吸光光度法课件2

吸光光度法1化学分析：常量组分(>1%),相对误差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光度分析：微量组分(10-3～10-6),相对误差1%～5%

依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器例:含Fe约0.05%的样品,称0.2g,则m(Fe)≈0.1mg重量法：

m(Fe2O3)≈0.14mg,称不准容量法：

V(K2Cr2O7)≈0.02mL,测不准光度法：结果0.048%～0.052%,满足要求准确度高灵敏度高2§14-1光吸收的基本原理一.光度法特点1.灵敏度高：测定下限可达～10－6mol/L,～10-5%2.准确度高：能够满足微量组分的测定要求3.相对误差小：2～5％（1～2％）4.操作简便快速5.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。3二.物质对光的选择性吸收

1.光的基本性质-电磁波的波粒二象性结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低。单色光：具有相同能量(相同波长)的光。混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起。真空中:42.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53.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

m6300400500600700

/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱3507苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯(254nm)甲苯(262nm)A

2302502708§14-2

光吸收基本定律:朗伯-比尔定律A=lg(I0/It)=kbc一.朗伯定律A=lg(I0/I)=k'b二.比尔定律A=lg(I0/I)=k”c吸光度介质厚度(cm)9吸光度与光程的关系A=

bc

光源检测器0.00吸光度检测器b样品光源0.22吸光度光源检测器0.44吸光度b样品b样品10吸光度与浓度的关系

A=

bc

吸光度0.00光源检测器

吸光度0.22光源检测器b

吸光度0.42光源检测器b11T－透光率（透射比）吸光度与透光率的关系:A=lg(I0/I)=lg(1/T)=-lgT

=kbc12吸光度A、透射比T与浓度c的关系ATcA=kbc13K

吸光系数

1.摩尔吸光系数－

当c的单位用mol·L-1表示时，用

表示.A＝

bc

的单位:L·mol-1·cm-12.比消光系数－E

当c的单位用g·100mL-1表示时，用表示，A＝

bc，叫做比消光系数14例1双硫腙试剂与Cd2+形成红色络合物,可用光度法测定。已知

520=8.8×104L/(mol·cm),使用2cm比色皿,测得透射比为60.3%。计算Cd的质量浓度(

g/mL)。M(Cd)=112.4

解：设Cd的质量浓度为

。A=-lgT=-lg60.3%=0.220

=1.25×10-6×10-3×112.4×106=0.14(

g/mL)答：Cd的质量浓度为0.14

g/mL。15例2有一质量浓度为15.0

g/mL,摩尔质量280g/mol的有机化合物，于2cm比色皿中，在某一波长下测得透射比为35%，求在该波长下的

值。解：A=-lgT=-lg35%=0.456C==5.36×10-5(mol/L)==4.25×103Lmol-1cm-1答：该波长下

值为4.25×103Lmol-1cm-1。16例3用光度法测定一有色物质。已知摩尔吸光系数是2.5×104L/(mol·cm),每升中含有5.0×10-3g溶质,在1cm比色皿中测得的透射比是10%。计算该物质的摩尔质量。

解：A=-lgT=-lg10%=1.00

4.0×10-5(mol·L-1)

答：该物质的摩尔质量为125g

mol-1。17§14-3偏离朗伯-比尔定律的原因一.朗伯-比尔定律的局限性1.单色光2.应选用

max处或肩峰处测定3.吸光质点形式不变离解、络合、缔合会破坏线性关系应控制条件(酸度、浓度、介质等)4.稀溶液浓度增大，分子之间作用增强18§14-4显色反应与显色条件的选择一、对显色反应的要求

