分析化学第10章吸光光度法a

AnalyticalChemistry吸光光度法蹋局息阂倦凛历须锚核底拂侧求志淬晶蜘烧帛围佩惫锈凿戊菩冬疑墨榔皮分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)§1吸光光度法的基本原理1.1吸光光度法概述1.2光的基本性质1.3物质对光的吸收1.4溶液的吸光定律隋焕租恩鲍帅彼屿阴止平雕责钩产吐男本资瘫骑翁些称陪挂兰媚侨廉狞舀分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)1.1吸光光度法概述

定义：是基于被测物质的分子

对光

具有选择性吸收的特性而建立的分析方法。包括：比色法、可见及紫外吸光光度法及红外光谱法等。本章我们重点讨论可见光区的吸光光度法。坷朴乐哑冯啼培岔物闪坛盏斑驼敝守轴程耪作玉杰氰仰沮苦窖勘览逆押沮分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)(一)灵敏度高常用于测定含量在1%-10-3%的微量组分。甚至可测10-4~10-5

%。如果对被测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高1-2个数量级。吸光光度法的特点(二)准确度较高相对误差为2-5%，但对微量成分来说，还是比较满意的，因为在这种情况下，滴定分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测定。

(三)操作简便，测定速度快(四)应用广泛几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。但勿秦捍堰吗医晒杨飞服核荐泊惫蒂腻奈剥奸奖艳币吉坦寓橱垃壹裴脓吨分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)1.2光的基本性质光的电磁波性质

射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光（400~750nm）膨粳挟猴那尝顿篱躯藐精淖寄茹鳞购肮当烦徽哀泥亚指娱粗婆溉介腥挠眶分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)光的波粒二象性波动性粒子性

E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光电效应E：光子的能量（J,焦耳）

：光子的频率（Hz,赫兹）

：光子的波长（cm）c：光速（2.99791010cm.s-1）h：Plank常数（6.625610-34J.s焦耳.秒）鹅磅枚桥束霞瑞亡烂朽泥疼便亚矿碧售茫咖限蜂暂洒邢宾隘啼拘茨验坎瓣分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)单色光、复合光、光的互补单色光复合光光的互补单一波长的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。蓝黄紫红绿紫黄绿绿蓝橙红蓝绿泳三俱牧前秒桅艾恿就音旺湖闸浮湖汰渭硷悼擂圃钢庭句鹰杏轧七吐衔地分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)1.3物质对光的吸收物质的颜色与光的关系完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意复合光有驰煎笑伐泊匠袜后氏档繁歌梯措坯柠输毛哇皂诣裸誓榨初演箩荐涝氨涨分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。

表2物质颜色和吸收光颜色关系

吸

收

光

物质颜色

颜

色

波长范围λ/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

400~450

450~480

480~490

490~500

500~560

560~580

580~600

600~650

650~750

寞嗣拧樊丹蔷救绦沉苔溯臭柠乐檀孺沂壕敖养寅坞伯减铬逻卖恬察易熔柳分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)吸收光谱光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的性质及光的性质有关。物质对光的吸收物质对光的吸收满足Plank条件h

S2S0E2E0h

h

h

礼流杜秒年告医崖裳眷矽糊颓旱凉挤酿境唐晚擂多他卒窒诈狠吠翘风岛竟分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)物质对光的选择吸收Selectedabsorption物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。例：A物质B物质同理，得：1ev=1.610-19J.曼工哲矢显咯县艰列郭椒最属雀庚水减糕往辛燕尖龚她度桔叭斩桌茎扒彪分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)吸收光谱的获得

AbsorptionSpectra测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长（）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。A

腋硝口蔽琐侈曰茸杠酬失呆筑棠情缴裳选浑仍筐宅己笺碗衙脊惦钓张愚增分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)定性分析与定量分析的基础定性分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收ABA

在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。A

C增大七捌鳞蝗痹快逮漆恕申整疵骏夷叶涉眨呸乎韩萌借永虱礁唆艾鬃呸逼析旗分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)1.4溶液的吸光定律透光率（透射比）Transmittance透光率定义：T取值为0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It暂药瞒岭鸵恍嚷氓惧壁盆皖铲簇荫矩矣叶伦巳絮滴淹撞洱保寅涵裕毖叙贼分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)★

朗伯-比尔定律表明：当一束平行单色光通过含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这是进行定量分析的理论基础。比例常数K与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。★

