吸光光度法物质对光的选择性吸收课件

1谢谢观赏2019-8-27 2.2.准确度较高准确度较高 一般吸光光度法的相对误差为一般吸光光度法的相对误差为2-2-5%5%，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量成分来说，还是比较满意的。量成分来说，还是比较满意的。3.3.操作简便，测定速度快操作简便，测定速度快 4.4.应用广泛应用广泛 几乎可以测定所有的无机离子和有几乎可以测定所有的无机离子和有机化合物。机化合物。2谢谢观赏2019-8-27一、光的基本性质一、光的基本性质 波长、频率与速度之间的关系为：波长、频率与速度之间的关系为：E=h=hc/E=h=hc/h h：普朗克常数，其值为：普朗克常数，其值为6.636.631010-34-34JsJs二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收 1.1.固体物质固体物质 如果物质对各种波长的光完全吸如果物质对各种波长的光完全吸收，则呈现收，则呈现黑色；黑色；如果完全反射，则呈现如果完全反射，则呈现白色；白色；如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰灰色；色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来决定。决定。3谢谢观赏2019-8-27 对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的分子或离子选择性的吸收某种颜色的光所引起的。的分子或离子选择性的吸收某种颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是无色无色透明的透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现的是与它吸收的光成互补色光被吸收，则溶液就呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。的颜色。（三）吸收曲线（吸收光谱）三）吸收曲线（吸收光谱）以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到的一条吸光度随波长变化的曲线。的一条吸光度随波长变化的曲线。4谢谢观赏2019-8-27 KMnOKMnO4 4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线 浓度浓度:abcd:abcd 5谢谢观赏2019-8-27一、朗伯一、朗伯-比耳定律比耳定律（一）朗伯（一）朗伯-比耳定律的推导比耳定律的推导 使用条件：使用条件：1.1.平行单色光平行单色光 2.2.垂直照射垂直照射 3.3.均匀、非散射的介质（固体、液体或气体）均匀、非散射的介质（固体、液体或气体）I I0 0：入射光的强度；：入射光的强度；I Ia a：吸收光的强度；：吸收光的强度；I It t：透过光的强度；：透过光的强度；I Ir r：反射光的强度：反射光的强度 I I0 0I Ir r+I+Ia a+I+It t logIlogI0 0/I=Kbc/I=Kbc 令：令：A=logIA=logI0 0/I /I A=KbCA=KbC 6谢谢观赏2019-8-27 A A：吸光度，：吸光度，K K：比例常数：比例常数 I/II/I0 0：为透光率，用：为透光率，用T T表示。表示。A=lg1/TA=lg1/T（二）吸收系数和桑德尔灵敏度（二）吸收系数和桑德尔灵敏度 1.1.吸收系数吸收系数 (1)(1)吸收系数吸收系数a a c c的单位为的单位为g/Lg/L，b b的单位为的单位为cmcm时时,K,K用用a a表示，称表示，称为吸收系数，其单位为为吸收系数，其单位为L/gcmL/gcm，这时朗伯，这时朗伯-比耳定比耳定律变为：律变为：A Aabcabc (2)(2)摩尔吸收系数摩尔吸收系数 c c的单位为的单位为mol/Lmol/L，b b的单位为的单位为cmcm，表示，称表示，称为摩尔吸收系数，其单位为为摩尔吸收系数，其单位为L/molcmL/molcm。A Abc bc 7谢谢观赏2019-8-27MMbcMbcMS33610001.0101010001 2.