分析化学第九章吸光光度法

1、第九章 吸光光度法,第一节 吸光光度法基本原理 第二节 光度计及其基本部件 第三节 显色反应及其显色条件的选择 第四节 吸光度测量条件的选择 第五节 吸光光度法的应用,返回,第一节 吸光光度法基本原理,9-1-1 吸光光度法的特点 9-1-2 光吸收的基本定律 9-1-3 比色法和吸光光度法及其仪器,返回,9.1.1 吸光光度法的特点,波长范围 ： 10-1 10nm 10400nm 400750nm 0.751000m 0.1100cm 11000m 光谱区域 ： X射线 紫外光 可见光 红外 光谱 微波 无线电波,光是一种电磁波，根据波长或频率排列。,1.光的基本性质,2.吸收光谱产生的原

2、理,吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱,光的互补示意图,KMnO4溶液的吸收曲线(cKMnO4:abcd),分子、原子、离子具有不连续的量子化能级，仅能吸收当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 E基 （hv）n因为不同物质微粒的结构不同，共有不同的量子化能级，其能量差也不相同,因此对光的吸收具有选择性。若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ，测量不同 下的 A ，以吸光度 A 对吸收波长 作图，就得到吸收曲线，即吸收光谱。 初步定性分析：不同物质吸收曲线的形状与最大吸收波长不同。 定量分析：不同 C 的同一物质在吸收峰附近的 A 随 C 而增大，吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的主

3、要依据。,返回,3.目视比色法和吸光光度法的特点,主要用于微量组分,特点: (1)灵敏度高：测定含量为 1% 10-3 %的微量组分及测定含量为10-4 % 10-5 %的痕量组分。 (2)准确度较高： 比色法 相对误差 5 % 10 % ； 分光光度法 相对误差 2 % 5 % 。 (3)应用广泛，操作简便、快速。,9.1.2 光吸收的基本定律,1、朗伯比尔(LambertBeer)定律 光通过溶液的情况: Ia为吸收光强度 It为透过光强度 Ir为反射光强度 Io 表示入射光强度 Io = Ia + It + Ir,因为 Ir在测定试样和空白溶液时其影响可相 互抵消，故可简化为:Io =

4、Ia + It 透射比T（Transmittance）的定义 T =It/Io,吸光度A（Absorbance）的定义： A = lgIo/It 因为T = It/10 所以 A = lg I0/It = lg1/T, LambertBeer 定律的数学表达式： A = K b c,2.摩尔吸收系数 当 A = K b c 式中的 b 用 cm 为单位,c 用 molL-1 为单位时，K 用 表示；得 A = b c 称为摩尔吸收系数mol-1 cm-1,与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。,第二节 吸光光度法及其仪器,1.目视比色法：比较透过光的强度 标准色阶：在相同条件下显色，目

5、视比较。 特点：灵敏度高，准确度低，不同人看，结果不同，不符合朗伯比尔定律也可用目视比色法，因为比较的是透过光。 2. 吸光光度法：与光电比色法的原理相同，只是二者获得单色光的方法不同，前者使用滤光片，后者使用光栅、棱镜，因而比光电比色法的准确度和选择性好。 3. 分光光度计及其基本部件： 光源单色器比色皿（吸收池）检测器显示器,（1）光源 : 钨丝灯:可见、红外 4001000nm氢灯或氘灯：紫外 160350nm （2）单色器： a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。 b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃棱镜:可见,石英棱镜:紫 外、可见。 c.光栅：在玻璃片或金属片上

6、刻划均匀的线，1200条/mm, 衍射、干涉原理。,（3）吸收池: 玻璃:可见, 石英:紫外、可见 （4）检测器:光电转换器件（光电管、光电倍增光，光电二极管阵列）。利用光电效应，光照产生光电流，测定光电流的大小。 （5）显示器: 检流计：72型。数字显示：722型。数字打印：UV-240,第三节 显色反应及其显色条件的选择,9.3.1 显色反应 9.3.2 显色条件的选择 9.3.3 测量波长和吸光度范围的选择 9.3.4 参比溶液的选择 9.3.5 标准曲线的制作,返回,9.3.1显色反应,1.定义：将待测组分转化成有色化合物的的反应。 M LML 2.要求: （1）选择性好； （2）灵敏

7、度高，104； （3）有色化合物ML要稳定，不分解； （4）ML的组成要一定（只ML无 MLn）； （5）ML与L颜色差别大,吸收峰波长差： 60nm. 3.显色剂：要满足以上要求。无机显色剂在光度分 中应用不多，这主要是因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高。在 分析化学中应用较多的是有机显色剂，有机显色剂及其产物与它们的分子结构有密切关系,返回,9.3.2显色条件的选择,1、 溶液的酸度：MLML（显色剂L存在酸效应L（H） a. 影响显色剂的溶度 b. 影响M的存在状态 c. 影响ML的组成和稳定性，如Fe3磺基水杨酸pH组成颜色 2-3 1：1 紫红 4-8 1：2 棕褐 8-1

