中科大水分析化学课件第6章 分光光度法

第六章吸光光度法1化学分析：常量组分(>1%),Er

0.1%～0.2%

依据化学反应,使用玻璃仪器

化学分析与仪器分析方法比较仪器分析：微量组分(<1%),Er

1%～5%

依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器准确度高灵敏度高26.1吸光光度法的基本原理特点:灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6mol/L,10-4%～10-5%准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差2～5％（精密光度计为1～2％）操作简便快速应用广泛

吸光光度法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起来的分析方法。3研究物质在紫外(200-400nm)、可见光区(400-800nm)

的分子吸收光谱

的分析方法称为紫外-可见分光光度法。

这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。4光学光谱区远紫外近紫外可见近红外中红外远红外（真空紫外）10nm~200nm200nm

~380nm380nm

~780nm780nm~2.5

m2.5

m

~50

m50

m

~300

m5分子吸收光谱的产生电子能级振动能级转动能级分子内部运动的方式有三种，即电子相对于原子核的运动；原子在平衡位置附近的振动和分子本身绕其重心的转动，因此相应于这三种不同运动形式．分子具有电子能级、振动能级和转动能级。下图为分子的能级示意图。当分子从外界吸收能量后，产生电子跃迁，即分子最外层电子(或价电子)基态跃迁到激发态。63.溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱

/nm颜色互补光400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490绿蓝橙490-500蓝绿红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙绿蓝650-760红蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光7300400500600700

/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱曲线3508苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱曲线苯(254nm)甲苯(262nm)A

23025027094.光吸收基本定律:Lambert-Beer定律A=lg(I0/It)=kbcItI0bdxII-dIs朗伯定律(1760)A=lg(I0/It)=k1b比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c吸光度介质厚度(cm)10T－透光率（透射比）（Transmittance）A

=lg(I0/It)=lg(1/T)=-lgT

=kbc11

K—吸光系数；b—光程，即比色皿厚度；c—浓度

a的单位:L·g-1·cm-1当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，

A＝abc

的单位:L·mol-1·cm-1当c的单位用mol·L-1表示时，用

表示.

－摩尔吸光系数MolarAbsorptivity

A＝

bc

A=lg(I0/It)=kbc12朗伯-比尔定律的适用条件单色光

应选用

max处或

max肩峰处测定2.介质要均匀

当待测液是胶体、乳浊液、悬浮液等不均匀体系时，入射光除被吸收外还有反射、散射损失，从而是吸光度增大导致正误差。3.稀溶液（吸光度=0.2-0.8）

浓度增大，分子之间作用增强13

01234mg/mlA。。。。*0.80.60.40.20溶液浓度的测定A＝abc标准曲线法(标样未预处理)工作曲线法(标样有预处理)朗伯-比尔定律的分析应用146.2光度分析的方法和仪器

6.2.1光度分析的几种方法方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。观察方向1.目视比色法c4c3c2c1c1c2c3c4152.光电比色法通过滤光片得一窄范围的所谓单色光(几十nm)光电比色计结构示意图灵敏度和准确度较差163.吸光光度法和分光光度计通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调,故选择性好,准确度高.紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示系统。

光源 单色器吸收池检测器显示系统17分光光度计的主要部件1、光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,而且稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm)

紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)2、单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。

棱镜:玻璃350～3200nm,石英185～4000nm

光栅:波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便“热光源”“气体放电灯”183、吸收池：(比色皿)用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池4、检测器：利用光电效应，将光能转换成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管5、显示系统： 低档仪器：刻度显示

中高档仪器：数字显示，自动扫描记录19棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫λ1λ280060050040020光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm)。M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅光栅衍射示意图原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.21检测器SeAu，Ag半导体h

