紫外分光光度法计算

1、第20章吸光光度法1. 什么叫单色光？复色光？哪一种光适用于朗伯一比耳定律？答：仅具有单一波长的光叫单色光。由不同波长的光所组成光称为复合光。朗伯-比耳定律应适用于单色光。2. 什么叫互补色？与物质的颜色有何关系？答：如果两种适当的单色光按一定的强度比例混合后形成白光，这两种光称为互补色光。当 混合光照射物质分子时，分子选择性地吸收一定波长的光，而其它波长的光则透过，物质呈 现透过光的颜色，透过光与吸收光就是互补色光。3. 何谓透光率和吸光度？两者有何关系？答：透光率是指透射光强和入射光强之比，用T表示 T=±Io吸光度是吸光物质对入射光的吸收程度，用A表示，A，其两者的关系A lg

2、T4. 朗伯-比耳定律的物理意义是什么？什么叫吸收曲线？什么叫标准曲线？答：朗伯-比耳定律是吸光光度法定量分析的理论依据，即吸光物质溶液对光的吸收程度与 溶液浓度和液层厚度之间的定量关系。数学表达式为A lgT toc吸收曲线是描述某一吸光物质对不同波长光的吸收能力的曲线，即在不同波长处测得吸 光度，波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图即可得到吸收曲线。标准曲线是描述在一定波长下，某一吸光物质不同浓度的溶液的吸光能力的曲线，吸光度 为纵坐标，浓度为横坐标作图即可得到。5. 何谓摩尔吸光系数？质量吸光系数？两者有何关系？答：吸光系数是吸光物质吸光能力的量度。摩尔吸光系数是指浓度为1.0 mol L,

3、液层度为1cm时，吸光物质的溶液在某一波长下的吸光度。用&表示，其单位 L mol 1 cm 1。质量吸光系数是吸光物质的浓度为1g L 1时的吸光度，用a表示。其单位 L g 1 cm 1两者的关系为e M aM为被测物的摩尔质量。6. 分光光度法的误差来源有哪些？答：误差来源主要有两方面，一是所用仪器提供的单色光不纯，因为单色光不纯时，朗伯一 比耳定律中吸光度和浓度之间的关系偏离线性；二是吸光物质本身的化学反应，其结果同样引起朗伯一比耳定律的偏离。7. 分光光度计的基本部件有哪些？答：主要部件有：光源，色散元件（单色器），吸收池，检测器，记录仪。8. 如何选择参比溶液？答：选择参比

4、溶液的原则为（1）若只有显色反应产物有吸收，其它均无吸收时，可用纯溶剂作参比溶液。（2）若显色剂或其它试剂有吸收，试样本身无吸收，则可用“试剂空白”作参比溶液。（3）若试样本身有吸收，而显色剂等其它试剂无吸收，可用“试样空白”作参比溶液。（4）若显色剂、试样中其它组分有吸收，则可在试液中加入掩蔽剂将被测组分掩蔽后再加显 色剂，作为参比溶液。9. 何谓示差分光光度法？此法主要适合于哪些样品的测定？它为什么能提高测定的准确度？答：示差分光光度法是指试样溶液的吸光度和标准溶液吸光度之差与试样中被测组分浓度之间的定量关系进行分析的方法。此法主要适用于高含量组分的测定。因为高浓度的样品透光率很小，引起较

5、大的透光率读数误差，而示差分光光度法采用比试样浓度较低的标准溶液作参比溶液，使透光率的读数标尺放大，其读数在透光率的适宜围（10%70%,可提高测定准确度。10. 利用光度滴定法判断滴定终点的依据是什么？答：光度滴定法确定终点的依据是滴定过程中被测组分与滴定反应产物吸光度的变化。以吸光 度对滴定体积作图，所得曲线的转折点处即为滴定终点，如下图所示。BDTVm.用EDTA滴定Bi3+和Cu2+的光度滴定曲线11. 测定工业盐酸中铁含量时，常用盐酸羟胺还原Fe3+，用邻二氮杂菲显色。显色剂本身及其他试剂均无色，邻二氮杂菲-Fe2+为橙色。用标准曲线法进行工业盐酸中微量铁含量分 析时，应选用什么作参

6、比溶液？答：应选用纯溶齐M乍参比溶液，如蒸馏水。1.有两种不同浓度的有色溶液，当液层厚度相同时，对于某一波长的光，透光率T分别为（1）65.0%,（2）41.8%，求它们的吸光度 A。若已知溶液（1）的浓度为6.51 X 10 4 mol L 求溶液（2）的浓度。解：透光率换算成吸光度A2c, 0.379 6.51 10A0.1871.32 10 3(mol L 1)A =lg T1 =lg0.65 =0.187A =lg T2 =lg0.418=0.379根据朗伯比耳定律A =C1 b1A =C2b2因为相同物质的吸光系数相等，两式相除后得2. 一束单色光通过厚度为1 cm的有色溶液后，透光