桑德尔灵敏度桑德尔灵敏度（gcmgcm-2-2）定义：当光度仪器的检测极限为定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001A=0.001时，时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量。质量。8谢谢观赏2019-8-273.3.标准曲线标准曲线 绘制：绘制：配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定条件下进行测定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度条件下进行测定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标作图。为横坐标作图。应用：应用：曲线的斜率为曲线的斜率为bb，由此可得到摩尔吸收系，由此可得到摩尔吸收系数数；也可根据未知液的；也可根据未知液的A Ax x,在标准曲线上查出未在标准曲线上查出未知液的浓度知液的浓度c cx x。二、引起偏离朗伯二、引起偏离朗伯-比耳定律的原因比耳定律的原因(一一)物理因素物理因素1.1.单色光不纯所引起的偏离单色光不纯所引起的偏离2.2.非平行入射光引起的偏离非平行入射光引起的偏离 9谢谢观赏2019-8-273 3介质不均匀性引起的偏离介质不均匀性引起的偏离（二）化学因素（二）化学因素1 1溶液浓度过高引起的偏离溶液浓度过高引起的偏离 当溶液浓度较高时，吸光物质的分子或离子当溶液浓度较高时，吸光物质的分子或离子间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能力。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范力。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范围内摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度之间围内摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度之间的线性关系被破坏。的线性关系被破坏。2.2.化学变化所引起的偏离化学变化所引起的偏离 溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了平衡浓度与分析浓度之间的正比关系。平衡浓度与分析浓度之间的正比关系。10谢谢观赏2019-8-27一、基本部件一、基本部件 光源光源 单色器（分光系统）单色器（分光系统）吸收池吸收池 检测系统和检测系统和 信号显示系统信号显示系统 （一）光源（一）光源 常用的光源为常用的光源为6-126-12伏伏低压钨丝灯，光源具有足够低压钨丝灯，光源具有足够的强度和稳定性。的强度和稳定性。11谢谢观赏2019-8-27（二）（二）单色器单色器（分光系统）（分光系统）单色器由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦镜单色器由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦镜和出射缝组成。和出射缝组成。（三）（三）吸收池吸收池（比色皿）（比色皿）比色皿为长方形，也有圆柱形的。一般厚度为比色皿为长方形，也有圆柱形的。一般厚度为0.50.5、1 1、2 2和和3 3厘米。厘米。（四）（四）检测系统检测系统(又叫光电转化器又叫光电转化器)常用的是硒光电池，对于波长为常用的是硒光电池，对于波长为500-600nm500-600nm的光的光线最灵敏。而对紫外线，红外线则不能应用。线最灵敏。而对紫外线，红外线则不能应用。光电管和光电倍增管用于较精密的分光光度计中。光电管和光电倍增管用于较精密的分光光度计中。具有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。具有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。12谢谢观赏2019-8-27 （五）信号显示系统（五）信号显示系统 现代分光光度计采用数字电压表、函数记录仪、现代分光光度计采用数字电压表、函数记录仪、示波器及数据处理台等。示波器及数据处理台等。