吸光光度法分析

下一页返回退出分析化学第九章吸光光度法Spectrophotometry返回上一页下一页返回退出基本内容和重点要求掌握物质对光的选择性吸收、吸光度和透光度、朗伯—比耳定律及摩尔吸光系数等知识；了解比色分析和分光光度法的特点、基本原理、仪器构造和各部件的作用；学习显色反应和显色条件的选择；理解分光光度法定量分析中的各种影响因素。返回上一页下一页返回退出第九章吸光光度法§9.1吸光光度法基本原理§9.2目视比色法及光度计的基本部件§9.3显色反应及显色条件的选择§9.4吸光度测量条件的选择§9.5吸光光度法的应用示例返回上一页下一页返回退出§9.1吸光光度法基本原理一、方法依据及分类二、方法特点三、光的基本性质四、物质对光的选择性吸收五、光的吸收基本定律——朗伯－比耳定律六、偏离比耳定律的原因返回上一页下一页返回退出一、方法依据及分类基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，包括比色法、可见及紫外光度法及红外光谱法等。比色分析法通过目视比较颜色的深浅来测定物质的浓度。吸光光度法使用光度计测定的方法。返回上一页下一页返回退出二、方法特点灵敏度高、选择性好准确度较高应用广泛仪器简单、操作简便、分析快速返回上一页下一页返回退出三、光的基本性质1.光的波动性和微粒性2.电磁波谱图3.单色光与复合光4.互补色光返回上一页下一页返回退出1.光的波动性和微粒性-110scm103----Hz----nm----光速，真空中频率，为单位以波长，在紫外－可见区ccsJ106.625-Plank---J----34-常数，光子的能量，hEchhE返回上一页下一页返回退出2.电磁波谱图波长/nm10-1110102400760103104105106107108光谱名称X－射线紫外光可见光红外光微波跃迁类型内层电子中层、外层电子外层电子分子振动或转动分子转动分析方法X－射线光谱法紫外光度法比色及可见光度法红外光谱法微波光谱法Ultraviolet－VisibleSpectrophotometry返回上一页下一页返回退出3.单色光与复合光单色光：具有同一波长的光复合光：不同波长组成的光可见光的波长大约在400～760nm之间，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成，各种光具有一定的波长范围。返回上一页下一页返回退出4.互补色光如果把适当颜色的两种色光按一定强度比例混合，可以组成白光，这两种色光称为互补色光。返回上一页下一页返回退出四、物质对光的选择性吸收1.物质颜色和吸收颜色的关系2.双原子分子能级示意图3.吸收光谱图4.分析依据返回上一页下一页返回退出1.物质颜色和吸收颜色的关系白光KMnO4紫色返回上一页下一页返回退出表9-1物质颜色和吸收颜色的关系物质颜色吸收光颜色波长范围/nm黄绿紫400～450黄蓝450～480橙绿蓝480～490红蓝绿490～500紫红绿500～560紫黄绿560～580蓝黄580～600绿蓝橙600～650蓝绿红650～750返回上一页下一页返回退出152.双原子分子能级示意图AV''43210V'43210BJ'420返回上一页下一页返回退出3.吸收光谱图400450500550600650/nmA0.80.60.40.2最大吸收波长max返回上一页下一页返回退出4.分析依据定性分析：最大吸收波长max定量分析：吸光度大小400450500550600650/nmA0.80.40.60.212返回上一页下一页返回退出五、光的吸收基本定律——朗伯－比耳定律1.透光率与吸光度2.朗伯－比耳定律3.吸光系数、摩尔吸光系数4.吸光度的加合性返回上一页下一页返回退出1.透光率T与吸光度AI0IrIaItTIIAIITIIIIIIItttartalglg0000透光率或透射比吸光度TransmittanceandAbsorptivity返回上一页下一页返回退出0102030405060708090100T%1.00.70.60.50.40.30.20.10.050A∞AttTTTIIAIIT10lg1lglg00透光率T与吸光度A的关系返回上一页下一页返回退出2.朗伯—比耳定律Lambert-Beer’sLawKbcAA－吸光度K－比例常数，与吸光物质的性质、入射光波长、温度等有关b－液层厚度，cmc－溶液的浓度，molL-1或gL-1返回上一页下一页返回退出3.吸光系数、摩尔吸光系数吸光系数a：摩尔吸光系数：关系：＝MaKbcAabcAc－gL-1b－cma=A/(bc)，L·g-1·cm-1bcAc－molL－1b－cm=A/(bc)，L·mol-1·cm-1返回上一页下一页返回退出例150mL比色管中，加入含有0.025mg的Fe2+溶液，加入邻二氮菲显色剂，用水稀释至50mL，用2cm比色池，在分光光度计上测得吸光度A=0.190，计算摩尔吸光系数？解：4-110.1901.110(Lmolcm)0.025255.8550Abc返回上一页下一页返回退出4.吸光度的加合性多组分体系中nnnbcbcbcAAAA......221121返回上一页下一页返回退出六、偏离比耳定律的原因1.标准曲线（校正曲线）2.非单色光引起的偏离3.化学因素引起的偏离4.介质不均匀引起的偏离返回上一页下一页返回退出Standardcurve，calibratedcurve，workingcurve1.标准曲线（校正曲线）A0.500.400.300.200.1002.04.06.08.010mg/mLKbcA返回上一页下一页返回退出A0.500.400.300.200.1002.04.06.08.010mg/mL正偏离负偏离返回上一页下一页返回退出2.非单色光引起的偏离目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的复合光，物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯－比耳定律的偏离。克服非单色光引起的偏离的措施：使用比较好的单色器；人射光波长选择在被测物质的最大吸收处；测定时应选择适当的浓度范围。