7、率为70%当它们通过5cm厚的相同溶液解:后，透光率变为多少？由已知条件：A =b 1 c =lg T1 =lg0.70 =0.155可求出c = 0.155/1 = 0.155c值代入改变厚度后的关系式中，得A = c b 2 = 01555 = 0.775把吸光度换算为透光率T2 10 A210 0.7750.1679 16.79%3. 已知某一吸光物质的摩尔吸光系数为1.1 X 104 L mol 1 cm 1，当此物质溶液的浓度为3.00 X 10 5 mol L 1,液层厚度为 0.5 cm 时，求 A和T。解：A = b c = 1.1 104 3.00 10 50.5 0.165

8、A0 165T 10 A 10 0.1650.6839 68.39%4. 用1 cm的比色皿在525 nm波长处测得浓度为 1.28 X 10 4 mol L 1 KMnO溶液的透光率是50%试求：（1）此溶液的吸光度是多少？（2）如果KMnO的浓度是原来浓度的两倍，透光率和吸光度各是多少？（3）在1cm比色皿中，若透光率是 75 %，则其浓度又是多少？解：（1）A =lg T =lg0.5 = 0.301（2）浓度为2 倍时， c = 21.2810 4 = 2.5610 4 （mol L-1）此时两种溶液的吸光度相比可得A2AIC2C10.301 2.56 101.28 10 40.602

9、透光率为T2 10 A2 10 0.602 0.25 25.00%(3) 透光率T = 75%时，A = lg T =Ig0.75 = 0.125故浓度为C3A3C10.125 1.28 100.301515.32 10 5 (mol L 1)2+5. 浓度为25.5卩g/ 50 mL的Cu溶液，用双环己酮草酰二腙比色测定。在波长 600 nm处,用1 cm的比色皿测得 T = 70.8%，求摩尔吸光系数和质量吸光系数。6解：CiT 溶液的浓度：c 255 1010008.03 10 6(mol L 1)63.5 50透光率换算为吸光度：A=lg T =Ig0.708 = 0.150根据朗伯比

10、耳定律A0.150£ cb1.0 8.03 101.87 104(L mol 1 cm 1)2.35 10463.551 1294.2(L g 1 cm 1)6. 0.088 mg Fe 3+，用硫氰酸盐显色后，在容量瓶中用水稀释至长480 nm处测得A = 0.740。求吸光系数 a和 。 解：先计算Fe3+溶液的浓度m 10 31000c50 mL,用1cm比色皿，在波由朗伯比耳定律M 50b c30.0881031000门“3.155055.8510 5(mol L1)Acb0.7403.15 10 52.35 10455.82.351.0421(L g 1104 (L mol

11、cm1)cm1)7.有一化合物的摩尔质量是125,合物的溶液1L,使其在稀释1200倍后，在1 cm的比色皿中测得的吸光度为 取该化合物多少克？摩尔吸光系数为12.50 x 10 L mol cm1，今欲配制该化0.60，则应称解：根据朗伯-比耳定律求算该物质溶液的浓度A 0.60 c * 彳 c 5 /. 1 xc42.4 10 (mol L )£1.0 2.5 104521稀释前的浓度为 1200 x 2.4 x 10= 2.88 x 10( mol? L )要配制1L该溶液所需称量化合物的质量为2m nM 2.88 10 2 125 3.6(g)8.今有一台分光光度计，透光率的

12、读数误差为0.5%。计算在下列吸光度时，测得的浓度相对误差（只考虑正误差）？从计算结果得出何结论 ？（1）0.095（ 2）0.631（ 3）0.803（ 4）0.942解：已知透光率读数误差？ T = 0.5%(1) 当 A = 0.095时,T10 A10 °.0950.803580.35%由误差公式：C0.434T0.434 0.0052.84%CTlgT0.8035lg0.8035 "u(2)当 A = 0.631时,T10A10 0.6310.233923.39%由误差公式：-C0.434T0.4340.0050.01471.47%CTlgT0.2339lg0.2

