分析化学课件第十章市公开课获奖课件

1、 第十章 吸光光度法(Absorption photometry)1 本章内容第一节 物质对光选择性吸取第二节 光吸取基本定律 第三节 吸光光度法仪器第四节 吸光光度法分析条件选择第五节 吸光光度法应用 基于物质对光选择吸取而建立起来分析办法第1页第1页KMnO4白光吸取绿光。浓度越大,颜色越深；浓度越小，颜色越浅。1吸光光度法比色法目视比色法光电比色法：光电比色计分光光度法可见分光光度法（本章内容）紫外分光光度法红外吸取光谱法当代分析化学“武器常规 ”第2页第2页特点（与化学分析比较）：a.灵敏（可测1%-10-3%微量组分)b.准确（Er=2%-5%）c.操作简便，快速（测微量）d.应用广

2、（无机、有机均可测）1各类分析办法比较分析办法类别含量相对误差滴定分析法化学分析法1%0.1%-0.2%重量分析法吸光光度法仪器分析法1%2%-5%第3页第3页光波粒二象性波动性粒子性 E光折射光衍射光偏振光干涉光电效应E：光子能量（J, 焦耳） ：光子频率（Hz, 赫兹）：光子波长（nm）c：光速（2.9979X1010cm.s-1）一、光基本性质2 第一节 物质对光选择性吸取（普朗克方程）第4页第4页，E ； ，E 射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 见 光可见光：400-750nm

3、近紫外：200-400nm近红外：7502500nm3电磁波谱第5页第5页可见光 400-750nm3色散红橙黄绿青青蓝蓝紫650-750 nm600-650 nm580-600 nm500-580 nm490-500 nm480-490 nm450-480 nm400-450 nm单色光:单一波长光复合光:由不同波长光组合而成光混合第6页第6页 光互补:若两种不同颜色单色光按一定强度百分比混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光互补。蓝黄紫红绿紫黄绿绿蓝橙红蓝绿4第7页第7页完全吸取完全透过吸取黄色光光谱示意表观现象示意复合光二、物质对光选择性吸取Why ? ? ? 光作

4、用于物质时，物质吸取了可见光，而显示出特性颜色。物质呈现颜色与光有着密切关系，物质呈现何种颜色，与光构成和物质本身结构相关。6（一）颜色与光关系第8页第8页 物质选择性地吸取白光中某种颜色光，物质就会呈现其互补色光颜色。 7 物质电子结构不同，所能吸取光波长也不同，这就组成了物质对光选择吸取基础。 溶液颜色深浅，取决于溶液中吸光物质浓度高下。 红蓝绿紫红绿紫黄绿蓝黄绿蓝橙第9页第9页物质颜色吸取光 颜色波长范围( l ,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400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-

5、750互补色第10页第10页（二）吸取曲线（吸取光谱） 7 吸光度（A）与波长（）关系曲线。 第11页第11页定性分析基础 不同物质含有不同分子结构，因而含有不同吸取曲线，能够依据吸取曲线形状和最大吸取波长位置，对物质进行定性分析。定量分析基础 在同一波长下，物质浓度越大，物质对光吸取程度越大。 图10-2 KMnO4溶液吸取曲线(cKMnO4:abc104Lmol-1cm-1办法是较灵敏。与a关系为： =aM 桑德尔灵敏度S：当光度仪器检测极限为A0.001时，单位截面积光程内所能检出吸光物质最低质量。ug/cm2第19页第19页解：14第20页第20页吸光度A含有加和性。注意：12A=A1

6、+A2+.+An 在某一波长，溶液中含有对该波长光产生吸取各种物质，那么溶液总吸光度等于溶液中各个吸光物质吸光度之和。A1 = 1bc1A2 = 2bc2 An= nbcnA= 1bc1+ 2bc2+ nbcn 第21页第21页（三） 原则曲线绘制及其应用0 1 2 3 4 C/molL-1A。 。 。 。*0.80.60.40.20依 A = bC 原则曲线斜率为： tan=dA/dc = b b为定值故由曲线斜率即可求出 原则曲线：A-C（吸光度-浓度）曲线，又称校准曲线或工作曲线 15第22页第22页二、引起偏离朗伯比耳定律原因负偏离正偏离第23页第23页（一） 物理原因原因：1.非单色