8、0 1：3 黄色,返回,2.显色剂用量:显色剂过多有时会引起副反应，加入量要严格控制，可通过实验确定。 3.温度：通过实验确定温度范围，通常在室温下进行。 4.溶剂：一般螯合物在有机溶剂中溶解度大，提高显色反应的灵敏度。如Cu(SCN)42在水中大 部分离 解，几乎无色；在丙酮中呈蓝色。,5.显色时间：通过实验找出适宜的显色时间。 6.干扰组分：共存组分与显色剂生成有色络合物，正干扰；生成无色络合物，负干扰。 干扰的消除： a.制一定酸度，使干扰组分不生色。 b.掩蔽剂，与干扰组分生成无色物。 c.选择适当的波长。 d.选择适当的参比液 e.分离干扰组分,返回,9.3.3测量波长和吸光度范围的

9、选择,1. 测量波长的选择 (1)“最大吸收原则”：选择被测物质的最大吸收波 长的光作为入射光。(无干扰) (2)”吸收最大，干扰最小”：在最大波长处有其他 物质干扰时。 2.吸光度范围的选择：A:0.2-0.8（T为65%-15%） (相对误差较小),返回,9.3.4参比溶液的选择,1.M、L均无色，可用蒸馏水作参比。 2.L无色，M有色，可用不加显色剂的被测试液作参比溶液。 3.L有色，M无色，可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液。 4.L、M均有色，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液。 5.改变

10、加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除于扰。,返回,9.3.5标准曲线的制作,配制一系列标准溶液，作Ac曲线，待测组分的含量可以从标准曲线上查出。,返回,第四节 吸光度测量条件的选择,9-4-1 对朗白比耳定律的偏离 9-4-2 吸光度测量的误差,返回,9.4.1 对朗白比耳定律的偏离,1.由于非单色光引起的偏离,因物质对不同波长的光的吸收程度不同，而导致偏离,A 1=A 1-A 2 A 2=A 3-A 4 A 1 A 2 直线偏向 c 轴,所以：Beers Law 应在一定的浓度范围内使用 1 不等于2不等于3 A不等于bc A不与 c成线性关系,2.溶液本身的

11、化学和物理因素引起的偏离,(1)溶液介质不均匀引起的 (2)溶液中的副反应发生而引起的,例如 橙色 黄色 1max=350nm max=375nm 2max=450nm,等吸收点：335 和445的曲线相交处 此点两吸收物质的吸光度相等,9.4.2吸光度测量的误差,光度分析的准确度，由仪器本身决定的，对一台仪器来说读数误差T为定值。 一定的T，对应的c不同，相对误差c/c不同。 c小，T引起的c小，c/c大；c大，T引起的c大，c/c大。,相对误差：,返回,第五节 吸光光度法的应用,9-5-1 示差吸光光度法 9-5-2 双波长吸光光度法 9-5-3 弱酸和弱减解离常数的测定 9-5-4 络合

12、物组成的测定,返回,9.5.1 示差吸光光度法,一.标准曲线法测单一组分,1.选择合适的显色反应和显色条件 2.绘出被测组分的 吸收光谱曲线(用标液) 3.在max下测一系列标准溶液的A值，绘制工作曲线A-c 4.与工作曲线相同的方法，测未知物AX ， 从工作曲线上查cX,例1用Phen测微量Fe：,(1)c fe(标)= 100g/mL,10010-6 = =1.7910-3mol/L M 1000,b=1cm： VFe(标)(mL)：0.20，0.40，0.60，0.80，1.0/ 50mL容量瓶 A508：0.080，0.150，0.225，0.300，0.375,(2)试样水泥 50m

13、l显色与标准曲线方法相同，测A=0.770,例2称钢样0.500g，溶解MnO4-50mL容量瓶，摇匀，从中取5.00mL50mL容量瓶定溶，用2cm比色皿在525nm，=2235，测A=0.124，计算Mn%=？(Mn=54.94),解,A 0.124 c2= = = 2.7710-5mol/L b 22352,Mn c2 50 1000 Mn%= 100=0.152 5.00 0.500 50,返回,9.5.2双波长吸光光度法,1原理：当没有合适的参比溶液时可选择双波长吸 光光度法；广泛运用于环境试样和生物试 样的分析。 2应用： a.混浊试液中组分的测定； b.单组分的测定； c.两组分共存时的分别测定。,返回,9.5.3 弱酸和弱减解离常数的测定,HB = H+ B- 在某波长下，测量溶液吸光度（设酸HB和碱B均有吸收，液层厚度b=1cm）则,返回,9.5.4 络合物组成的测定,1.饱和法（又称摩尔比法） 固定一种组分（通常是金属离子M）的浓度，改变络合剂