13、339(3)当 A = 0.803时:,T1C)A10 0.8030.157415.74%由误差公式：-C0.434T0.4340.0050.01721.72%CTlgT0.1574lg0.1574(4)当 A = 0.942时,T10A10 0.9420.114311.43%由误差公式：-C0.434T0.4340.0050.02022.02%CTlgT0.1143lg0.1143结果表明吸光度过大或过小时，产生的相对误差较大。9.某溶液浓度为C,以纯试齐M乍参比溶液时，吸光度A为0.434，设仪器读数误差为 0.2%,（1）求浓度的相对误差。（2）在相同测量条件下，浓度为3C的溶液在测量时

14、引起的浓度相对误差为多少？（只考虑正误差）（3）计算结果说明什么？解：（1）吸光度换算为透光率T 10 A 10 0.434 0.3681 ,已知？ T= 0.2%根据浓度相对误差公式C 0.434 c TlgT0.434 0.0020.3681 lg0.36810.00540.54%（2）其他条件不变，浓度变为3C 时，吸光度变为 A = 3 A1 = 3 X 0.434 = 1.302则透光率为T 10 A 10 1.3020.0499解上述联立方程式CA3.4210 4(mol L 1)CB1.8710 4(mol L 1)c 0.4340.434 0.002c TlgT0.0499 I

15、g0.0499（3）结果表明浓度过大时，相对误差较大。0.0133 1.33%10.在1.00 cm比色皿中测得下列数据，求A+B混合液中A和B的物质的量浓度分别为多少?溶液浓度 / mol L 1吸光度（450 nm）吸光度（700 nm）A-45.0 X100.8000.100B-42.0 X100.1000.600A+ B未知0.6001.000A物质：1 = 450 nm处，A =丸®,A0.81.48 103CAb45.4 10 42 = 700 nm处,A =直,困cb ,AcAb0.15.4 10 41.85 102B物质：1 = 450nm处，A=电,；1cb,A0.

16、125.0 102Cpb2.0 1042 = 700nm处，A=电,cb ,论,困A1.05.0 103CBb2.0 10 4解：根据已知条件，计算不同物质在两个波长下的摩尔吸光系数根据混合试样的测定数据，可以建立如下联立方程式:0.61.0AA,450AB,450%,450 CA b电,450 CB bAA,700AB,700礼700 CA b包700 Qb1.48103 Ca1.0 5.0102CB1.85102 Ca1.0 5.0103 Cb 1.0-A450-A7001.011. 用8 羟基喹啉氯仿萃取比色法测定Fe3+和AI3+时，吸收曲线有部分重叠。在相应的条件下，用纯铝1 g在波

17、长390 nm和470 nm处分别测得 A为0.025和0.000，纯铁1 g 在波长390 nm和470 nm处分别测得 A为0.010和0.020。现取1mg含铁、铝的试样， 在 波长390 nm和470 nm处测得试液的吸光度分别为 0.500和0.300。求试样中Fe和Al的1.0 cm，标样和试样体积质量分数。解：先计算铝和铁在不同波长下的质量吸光系数，设吸收池厚度为均为1.0 L。因为Al和铁标准溶液的浓度均为1 g /L，由朗伯一比耳定律在=390 nm 处：aAI,390 CAl b aAl,390Aai0.025cA|b 1.0 102.5 104(L g 1 cm 1)AF

18、eaFe,390CFebaFe,390AFe0.01cFeb1.0 1061.0 104(L1 1g cm )在=470 nm处：AAIaAI,470 CAI b 0aAI,4700AFe0.02411、AFeaFe,470 CFebaFe,4706 2.010 (L g cm )CFeb1.0 10利用未知溶液的浓度和吸光度建立联立方程式(A390AAI,390AFe,390aAI,390CAI baFe,390CFebA470AAI,470AFe,470aAI,470CAI baFe,470 CFeb44-0.500 2.5 1 04 cAI1.0 104 cFe-0.300 2.0 1

19、04 cFe解联立方程质量分数分别为31Cai1.4 10 (g L )51CFe 1.5 10 5(g L 1)1.4 10 5 1031100%531.5 10 5 1031100%1.40%1.50%12. 用普通的分光光度法测定0.00100 mol L 1锌标准溶液和含锌的试样溶液，分别测得A标=0.700 , A式样=1.00。若用0.00100 mol L 1锌标准溶液作参比溶液，此时试样溶液的 吸光度是多少？读数标尺扩大了多少倍？解：用标准溶液作参比溶液时，可用示差法求算试样溶液的吸光度斗、t 、丄丄”、宀、宀、小rfr*A试样 。标 1.00 0.00100_ 31先计算试样