7、光； 2.非平行入射光； 3.介质不均匀1.非单色光（仪器本身所致） 仪器使用是连续光源，用单色器分光，由于单色器色散能力限制和出口狭缝要保持一定宽度，因此我们不也许得到纯单色光。16第24页第24页非单色光引起偏移 复合光由l1和l2组成，对于浓度不同溶液a和b，引发吸光度偏差不同，浓度大，复合光引发误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。 A 1=A 1-A 2 A 2=A 3-A 4A 1 A 2 直线偏向 c 轴因此，比尔定律应在一定浓度范围内使用第25页第25页A克服办法：3. 介质不均匀散射、假吸取。克服办法：避免溶液产生胶体或浑浊2.非平行入射光 造成光束平均光程b不小于吸取池厚度

8、b，实际测得吸光度不小于理论值，产生正偏离。 入射光会因散射 而损失，造成T减小，实测A偏高17b.入射波长选择在峰值位置（在波峰有一个A值相差较小区域）a.尽也许选取很好单色器第26页第26页例，聚合引起对吸光定律偏离单体：2max = 660 nm二聚体：max = 610 nmA660 nm610 nmACmax = 660 nm（二） 化学原因 1.溶液浓度过高；2.化学反应有色物离解、缔合. 18第27页第27页比如 Cr2O72- + H2O = 2HCrO4- = 2H+2CrO42- 橙色 黄色 1max=350nm max=375nm 2max=450nm 等吸取点：335

9、和445曲线相交处 此点两吸取物质吸光度相等 第28页第28页第三节 吸光光度法及仪器一、目视法c4c3c2c1c1c2c3c42.特点：简朴、可测微量，复合光，误差大。观测方向观测方向1.办法：19第29页第29页二、 光电比色法 通过滤光片得一窄范围光(几十nm)光电比色计结构示意图1.办法：（滤光片获取单色光）AC2.特点：准确度较高（消除人眼主观原因） 选择性较好（滤光片、参比液可消除干扰）第30页第30页三、分光光度法1.方法：同上。不同点：光栅或棱镜获取单色光四、基本结构 由光源、单色器（分光系统）、吸取池（比色皿）、检测系统、信号显示系统五大部分构成。 单色光纯度高（可精选某一波

10、长，准）测定多组分（利用A加和性）应用范围广（无色、有色）2.特点：第31页第31页 分光光度计构成光源单色器吸取池检测系统显示系统第32页第32页紫外-可见分光光度计组件光源单色器吸取池检测器信号显示系统氢灯，氘灯，185 375 nm； 钨灯，400 2500 nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光棱镜光栅玻璃， 360 3200 nm, 石英，200 4000 nm平面透射光栅， 反射光栅玻璃，光学玻璃，石英。玻璃比色皿可见光区石英比色皿可见光区、紫外光区作用：接受透射光，将光信号转换为电信号，并放大 光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）

11、表头、统计仪、屏幕、数字显示第33页第33页第四节 吸光光度法分析条件选择一、显色反应及其条件选择（一）显色反应和显色剂定义：将被测组分转变为“有色物质”反应 M无色 + R = MR有色(主要是络合、氧化还原反应）1. 对显色反应或显色剂要求： 选择性好（最好是特效反应） 灵敏度高（ max 104Lmol-1cm-1） 对比度要大，(max)最大吸取波长相差60nm以上 MR稳定，构成恒定 显色反应条件要易于控制广义，有吸取第34页第34页 在分析化学中应用较多是有机显色剂。2. 显色剂R（自学P289P290）无机显色剂: 过氧化氢，硫氰酸盐，氨水和钼酸铵等。 无机显色剂在光度分析中应用

12、不多，这主要是由于生成络合物稳定性差，灵敏度和选择性都不高。 有机显色剂与金属离子能形成稳定、含有特性颜色螯合物，其灵敏度和选择性都较高。有机显色剂：第35页第35页（二） 显色反应条件选择11112345661.溶液酸度：H+一切反应基础 a.影响M存在状态， H+ ，M会水解； b.影响R及颜色，H+ ，影响R（大多有机弱酸） 影响颜色（大多酸碱批示剂） c.影响MRn构成第36页第36页2.显色剂用量（CR） 为使显色反应完全，普通R过量（同离子效应），但R也不能大过头，不然，物极必反。a. R本身有色，空白b. 改变络合比，例：Mo()与SCN-:CR由试验拟定第37页第37页3. 时

13、间tAt t 由试验拟定。显色后，至少应保持到测定工作做完。第38页第38页4.温度T 大多显色反应在室温下进行，但也有需要加热才干完毕。 V=f(T) T, V。但T 太，有色物分解。适当T 由试验拟定。5.溶剂和表面活性剂溶剂影响有色络合物离解度溶剂影响有色络合物显色速度溶剂影响有色络合物颜色表面活性剂胶束增溶形成三元络合物第39页第39页6. 干扰及消除a.干扰干扰物本身有色或与显色剂显色，+干扰干扰物与M、N反应，使显色不完全，-干扰b. 消除控制酸度，使M显色，干扰不显色氧化还原，改变干扰离子价态掩蔽校正系数参比液：可消除显色剂和一些离子干扰选择测，可避开干扰吸取增长显色剂用量，将干