1.应有较高的灵敏度与选择性。灵敏度高，在含量低时仍能测定。灵敏度的高低可从摩尔吸光系数

来判断，

值越大则灵敏度越高。通常

值104～105cm-1

g-1

L时，则可认为该的反应的灵敏度较高。如Fe2+与1，10邻二氮菲生成螯合物的

为1.1

104cm-1

g-1

L，其灵敏度较高。选择性好，即在选定的反应条件下，显色剂仅与被测组分显色，不与共存的其他离子显色。

2.形成的有色螯合物的组成要恒定，化学性质要稳定，生成的有色螯合物与显色剂之间的颜色差别要大，显色条件要易于控制等。这样才能保证测定结果有良好准确度和重现性。19二、显色反应条件的选择1．显色剂的用量在显色反应中存在下列平衡：M(被测离子)+R(显色剂)=MR(有色配合物)

显色剂用量越多，越有利于M转化为MR。加入R稍过量，显色反应即能定量进行。有时显色剂用量太多，反而对测定不利。例如用SCN-作显色剂测定Mo5+时，要求生成Mo(SCN)5的红色配合物，SCN-浓度过高时，则生成Mo(SCN)6-的浅红色配合物，致使其吸光度值降低。若SCN-浓度过低，则生成Mo(SCN)32+的浅红色配合物，也使吸光度降低。这说明必须严格控制显色剂的用量，以得到准确的测定结果。20图14-5显色剂用量试验在实际应用中是绘制吸光度与显色剂的用量的曲线，如图13-5所示。图中出现a至b平坦部分,可在ab区间选择合适的显色剂的用量。212．控制适当酸度酸度对显色剂颜色的影响当显色剂为有机弱酸时，它本身具有酸碱指示剂的性质，在不同pH值的情况下，显色剂的分子和离子状态具有不同的颜色。(2)酸度对配合物组成的影响在不同酸度下，某些被测组分与显色剂能形成不同组成的配合物，例如，磺基水杨酸与Fe3+的显色反应中，当溶液在pH为2～3时，生成1∶1的红紫色配合物；pH为4～7时，生成1∶2的棕橙色配合物；pH为8～10时，生成1∶3的黄色配合物；当pH＞12时，生成Fe(OH)3沉淀。因此，必须严格控制溶液pH。(3)酸度对被测离子存在状态的影响多数金属离子在溶液酸度降低时而发生水解，形成各种多核羟基配合物、碱式盐，甚至于析出氢氧化物沉淀，不利于吸光光度法的测定。223．显色时的温度和时间多数显色反应在室温下能很快地进行，但有些反应受温度影响很大，室温下反应很慢，须加热至一定温度(如磷钼蓝法测定磷，其发色温度为55～60℃)才能进行完全。有些反应在高温下不稳定，反应生成物易褪色，因此对不同的显色反应，必须选择合适的温度。显色反应由于反应速度不同，完成反应的时间也不同。必须选择适当的显色时间，使有色配合物的颜色能够稳定。温度和时间的选择，都要通过试验来确定。对于一般的分析，希望加入显色剂后数分钟就达到最大的吸光度值，且在1～2h内稳定不变。显色太慢，影响分析速度，颜色稳定时间太短，不便于操作。234．溶剂的影响许多有色配合物在水中解离度较大，而在有机溶剂中的解离度较小。例如，Fe(SCN)2+在丙酮溶液中，配合物颜色变深，从而提高了测定的灵敏度。有些配合物易溶于有机溶剂，如用适当的有机溶剂将它萃取出来，再测定萃取液的吸光度，这种方法称萃取比色法。它的优点是：分离了杂质，提高了方法的选择性；把有色物质浓缩到有机溶剂的小体积内，降低了它的解离度，从而提高了测定的灵敏度；方法比较简单、方便、快速。245．干扰物质的影响及消除常见的干扰物质对显色反应的影响表现为干扰离子本身有颜色、在测量条件下有吸收、或发生水解，或析出沉淀等，以影响吸光度的测量。如干扰离子与显色剂生成更稳定的无色配合物，消耗显色剂，使被测离子显色反应不完全；或干扰离子与显色剂生成有色配合物而干扰测定。消除干扰的方法可通过:1.控制溶液的酸度；2.加入适当的掩蔽剂;3.利用氧化还原反应改变干扰离子的价态；4.选择适当的测量条件，如利用两者的