硒光电池Ag、Au22光电管红敏管625-1000nm蓝敏管200-625nmNi环（片）碱金属光敏阴极h

23光电倍增管待扫描160-700nm1个光电子可产生106～107个电子246.2.2分光光度计的类型251、单光束分光光度计：分光后的单色光直接透过吸收池，轮流测定蚕比溶液和样品溶液。普遍使用的有：721型：单色器为棱镜，适用波长350-800nm，由微安表读数；722型：单色器为光栅，适用波长330-800nm，数字显示读数；751型：单色器为石英棱镜，适用波长200-1000nm，电位补偿式读数；752型：单色器为光栅，适用波长200-1000nm，数字显示读数；262、双光束分光光度计：从光源发出的光经分光后由扇形旋转镜分成两束，交替通过参比液和样品液，然后经反射镜交替投射到检测器上。检测器在瞬间接受处理参比信号和样品信号，将其信号差转换为吸光度。双光束仪器克服了单光束仪器由于光源不稳所引起的误差。3、双波长分光光度计：从光源发出的光经过两个单色器后，得到不同的两束单色光，交替照射同一溶液，由测量系统显示出两个波长下的吸光度的差值，其差值与待测组分的浓度成正比。双波长分光光度计的特点是降低杂散光，能测定一般光度计不宜测定的浑浊溶液。276.3显色反应与分析条件的选择6.3.1显色剂与显色反应无机显色剂:SCN-

[Fe(SCN)]2+H2O2

[TiO·H2O2]2+缺点：生成的配合物不稳定，灵敏度和选择性较差。有机显色剂:与金属离子能形成稳定的有色配合物，具有很高的灵敏度和选择性。28有机显色剂

CH3－C－C－CH3HO－NN－OH＝＝NNOHCOOHSO3HOO型：NNNOH

OHON型：PARNHNHNSNS型：双硫腙NN型：丁二酮肟邻二氮菲磺基水杨酸29显色反应的选择*灵敏度高，一般ε>104*选择性好*显色剂在测定波长处无明显吸收。

对照性好,

λmax>60nm.*反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。*显色条件易于控制，重现性好。306.3.2显色条件的确定c(R)c(R)c(R)1.显色剂用量（c(M)、pH一定）Mo(SCN)32+

浅红Mo(SCN)5

橙红Mo(SCN)6-浅红Fe(SCN)n3-n拐点312.显色反应酸度（c(M)、c(R)一定）pH1<pH<pH2pH323.显色温度及显色时间另外，还有介质条件、有机溶剂、表面活性剂等T1(℃)T2(℃)t(min)A336.3.3干扰及消除Co2＋,Fe3+Co2+FeF63-Co(SCN)2(蓝)⑴NaFSCN－Co2+Fe2+,Sn4+(2)Sn2+Co(SCN)2SCN－测Co2＋(含Fe3+):(掩蔽法)1.化学法34Co2+,Zn2+,Ni2+,Fe2+

CoR,ZnR

NiR,FeRCoR,Zn2+

,Ni2+

,Fe2+

钴试剂RH+测Co2＋

:(生成络合物性质不同)如不能通过控制酸度和掩蔽的办法消除干扰，则需采取分离法。测Fe3＋:(控制pH)Fe3+,Cu2+FeSS

（紫红）Cu2+pH2.5SS352.物理法—选择适当的测定波长，一般是选择λmax，但在λmax有干扰的情况下应选择其它波长。515655415500钍-偶氮砷III

钴-亚硝基红盐

AA络合物络合物试剂试剂36

1.仅络合物有吸收，溶剂作参比。

如phen—Fe2+

标准曲线2.待测液也有吸收，被测液作参比。

如测汽水中的Fe3.显色剂或其他试剂也有吸收，空白溶液作参比

例:邻二氮菲光度法测Li2CO3中的Fe，

参比溶液为不含Li2CO3样品的所有试剂。4.干扰组分与显色剂有反应,又无法掩蔽消除时：

1）掩蔽被测组分，再加入显色剂，作参比.2）加入等量干扰组分到空白溶液中,作参比.

--选择适当的参比溶液376.4.1金属配合物（1）、易