吸光度的加和性：多组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其吸光度具有加合性，这一规律称吸光度的加和性。利用这一性质，可进行多组分测定及某些化学反应平衡常数测定。吸收定律的数学表达式：垛扫霉旗槽熊筛自嘱吏牙迢哄际虐塞追辑絮迢蓝指遁倪碧砌溃憋宙需宅呼分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)吸光系数Absorptivity——吸光光度法的灵敏度b

：吸光液层的厚度，光程，cmc：吸光物质的浓度，g/L,mol/LK：比例常数入射光波长物质的性质取值与浓度的单位相关c：mol/LK

摩尔吸光系数，L·mol–1·cm-1c：g/LK

a吸光系数，L·g–1·cm-1MolarAbsorptivityAbsorptivity帮赡镇违费泌就诬皋困茹披柑订躇旨吱咕篆瘫萄迢攀孪妆苹坛唤坚锻肃指分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度

★摩尔吸收系数当浓度c用mol·L-1，液层厚度b用cm为单位表示，则K用符号ε来表示。ε称为摩尔吸收系数，单位为L·mol-l·m-1，它表示物质的量浓度为lmol·L-1，液层厚度为lcm时溶液的吸光度。

★桑德尔(Sandell)灵敏度或称(灵敏度指数)用S来表示。S是指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最小含量，其单位为μg·cm-2挪驶故骚辗京踪黎总傣库畦哮敖址陇扑韭喜河盼轿汛歼磺盲匹茵若媒量粹分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)

b×c为单位截面积光程内吸光物质的摩尔数，即mol/1000cm2可见，某物质的摩尔吸光系数k越大，其桑德尔灵敏度S越小，即该测定方法的灵敏度越高。慰庞亥阻勒决京载攘敝问卵且王塌吹枯绦岁蓝拎伞他靡嘱拴挥湛摇真绩此分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)对摩尔系数的理解之一332+桔红色

508邻二氮菲=1.1104测定工作曲线的斜率即为摩尔吸收系数摩尔吸收系数是对吸光物质而言，是由吸光物质的结构特征，入射光波长等因素决定。AC0

炉你救燥枕胆刑眼贝躁海责膛蛇堰粤票埔陵墩嘴段狂钠毒酞独飞灌作畏坠分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)对摩尔系数的理解之二对同一种待测物质，不同的方法具有不同的，表明具有不同的灵敏度。例，分光光度法测铜铜试剂法测Cu

426=1.28104L．mol-1．cm-1双硫腙法测Cu

495=1.58105L．mol-1．cm-1一般情况<104

~104~105

>105低灵敏度中等灵敏度高灵敏度灵敏度不同的本质原因是什么？与妮跃贩泵锨沂榴臃醚猪范赚艰喜乡殷琴津鸟低搽抨齐巩骋臀绩燃书叭买分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)吸光系数aSandell灵敏度S单位为g．cm-2。Sandell灵敏度与的关系摩尔吸光系数

灵敏度灵敏度扦掐佯泞蛙客闻舜蒲泡掣懊菩祝稿毅安感钢漳权汐仇蕉人赶禹卫辈晾蚁孝分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)2.1吸光分析的几种方法2.2吸光分析法的仪器简介§

2吸光分析法的方法与仪器简介相轮凡住漂薄迈轰疯犁穆写莉拢蒂墨婚既胯比鲁真祥噎凿丢偿蒙腋稻铁饮分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)2.1吸光分析的几种方法一、目视比色法标准系列未知样品特点利用自然光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）不可分辨多组分方法简便，灵敏度高慎歪邱饺獭痪困凛傲辞寥倍霍骗儒萄近打辈纽跨咖伪半研济烟拇有泪淮玄分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)★优点：仪器简单，操作简便，适宜于大批试样的分析。灵敏度高，可在复合光-白光下进行测定，故某些显色反应不符合朗伯-比尔定律时，仍可用该法进行测定。★主要缺点：准确度不够高，标准系列不能久存，需要在测定时临时配制。婚咨终阮夕扁丙陋娱极览黍脉仔像伪漳稀氛押酉请令饿苯幸葬曲超抓僻兵分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)

二、吸光光度法

Spectrophotometry

★借助分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线（工作曲线），根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被测物质的浓度或含量。

标准曲线工作曲线★吸光光度法特点:(1)入射光是纯度较高的单色光。偏离朗伯-比尔定律的情况大为减少，标准曲线直线部分的范围更大，分析结果的准确度较高。(2)可任意选取某种波长的单色光，故利用吸光度的加和性，同时测定溶液中两种或两种以上的组分。(3)许多无色物质，只要它们在紫外或红外光区域内有吸收峰，也可以测定。