20、溶液的浓度 c试样一 1.43 10 3(mol L 1)A标0.700再利用标准溶液的吸光度和浓度计算b值:700A 0.700 toc 0.00100A to c试样c标700 4.3 10 4 0.301因普通分光光度法时，试样的透光率T 10一A 101.0 0.1000 10.00%而示差法时试样的透光率为T 10一 A 100.301 0.5000 50.00%一50所以读数标尺扩大了= 5倍。10113. 用硅钼蓝法测定 SiO2。用浓度为0.020 mg- mL 的SiO2标准溶液作参比溶液，测定另一1浓度为0.100 mg - mL的SiO2标准溶液，测得透光率 T为14.4

21、%。今有一未知溶液，在相同的条件下测得透光率T为31.8%。求该未知溶液的 SiO2浓度。(提示：A As = abA c。)解：透光率换算为吸光度A = lgT =lg0.144 = 0.842根据示差法原理由已知浓度的溶液的吸光度，求出质量吸光系数与液层厚度的乘积abA ab c, abAc0.84210.530.1 0.02因样品的透光率为31.8 %，其吸光度A =lg T =lg0.318 = 0.498故，试样中SiO2的浓度为A0.498c羊cfc0.0200.0673(mgmL 1)ab10.5314. 用磺基水酸法测定微量铁。标准溶液是由0.2160 g的NHFe(SO4)2

22、 - 12fO溶于水中稀释至500 mL配制。根据下列数据，绘制标准曲线：标准铁溶液体积V/mL0.02.04.06.08.010.0吸光度A0.00.1650.3200.4800.6300.790某试液5.0 mL ,稀释至250 mL。取此稀释液2.0 mL ,与绘制标准曲线相同条件下显色和 测定吸光度，测得 A = 0.500，求试液中铁的含量(mg /mL)。解：原始铁标准溶液的浓度为际匸 鬻=需 囁8959 10 4(m"L1)所加入标准溶液的体积为横坐标，吸光度为纵坐标作图可得如下标准曲线与回归方程。标准曲线1.0 10.8 -y = 0.0786x + 0.004320

23、40O0O060A度光吸加入标准溶液体积mL°4因为试样的吸光度为 0.5，在标准曲线上查找对应的体积为6.2 mL若利用回归方程 y = 0.0786 x+ 0.0043，计算得相应体积为 6.3 mL根据标准溶液的浓度，6.3 mL相当的铁物质的量为8.959 X104 X6.3= 5.644 X10 'mmol再根据被测试样的稀释倍数计算原来溶液的浓度-32501c试样5.644 102.529 (mg mL )2 5 55.815. 若某一元弱酸的浓度为2.0 X 10 4mol L 1时，在不同的pH缓冲溶液中，以1.0 cm吸收池于520 nm波长下测得如下吸光度

24、数据：pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50A 0.890 0.890 0.692 0.552 0.385 0.260 0.260 计算该一元弱酸的离解常数Ka。解：由酸常数的计算公式Ka 巴 AH A a_式中Ahl为高酸度时的吸光度，本题中为Ahl = 0.890 ；Al为低酸度时的吸光度，本题中为Al0.260A为某一酸度时的吸光度，可选H+ = 103.41时，A = 0.552则可计算酸常数Ahl A0.89 0.5523414Ka 空 H 10 3.41 4.50 10 4A Al0.552 0.26016. 用摩尔比法测定镁与有机试剂的配合比，

25、固定镁的浓度为1.0 X 10 3mol L 1,加入改变有机试剂的浓度，分别测定吸光度，测得如下表的数据。求配合物的组成和配合物的稳定常数。序号CMg / mol L 11Chr / mol LA11.0 X1030.2 X10 30.06521.0 X1030.4 X10 30.15031.0 X1030.6 X10 30.22541.0 X1030.8 X10 30.29451.0 X1031.0 X10 30.35561.0 X1031.2 X10 30.38571.0 X10 31.4 X1030.40081.0 X10 32.0 X1030.400解：由表中的数据可计算出金属镁与有

26、机试剂的摩尔比，并整理成如下表摩尔比0.20.40.60.81.01.21.42.0吸光度A0.0650.1500.2250.2940.3550.3850.4000.400以摩尔比为横坐标，吸光度为纵坐标作图可得如下关系曲线。延长两个直线部分，相交于 B点，测得B点对应的纵坐标 1.0，说明配合物的摩尔比为 1:1，即配合物的组成为 MgR。配合物的稳定常数可按下式计算MgRK稳Mg RMgRCMg MgR Cr MgR(CMg A/ £)(Cr A/ 扌吸光度与摩尔比的关系曲线(CMg A/式中配合物的摩尔吸光系数可利用吸光度A = 0.400和金属镁离子浓度1.0 x 10 3 mol L-1来计算即&也CMg400(L1.0 10 3mol1cm 1)根据实验数据先计算不同吸