。吸光质点之间无相互作用。 (4)(4) 辐射与物质之间的作用仅限于光吸收辐射与物质之间的作用仅限于光吸收, ,无荧光

8、和光化学现象发生。无荧光和光化学现象发生。 吸光系数吸光系数a a和摩尔吸光系数和摩尔吸光系数是吸光物质在一定条件、一定波长是吸光物质在一定条件、一定波长和一定溶剂情况下的特征常数。和一定溶剂情况下的特征常数。三、桑德尔灵敏度三、桑德尔灵敏度吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数K K表示外，还常用桑德尔灵敏表示外，还常用桑德尔灵敏度度S S表示。表示。定义：定义：当光度仪器的检测极限为当光度仪器的检测极限为A=0.001A=0.001时，单位截面积光程内所能检时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量（出的吸光物质的最低质量（gcm-2gcm-2）由桑德尔

9、灵敏度由桑德尔灵敏度S S的定义可得到：的定义可得到： A=0.001KbcA=0.001KbcS=bcM/1000S=bcM/1000* *106106 =bcM =bcM* *103103 =0.001/k =0.001/k* *M M* *102=M/k102=M/k即： S=M/k可见，可见，某物质的摩尔吸收系数某物质的摩尔吸收系数k k越大，其桑德尔灵敏度越大，其桑德尔灵敏度S S越小，越小，即该测定方法的灵敏度越高。即该测定方法的灵敏度越高。四、比耳定律的表观偏离四、比耳定律的表观偏离引起偏离的因素大致分为引起偏离的因素大致分为两类两类：一类是物理性的，即仪器性的因素；一：一类是物

10、理性的，即仪器性的因素；一类是化学性因素。类是化学性因素。（一）（一） 物理性因素物理性因素1 1、单色光不纯所引起的偏离、单色光不纯所引起的偏离2 2、非平行入射光引起的偏离、非平行入射光引起的偏离3 3、介质不均匀引起的偏离、介质不均匀引起的偏离（二）（二） 化学性因素化学性因素溶液浓度过高引起的偏离溶液浓度过高引起的偏离化学变化所引起的偏离化学变化所引起的偏离4 4、吸光度的测量、吸光度的测量一、分光光度计的基本组成：一、分光光度计的基本组成： 光源光源 单色器单色器样品室样品室检测器检测器显示仪表显示仪表或记录仪或记录仪二、测量条件的选择二、测量条件的选择1 1、入射光波长、入射光波长

11、2 2、测量狭缝的选择、测量狭缝的选择3 3、控制适当的吸光度、控制适当的吸光度测量范围测量范围4 4、参比溶液的选择、参比溶液的选择5 5、显色反应及反应条件的选择、显色反应及反应条件的选择 一、对显色反应的要求一、对显色反应的要求 选择性好选择性好 灵敏度高灵敏度高 有色化合物的组成要恒定有色化合物的组成要恒定 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大1.1.显色反应的条件要易于控制显色反应的条件要易于控制二、反应条件的选择二、反应条件的选择 反应体系的酸度反应体系的酸度 显色剂用量显色剂用量 显色温度显色温度1.1.显色时间显色时间三、分光光度计常用的显色

12、剂三、分光光度计常用的显色剂 O O，O O给电子螯合剂给电子螯合剂 O O，N N给电子螯合剂给电子螯合剂 N N，N N给电子螯合剂给电子螯合剂1.1.带含硫官能团的螯合剂带含硫官能团的螯合剂6 6、提高光度法灵敏度和选择性的、提高光度法灵敏度和选择性的某些途径某些途径一、三元配合物及其在光度法中的应用一、三元配合物及其在光度法中的应用三元（多元）混配配合物三元（多元）混配配合物三元离子缔合物三元离子缔合物1.三元胶束配合物和增溶分光光度法三元胶束配合物和增溶分光光度法二、萃取光度、浮选广度和固相光度法二、萃取光度、浮选广度和固相光度法 这三类方法都是将待测组分这三类方法都是将待测组分先分

13、离、富集先分离、富集到另一相后再进行到另一相后再进行光度测定，从而提高测定灵敏度和选择性。光度测定，从而提高测定灵敏度和选择性。三、差示分光光度法三、差示分光光度法 差示分光光度法相当于差示分光光度法相当于扩大了仪器读数标尺，提高了读数的扩大了仪器读数标尺，提高了读数的准确性准确性，所以其准确度较普通分光光度法提高了许多。，所以其准确度较普通分光光度法提高了许多。四、长光路毛细吸管分光光度法简介四、长光路毛细吸管分光光度法简介 根据朗伯根据朗伯- -比耳定律，比耳定律，A=A=bcbc，当浓度不变而增大当浓度不变而增大b b时，时，A A增大。增大。换言之，可以通过延长吸收光程换言之，可以通过

14、延长吸收光程b b来降低待测吸光物质的浓度来降低待测吸光物质的浓度c c，从而提高光度法的测定灵敏度。从而提高光度法的测定灵敏度。7 7、光度法的某些应用、光度法的某些应用一、痕量金属分析一、痕量金属分析二、临床分析二、临床分析三、食品分析三、食品分析四、其他应用四、其他应用1 1、弱酸弱碱离解常数的测定、弱酸弱碱离解常数的测定 对一元弱酸对一元弱酸HLHL 测试题测试题1 1、朗伯、朗伯- -比耳定律：比耳定律：A=abcA=abc。其中符号。其中符号c c代表代表有色有色物质的浓度物质的浓度；b b代表代表光通过有色物质的厚度光通过有色物质的厚度。当。当c c的单位为的单位为mol/Lmol/L，b b的单位为的单位为cm,cm,则则a a以符号以符号表示，表示，并称为并称为摩尔吸收系数摩尔吸收系数。2 2、符合朗伯、符合朗伯- -比耳定律的某有色溶液当浓度为比耳定律的某有色溶液当浓度为CgCgmol-1mol-1时，透光度为时，透光度为T0,T0,，吸光度为吸光度为A0A0；若浓度若浓度减小一倍，则此溶液的透光度为减小一倍，则此溶液的透光度为T01/2T01/2，吸光度为吸光度为0.5A00.5A0. .3 3、在吸光光度法中，选择入射光波长的原则是：、在吸光光度法中，选择入射光波长的原则是： 吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