获芜匪钥栅各误淋唯猛捕焊项驭脐隧凛米参特课球罗返嗣晃侵应窍颐岂委分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)2.2吸光分析法的仪器简介紫外-可见分光光度计组件光源单色器吸收池检测器信号输出氢灯，氘灯，185~350nm（紫外光源）

；卤钨灯，250~2000nm（可见光源）.作用：将复合光色散成单色光棱镜光栅玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm平面透射光栅，反射光栅也称比色皿：玻璃（可见光区），石英（紫外光区）作用：将光信号转换为电信号，并放大光电池、光电管，光电倍增管等表头、记录仪、屏幕、数字显示角矛框乒觉持善檄舍境么贵问子嚷币淌脓法杨校滇镁辣替万弥尸顿均隐省分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)分光光度计及其基本部件UltravioletVisualSpectroscopy0.575光源单色器吸收池检测器显示I0It参比样品入射光I0透射光It艺页忆终艺克吃克邦殷劝悲吻幼挑朱楷续露件喜傍兜臂个榨店库拟浪衙腰分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)单波长单光束分光光度计0.575光源单色器吸收池检测器显示蓉滁退祖尿成东滓亢卷嘱寿同黎旭肚饯阶掸予辕藕塌徘腆舱埃扳酝冠倍综分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)单波长双光束分光光度计比值光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器锑超掀谰抠屿酒躁恰兵馅揽败蔬鸦提扼脾胰瓤妈非档窖扑埃伐药洪朝顽锚分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)美国Perkin-Elmer映上阳园裤拢痢讽集衬衡矛巴为酵蠕花砒秋酸篷晌丘屎腔阎诗巡绦妹殿仰分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)美国BeckmanCoulter寸吐赂雇闷亚雹暖形膜桑舶沽龚骄其板款淳峡材掣喝滇掷妻检花俗船爱蛋分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)要点1、Plank条件2、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。3、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。吸光定律c：mol/L摩尔吸光系数，L·mol–1·cm-1K

c：g/LK

a吸光系数，L·g–1·cm-1耀谰慑毕顺追枕宇冈础熙来两狄膏荐郭堪绊捕沪知肖刁嘶酝爆历顺依茄虎分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)§3光度分析法的设计3.1显色反应3.2显色条件的选择3.3测量波长和吸光度范围的选择3.4参比溶液的选择3.5标准曲线的制作缨剥梨衅敏题站壳陡吟晤蝇攀骂珍砷晰哥隘蛮眯篆楞澳刑妨拭恭肤曼狐麻分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)3.1显色反应

待测物质本身有较深的颜色，直接测定；待测物质是无色或很浅的颜色，需要选适当的试剂与被测离子反应生成有色化合物再进行测定，此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂（colorreagent）。按显色反应的类型来分，主要有氧化还原反应和络合反应两大类，而络合反应是最主要的。葫正窜俊霄梁焰填扩拔偶雌坍骗诵市贝犹韦罕脖畦拯故盾挪铸果延蝴掣蓟分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)(1)选择性要好，干扰少，或干扰容易消除。(2)灵敏度要高，一般要求有色物质的ε应大于104。(3)对比度要大。即如果显色剂有颜色，则有色化合物与显色剂的最大吸收波长的差别要大，一般要求

max在60nm以上。(4)有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定，至少保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定。一、对显色反应要求

M(被测组分)+R(显色剂)=MR(有色络合物)

棍管腋材叙缆土骆垣枝窒痞著煞尉稠一泞唾趋前精企瓜灿阐桓芥景束身刃分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)二、显色剂

(1)无机显色剂：许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如Cu2+与氨水形成深蓝色的络离子Cu(NH4)42+，SCN-与Fe3+形成红色的络合物Fe(SCN)2+或Fe(SCN)63-等。但是多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高，其中性能较好，目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水和过氧化氢等。(2)有机显色剂：许多有机试剂，在一定条件下，能与金属离子生成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物)。拓檬兴准扭藐瓷茅谁抖涵能蛛勺辙昏乞军侩售喷粮卧腮苏瓜赡冠柴茫星倔分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)显色剂中的生色团和助色团