返回上一页下一页返回退出3.化学因素引起的偏离溶液中的吸光物质常因解离、络合、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化而改变其浓度，因而导致偏离朗伯—比耳定律。在分析测定中，要控制溶液的条件，使被测组分以一种形式存在，以克服化学因素所引起的对朗伯－比耳定律的偏离。返回上一页下一页返回退出4.介质不均匀引起的偏离溶液不均匀时，入射光通过溶液后，有一部分因散射现象而损失，使透射比减少，实测吸光度增加，使标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲（正偏离）。在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊。返回上一页下一页返回退出§9.2目视比色法及光度计的基本部件一、目视比色法二、光度计的基本部件三、方法比较返回上一页下一页返回退出一、目视比色法（Colorimetry）方法依据用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法。12481632x返回上一页下一页返回退出方法特点优点仪器简单、操作简便，适宜于大批试样的分析。灵敏度高，因为是在复合光－白光下进行测定，故某些显色反应不符合朗伯－比耳定律时，仍可用该法进行测定。缺点准确度不高，标准系列不能久存，需要在测定时临时配制。返回上一页下一页返回退出二、光度计的基本部件1.光源2.单色器3.吸收池4.检测系统返回上一页下一页返回退出1.光源在可见光和近红外光区，常用钨灯或碘钨灯作光源，它们辐射320－2500nm波长的光；在近紫外区，常使用氢灯或氘灯，它们能辐射180－375nm波长的光。光源单色器检测系统吸收池返回上一页下一页返回退出2.单色器滤光片－由有色玻璃片制成，只允许和它颜色相同的光通过，得到的是近似的单色光。棱镜－用光学玻璃或石英制成，光通过棱镜发生折射而色散。光栅－光通过光栅发生衍射和干涉现象而分光。光源单色器检测系统吸收池返回上一页下一页返回退出3.吸收池也称比色皿，用于盛吸收溶液；由无色透明的光学玻璃或石英制成；液层厚度为0.5、1、2、3cm等的一套长方形或圆柱形比色皿。光源单色器检测系统吸收池返回上一页下一页返回退出4.检测系统硒光电池或光电管作检测器，检流计作读数装置。另可配置记录仪、数字显示器及计算机等。光源单色器检测系统吸收池返回上一页下一页返回退出双光束紫外分光光度计上一页下一页返回退出三、方法比较方法比较目视比色法吸光光度法分光装置无棱镜或光栅检测系统肉眼光电管或光电倍增管特点不需仪器、操作简便、准确度差。入射光单色性强、灵敏度高、准确度好。返回上一页下一页返回退出§9.3显色反应及显色条件的选择一、显色反应二、显色反应的选择三、显色条件的选择四、显色剂返回上一页下一页返回退出一、显色反应（Colorreaction）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。返回上一页下一页返回退出二、显色反应的选择灵敏度高，有色物质的ε应大于104；选择性好，干扰少，或干扰容易消除；有色化合物的组成恒定，化学性质稳定，至少保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定；显色剂在测定波长处无明显吸收，即显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，要求两者的吸收峰波长之差Δλ（称为对比度）大于60nm。返回上一页下一页返回退出三、显色条件的选择1.显色剂用量2.酸度3.显色温度4.显色时间5.干扰的消除6.溶剂返回上一页下一页返回退出1.显色剂的用量M+R=MR（被测组分）（显色剂）（有色络合物）为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但有些显色反应，显色剂加入太多，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。返回上一页下一页返回退出cA0cA0cA0123返回上一页下一页返回退出2.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制作pH与吸光度关系曲线确定pH范围。pHA0返回上一页下一页返回退出3.显色温度显色反应大多在室温下进行，有些显色反应需加热至一定温度完成；有些有色物质温度偏高时易分解；制作温度与吸光度关系曲线确定显色温度范围。返回上一页下一页返回退出4.显色时间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；制作吸光度-时间曲线确定适宜时间。返回上一页下一页返回退出tA0tA0tA0123返回上一页下一页返回退出5.干扰的消除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；干扰物质在测量条件下从溶液中析出，便溶液变混浊，无法准确测定溶液的吸光度。返回上一页下一页返回退出干扰的消除加入络合掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂，使干扰离子形成无色络合物或无色离子；选择适当的显色条件以避免干扰；选择适当的光度测量条件；分离干扰离子。返回上一页下一页返回退出6.溶剂有机溶剂降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。如在Fe(SCN)3的溶液中加入丙酮颜色加深；还可能提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成等。返回上一页下一页返回退出四、显色剂1.无机显色剂2.有机显色剂3.多元络合物返回上一页下一页返回退出1.无机显色剂无机显色剂不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高，目前应用不多。如用KSCN显色测铁、钼、钨和铌；用钼酸铵显色测硅、磷和钒等。返回上