max不同，选择适当波长进行测定；5.采用萃取或其它分离方法，预先分离干扰离子；选择6.合适的参比溶液等都可以消除干扰离子的影响。25§14-5仪器测量误差和测量条件的选择一、入射光波长的选择根据吸收曲线，入射光波长的选择应以溶液的

max为宜。此时

值最大，测定时灵敏度和准确度最高。但当有干扰存在时，应根据具体情况兼顾灵敏度和选择性。26二、光度计读数范围的选择通常，透光度读数在15%～65%(A=0.8～0.2)范围内，此时浓度相对误差较小，因此过高或过低的吸光度都将造成很大的测量误差。通常可调整溶液浓度或吸收池厚度使吸光度读数落在这一范围内。一般分光光度计的透光度读数误差在

0.002至

0.01之间。如果以

0.005计算，这一误差所造成的浓度相对误差约在1.4%～2.2%左右。27例4已知某钢样含锰约为试样的0.50%,将试样溶解使锰氧化为MnO4

,最后定容于100mL容量瓶中。采用分光光度法测定锰,在525nm处,以1cm比色皿测量其吸光度。为使测量误差所引起的浓度相对误差最小,问应该称取钢样多少克?解：已知

MnO4

=4.3×103L/(mol·cm),M(Mn)=54.9∵

c/c最小时,A=0.43C(Mn)=0.43/4.3×10-3×1=1.0×10-4(mol/L)设称取试样的质量为ms∴ms×0.0050×(1000/100)/54.9=1.0×10-4ms=0.11（g）答：应该称取钢样0.11克。28通常参比溶液的选择应考虑如下：1.如显色剂仅与被测组分反应的产物有吸收，其他试剂均无吸收，可以用纯溶剂作参比溶液。2.如显色剂和其他试剂略有吸收，则应用不含被测组分的试剂溶液作参比溶液。3.如显色剂与试剂中干扰物质也发生反应，且产物在所选择的波长处也有吸收，则可选合适的掩蔽剂将被测组分掩蔽后再加显色剂和其他试剂，以此溶液作为参比溶液。29

01234mg/mlA。。。。*0.80.60.40.20一.单组分的测定A＝

bc工作曲线法(标准曲线)§14-6吸光光度法应用

用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收。配制标准系列溶液,在同样条件下测定样品AX

，查标准曲线得结果。30二.多组分的测定A=A1+A2+…

+An1．吸收光谱互不重叠如试样中含X、Y两组分，在一定条件下将它们转化为有色配合物，在某一波长

1时X组分有吸收而Y组分不吸收，在另一波长

2时Y组分有吸收而X组分不吸收。两组分互不干扰，可不经分离，分别在

1和

2处测量溶液的吸光度。31X和Y组分的吸收光谱互不重叠X和Y组分的吸收光谱单向重叠322．吸收光谱单向重叠吸收光谱的单向重叠，即在

1时Y组分明显地与X组分同时有吸收，而在

2时X组分不吸收，它不干扰Y组分的测定。因此Y组分可在

2处测得吸光度，从而求出Y组分的浓度。但是，在

1时测得的吸光度则是X和Y的总吸光度A1X+Y。因此，必须先测得Y组分的纯样在

1处的摩尔吸光系数

1Y，并根据已测得的混合物中Y组分的浓度计算出Y组分在

1时的吸光度A1Y，则组分X的浓度就可从下式中求得：33§14-7吸光光度分析的方法和仪器

一.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c4c3c2c1c1c2c3c4342.光电比色法通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)光电比色计结构示意图灵敏度和准确度较差353.吸光光度法和分光光度计光源单色器吸收池检测系统稳压电源分光光度计工作流程示意图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.3622PC型分光光度计结构方框图光源吸收池检测系统分光系统37二.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,稳定。