在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的基团如—N＝N—、—N＝O、对醌基、＝C＝O、＝C＝S等，一般都具有颜色，原因是这些基团中的л电子被光激发时，只需要较小的能量，能吸收波长大于200nm的光，因此，称这些基团为生色团；某些含有未共用电子对的基团如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一对未共用电子对)，羟基-OH(具有两对末共用电子对)，以及卤代基—F，—Cl，—Br，—I等，它们与生色基团上的不饱和键互相作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的活化能促使试剂对光的最大吸收“红移”(向长波方向移动)，使试剂颜色加深，ε增大，这些基团称为助色团。弯父惭迢掠诵毯胰躲优漓幢如杂驾协空膜济野铱蔼绥造爪要柠六去删劝阮分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)有机显色剂示例A磺基水杨酸OO型螯合剂，可与很多高价金属离子生成稳定的螯合物，主要用于测Fe3+。B丁二酮肟NN型螯合显色剂，用于测定Ni2+。C1，10-邻二氮菲NN型螯合显色剂，测微量Fe2+。D二苯硫腙含S显色剂，萃取光度测定Cu2+，Pb2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+等。E偶氮胂Ⅲ(铀试剂Ⅲ)偶氮类螯合剂，强酸性溶液中测Th(Ⅳ),Zr(Ⅳ)，U(Ⅳ)等；在弱酸性溶液中测稀土金属离子。F铬天青S三苯甲烷类显色剂，测定Al3+。G结晶紫三苯甲烷类碱性染料，测定Tl3+。淘疮晤踌彦弄息抿血鸥箱壬粗梁驮漆坛刊设卑枝弘亮敦畦醚嚷薄锗辈款郴分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)三、多元络合物

多元络合物是由三种或三种以上的组分所形成的络合物。

*三元混配络合物金属离子与一种络合剂形成未饱和络合物，然后与另一种络合剂结合，形成三元混合配位络合物，简称三元混配络合物。*离子缔合物金属离子先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，再与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要用于萃取光度法。*金属离子-络合剂-表面活性剂体系

金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸收峰向长波方向移动(红移)，ε增大，而测定的灵敏度显著提高。*杂多酸

溶液在酸性的条件下，过量的钼酸盐与磷酸盐、硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子作用生成杂多酸，作为吸光光度法测定相应的磷、硅、砷等元素的基础。娥控煽龚才诲令卒礼他菠裁得耕恬苇铸蓉种指排路部偏嘶嫌惮腑息凉垂境分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)3.2显色条件的选择

实验条件包括:溶液酸度，显色剂用量，试剂加入顺序，显色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存离子的干扰等。（1）溶液的酸度M+HR=MR+H+*影响显色剂的平衡浓度和颜色*影响被测金属离子的存在状态*影响络合物的组成*由pH与吸光度关系曲线确定pH范围。犬嗡盖橡运拎穷活歇簧撤榜衔轩滇岛惫渗偏怨螟舍艘汽挖垄佐茨吊虽锐痰分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)（2）显色剂的用量M(被测组分)+R(显色剂)==MR(有色络合物)为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但显色剂不是越多越好。有些显色反应，显色剂加人太多，反而会引起副反应，对测定不利。在实际工作中根据实验结果来确定显色剂的用量。

集示访衡罚债蔷陡诊秆宫花倒相敛瘦溉居曳蚊捐漾褒晤蜕祥沙撞抑辐亲湖分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)（3）温度的选择：显色反应大多在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。实际工作中，作A~T曲线，寻找适宜反应温度。ATATAT（4）显色时间的选择：有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并在较长时间内保持不变;有些显色反应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色;有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。实际工作中，作A~t曲线，寻找适宜反应时间。炯员周踞拆短涣朝铭政眶埃涟式诧详妙倾操营搏屉毖匝茫萝珊任霍完支确分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)（5）干扰及其消除方法试样中存在干扰物质会影响被测组分的测定。例如干扰物质本身有颜色或与显色剂反应，在测量条件下也有吸收，造成正干扰。干扰物质与被测组分反应或与显色剂反应，便显色反应不完全，也会造成干扰。为消除以上原因引起的干扰，可采取以下几种方法：a.控制溶液酸度利用酸效应消除干扰。b.加入掩蔽剂选取的条件是掩蔽剂不与待测离子作用，掩蔽剂以及它与干扰物质形成的络合物的颜色应不干扰待测离子的测定。c.利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态d.用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰。e.选择适当的波长f.分离以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。裁痔文臭筹占反昨函肖刊抖躬辣要洱锰瓦潘潍罩旗骄缉皂碾贺氧哥惯嘱褒分析化学第10章吸光光度法a(2)分析化学第10章吸光光度法a(2)原则：扣除非待测组分的吸收以显色反应为例进行讨论M+R=M-R（有色）试液M

显色剂R溶剂