福建专升本无机与分析化学第十一章吸光光度分析法

第十一章吸光光度分析法一、概述吸光光度法:依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。主要有:•红外吸收光谱：吸收光波长范围2.51000m,主要用于有机化合物结构鉴定。•紫外吸收光谱：吸收光波长范围200400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。•可见吸收光谱：吸收光波长范围400750nm，主要用于有色物质的定量分析1、光的性质光是一种电磁波。可见光：人的眼睛能感觉到的波长范围在400～760nm的光单色光：只具有一种波长的光互补色光：如果将两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合，可以得到白光，通常将这两种颜色的单色光2、物质对光的选择性吸收：当一束白光通过某溶液时，如果溶液对各种颜色的光均不吸收，则溶液是无色的；如果溶液只吸收了白光中一部分波长的光，而其余的光都透过溶液，则溶液呈现出透过光的颜色即呈现出吸收光的互补色光的颜色例如，CuSO4溶液选择性地吸收了白光中的黄色光而呈现蓝色；KMnO4溶液选择性地吸收了白光中的绿色光而呈现紫红色。3、吸收光谱物质的光吸收曲线或吸收光谱:以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到的曲线最大吸收波长（maximumabsorption）：对应于光吸收程度最大处的波长称最大吸收波长，以λ最大或λmax表示由图可见：•在可见光范围内，KMnO4水溶液对不同波长的光的吸收情况不同•四条曲线的最大值均出现在525nm波长处，即KMnO4水溶液的最大吸收波长λmax=525nm，不随浓度的变化而改变，且不同浓度KMnO4水溶液的吸收光谱形状是完全相似的。•不同浓度的同种物质的溶液，在一定波长处吸光度随溶液浓度的增加而增大。二、光吸收基本定律1、朗伯一比耳定律透光率或透光度T:透过光强度It与入射强度I0之比T=It/I0溶液的透光率愈大，表示它对光的吸收愈小；相反，透光率愈小，表示它对光的吸收愈大。吸光度A的定义为：A=lg（I0/It）=lg1/T=-lgT显然，A大，则吸收程度大，A小则吸收程度小。朗伯一比耳定律：当一束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浓度及液层厚度成正比其数学表达式：A=kbcA为吸光度；b为液层厚度，单位是cm；c为溶液浓度；k为比例常数，它与入射光的波长、有色物质的性质和溶液的温度等有关。2、吸光系数与摩尔吸光系数当c的单位为g·L-1时，比例常数k以a表示，称为吸光系数，单位为L·g-1·cm-1此时，朗伯比尔定律变为A=abc当c的单位为mol·L-1时，k以ε表示，称为摩尔吸光系数,单位为L·mol-1·cm-1这时，朗伯比耳定律变为：A=εbc例有浓度为1.610-5mol·L-1的有色溶液，在430nm处的摩尔吸光系数为3.3104L·mol-1·cm-1，液层厚度为1.0cm，计算其吸光度和透光率解：例用邻二氮菲光度法测定铁。已知Fe2+浓度为1000μg·L-1，液层厚度为2.0cm，在波长510nm处测得吸光度为0.38，计算摩尔吸光系数。解：三、分光光度计分光光度计的主要组成部件：•光源6～12V钨丝灯•单色器由狭缝、色散元件及透镜组成•吸收池（也称比色皿）由光学玻璃或石英玻璃制成（紫外光必须采用石英池）•检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管•显示记录系统四、偏离朗伯-比耳定律•非单色光引起的偏离；•介质不均匀引起偏离；•因吸光物质离解、缔合等导致偏离15116Lmol108.1molg85.55Lg100001ccbA53.0Lmol106.1cm0.1cmmolL103.315114%3030.0101053.0AT%3030.0101053.0AT11415cmmolL101.1Lmol108.1cm0.238.0cbA五、测量条件的选择•选择合适的入射波长最大吸收波长•控制适当的读数范围0.2～0.8•选择适当的参比溶液（空白溶液）若样品溶液、试剂、显色剂均无色时，可用溶剂作参比（溶剂空白）；若显色剂或其它试剂是有色的，应选用不加待测液的试剂溶液作参比（试剂空白）；如果试剂是无色的，而被测试液中存在其它有色离子，则选用不加显色剂的被测试液作参比（试液空白）六、显色反应及其影响因素1、显色反应显色反应：将被测组分转变成有色化合物的反应显色剂：显色反应中所加入的试剂2、影响显色反应的因素•显色剂用量吸光度A与显色剂用量CR的关系会出现如图所示的几种情况。选择曲线变化平坦处。•溶液的酸度在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的pH范围•显色温度•显色时间•溶剂加入适量的有机溶剂或用有机溶剂萃取，可以使有色化合物颜色加深，提高显色反应的灵敏度