二、吸光度的测量原理二、吸光度的测量原理 通过转换器将测得的电流或电压转换为对应的吸通过转换器将测得的电流或电压转换为对应的吸光度光度A A。测定步骤：测定步骤：1 1调节检测器零点，即仪器的机械零点。调节检测器零点，即仪器的机械零点。2 2应用不含待测组分的参比溶液调节吸光零点。应用不含待测组分的参比溶液调节吸光零点。3.3.待测组分吸光度的测定。待测组分吸光度的测定。13谢谢观赏2019-8-27三、分光光度计的类型（三、分光光度计的类型（721721、722722、751751型）型）(一一)单光束分光光度计单光束分光光度计 原理：原理：由光源由光源(钨丝灯或氢灯钨丝灯或氢灯)发出的光线由反射发出的光线由反射镜反射，使光线经狭缝的下半部，经准光镜进入单镜反射，使光线经狭缝的下半部，经准光镜进入单色器棱镜色散底，由准光镜将光聚焦于狭缝上半部色器棱镜色散底，由准光镜将光聚焦于狭缝上半部而射出，经液槽照射于光电管上。而射出，经液槽照射于光电管上。(二二)双光束分光光度计双光束分光光度计 14谢谢观赏2019-8-27一、显色反应及其条件的选择一、显色反应及其条件的选择（一）显色反应和显色剂（一）显色反应和显色剂 1.1.显色反应显色反应 将试样中被测组分转变成有色化合物的反应。将试样中被测组分转变成有色化合物的反应。显色反应：络合反应和氧化还原反应显色反应：络合反应和氧化还原反应(1)(1)选择性要好选择性要好(2)(2)灵敏度要高灵敏度要高(3)(3)对比度要大对比度要大(4)(4)有色化合物的组成要恒定有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳定化学性质要稳定(5)(5)显色反应的条件要易于控制。显色反应的条件要易于控制。15谢谢观赏2019-8-272.2.显色剂显色剂(1)(1)无机显色剂无机显色剂(2)(2)有机显色剂有机显色剂 （二）显色反应条件的选择（二）显色反应条件的选择 1.1.显色剂的用量显色剂的用量 M +R =MRM +R =MR (被测组分被测组分)()(显色剂显色剂)()(有色化合物有色化合物)2.2.溶液的酸度溶液的酸度 (1)(1)酸度对被测物质存在状态的影响酸度对被测物质存在状态的影响 (2)(2)酸度对显色剂浓度和颜色的影响酸度对显色剂浓度和颜色的影响 (3)(3)对络合物组成和颜色的影响对络合物组成和颜色的影响 16谢谢观赏2019-8-27 3.3.时间和温度时间和温度 4.4.有机溶剂和表面活性剂有机溶剂和表面活性剂 （1 1）溶剂影响络合物的离解度）溶剂影响络合物的离解度 （2 2）溶剂改变络合物颜色）溶剂改变络合物颜色 （3 3）溶剂影响显色反应的速度）溶剂影响显色反应的速度 5.5.共存离子的干扰及消除共存离子的干扰及消除 17谢谢观赏2019-8-27 （1 1）控制酸度）控制酸度（2 2）加入掩蔽剂）加入掩蔽剂（3 3）采用萃取光度法）采用萃取光度法 （4 4）在不同波长下测定两种显色配合物的吸光度）在不同波长下测定两种显色配合物的吸光度,对它们进行同时测定。对它们进行同时测定。（5 5）寻找新的显色反应）寻找新的显色反应 （6 6）分离干扰离子分离干扰离子 此外，还可以通过选择适当的测量条件，消除此外，还可以通过选择适当的测量条件，消除干扰离子的影响。干扰离子的影响。18谢谢观赏2019-8-27二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择（一）仪器测量误差（一）仪器测量误差 主要是指光源的发光强度不稳定，光电效应主要是指光源的发光强度不稳定，光电效应的非线性，电位计的非线性、杂散光的影响、滤的非线性，电位计的非线性、杂散光的影响、滤光片或单色器的质量差光片或单色器的质量差(谱带过宽谱带过宽)，比色皿的透，比色皿的透光率不一致，透光率与吸光度的标尺不准等因素。光率不一致，透光率与吸光度的标尺不准等因素。透射比读数误差透射比读数误差TT（绝对误差）与（绝对误差）与T T本身大本身大小无关，对于一台给定仪器基本上是常数，一般小无关，对于一台给定仪器基本上是常数，一般在在0.002-0.010.002-0.01之间，仅与仪器本身的精度有关之间，仅与仪器本身的精度有关19谢谢观赏2019-8-27bcTAln434.0Tbcln434.0TdTbdc434.0TTdTTTdTcdcErlg434.0ln。