14、扰灌饱分离第40页第40页二、仪器测量误差 光度分析法误差除了起源于朗伯比耳定律偏离以外，仪器测量不准确也是造成误差原因。 任何光度计都有一定测量误差。这些误差也许起源于光源不稳定、试验条件偶然变动、读数不准确等。 P286页图105：偏离A=bC第41页第41页对同一台仪器，读数波动对T是拟定值，dT=0.002-0.01； 但对A却不拟定 我们关心是浓度测量相对误差，它就等于吸光度测量相对误差，从图10-5能够看出，在刻度标尺上，dA在不同位置，不是定值，故改成dT来算。第42页第42页(6)代入(3):将TEr关系描绘于书293页图108实际工作中，应控制T 在1570, A在0.150

15、.80之间 (调c, b, ) 可见：1）当dT一定，T较大和较小时，dC/C均较大；2）T在15%-70%（即A为0.15-0.8）时，由dT引起Er较小；3）当T=e-1=0.368,即A=0.434时，Er最小。0.434第43页第43页三、测量条件选择1.测量波长选择(1)“最大吸取”原则无干扰， 选择 max为测量波长(2)“吸取较大，干扰最小”原则有干扰，选择不受干扰次强吸取波长为测量波长AA1）非单色光影响小2）灵敏度高第44页第44页控制 A=0.15 0.8 T=70 %15% 减少测量误差2.吸光度范围控制办法选择 C A = KbC 选择 b A = KbC第45页第45

16、页3. 参比溶液选择原则：扣除非待测组分吸取A （样） = A （待测吸光物质） + A （干扰池）A （参比） = A （干扰+池） M无色 + R = MR有色试液 不只是M试剂 不只是R示意图参比液无色无色 MR 溶剂空白有色无色M MR试样空白无色有色MR R试剂空白有色有色 M MR R显色空白第46页第46页1. 普通办法 (1)选择适当显色反应和显色条件 (2)绘出被测组分吸 A收光谱曲线(用标液) (3)在max下测一系列原则溶液 AA值，绘制工作曲线Ac(4)与工作曲线相同办法，测未知物AX ， 从工作曲线上查c查，计算得到cx。 Ax C查第五节 吸光光度法应用一、定量分析

17、（一）单组分测定第47页第47页2 示差分光光度法（测高含量，技术处理）A0.81.20.4 原理：设用于参比原则溶液浓度为Cs，待测试液浓度Cx，且Cs Cx ，则： Af 示差吸光度。以浓度为Cs原则溶液作参比时测定待测试液吸光度。 Af 与C成正比。cX = cS + c第48页第48页普通法： csT=10%；cxT=5%示差法： cs 做参比，调T=100%则： cxT=50% ；标尺扩展10倍示差法标尺扩展原理：特点：测高含量（准确度相对提升，若标液配 制不妥，误差大）测量误差变小了第49页第49页（二）多组分同时测定 若各组分吸取曲线互不重叠，则可在各自最大吸取波长处罚别进行测定

18、。这本质上与单组分测定没有区别。 若各组分吸取曲线互有重叠，则可依据吸光度加和性求解联立方程组得出各组分含量。1 ：A1= a,1bca b,1bcb 2： A2= a,2bca b,2bcb 第50页第50页例：有下列一组数据：吸光物质C(mol/L)(nm)b(cm)AA5.010-444010.68359010.139B8.010-544010.10659010.470A+B?44011.02259010.414求未知液中A和B浓度。解：先求出纯A、纯B在两种波长下（Lmol-1cm-1）：第51页第51页再依据A加和性，列方程求解：上页第52页第52页二、络合物构成和Ka测定1. 络合物构成测定(1)摩尔比法:前提：1. M、R均无色，即M和R均不干扰MRn； 2. MRn稳定；3. n值大M + nR MRn(有色）最后体积10mL 固定CM，改变CR，配制一系列CR/CM不同溶液，在max处罚别测量各溶液吸光度A，作ACR/CM图。 CM=CR=第53页第53页1:13:1c(R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 n=(CR/CM)转折点 摩尔比法适合用于解离度小、稳定性高、络合比高络合物构成测定。 第54页第54页(2)等摩尔连续改变法:M + nR MRn(有色） 保持CM+CR为常数，连续改变CR和CM比值，配制一系列显色溶液，分别测量系列溶