，AeTTTTTdTTTTTdTcdc小浓度测量的相对误差最时即吸光度故令434.0,368.001ln)ln()ln1()ln()ln()(122 20谢谢观赏2019-8-27（二）测量条件的选择（二）测量条件的选择 1.1.测量波长的选择测量波长的选择 “吸收最大，干扰最少吸收最大，干扰最少”原则原则 2.2.吸光度范围的控制吸光度范围的控制 吸光度在吸光度在0.15-0.800.15-0.80之间之间 3.3.参比溶液的选择参比溶液的选择 （1 1）当试液、试剂、显色剂均无色时，可用）当试液、试剂、显色剂均无色时，可用蒸馏蒸馏水水作参比液。作参比液。（2 2）试剂和显色剂均无色时，而样品溶液中其他离）试剂和显色剂均无色时，而样品溶液中其他离子有色时，应采用子有色时，应采用不加显色剂的样品溶液不加显色剂的样品溶液作参比液。作参比液。（3 3）试剂和显色剂均有颜色时，可将一份试液加入）试剂和显色剂均有颜色时，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，然后把显色剂、试剂均按操作手续加入，色剂作用，然后把显色剂、试剂均按操作手续加入，以此做参比溶液。以此做参比溶液。21谢谢观赏2019-8-27 一、定量分析一、定量分析（一）单组分的测定（一）单组分的测定1.1.一般方法一般方法 A-cA-c标准曲线法标准曲线法2.2.示差法：以浓度比试液示差法：以浓度比试液c cx x稍小的标准溶液稍小的标准溶液c cs s作参作参比，然后再测定试液的吸光度。比，然后再测定试液的吸光度。A As s=-lgT=-lgTs s=bc=bcs s A Ax x=-lgT=-lgTx x=bc=bcx x 实际测得吸光度实际测得吸光度A Af f为为 A Af f=A=Ax x-A-As s=b(c=b(cx x-c-cs s)=bc)=bc c cx x=c=cs s+c+c 示差法相对普通光度法提高测量准确度的原因示差法相对普通光度法提高测量准确度的原因是扩展了读数标尺。是扩展了读数标尺。22谢谢观赏2019-8-27yyxxyxyyxxyxbcbcAAAbcbcAAA2222211111,(二二)多组分的同时测定多组分的同时测定 同时测定一种试样中的多种组分的基础是吸同时测定一种试样中的多种组分的基础是吸光度具有光度具有加合性加合性，即总吸光度为各个组分吸光度，即总吸光度为各个组分吸光度的总和。的总和。二、络合物组成和酸碱离解常数的测定二、络合物组成和酸碱离解常数的测定（一）络合物组成的测定（一）络合物组成的测定 1.1.摩尔比法摩尔比法 设络合反应为设络合反应为 M +nRM +nRMRnMRn23谢谢观赏2019-8-27 固定金属离子固定金属离子M M的浓度，逐渐增加络合剂的浓的浓度，逐渐增加络合剂的浓度。得到度。得到RRMM为为1 1，2 2，33的一系列溶液的一系列溶液测定其吸光度，绘制曲线，用作图法求得络合比。测定其吸光度，绘制曲线，用作图法求得络合比。24谢谢观赏2019-8-272.2.等摩尔连续变化法等摩尔连续变化法 保持溶液中保持溶液中c cM M+c+cR R为常为常数，连续改变数，连续改变c cR R/c/cM M配制出配制出一系列溶液。分别测量吸一系列溶液。分别测量吸光度光度A A，以，以A A对对c cM M/(c/(cM M+c+cM M)作图，曲线折点对应的作图，曲线折点对应的c cR R/c/cM M值就等于络合比值就等于络合比n n。适用于络合比低、稳定适用于络合比低、稳定性较高的络合物。性较高的络合物。25谢谢观赏2019-8-27（二）酸碱离解常数的测定二）酸碱离解常数的测定 设有一设有一元弱酸元弱酸HBHB，按下式离解：，按下式离解：HB=HHB=H+B+B-K Ka a=B=B-HH+/HB/HB配制三种分析浓度配制三种分析浓度c=HB+Bc=HB+B-相等而相等而pHpH不同的溶液。不同的溶液。第一种溶液的第一种溶液的pHpH在在pKpKa a附近，此时溶液中附近，此时溶液中HBHB与与B B-共存，共存，用用1cm1cm的吸收池在某一定的波长下，测量其吸光度：的吸收池在某一定的波长下，测量其吸光度：BHBAAABHBBHBaaBaHBKHcKKHcHA26谢谢观赏2019-8-27第二种溶液是第二种溶液是pHpH比比pKpKa a低两个以上单位低两个以上单位的酸性溶的酸性溶液，此时弱酸几乎全部以液，此时弱酸几乎全部以HBHB型体存在，在上述波型体存在，在上述波长下测得吸光度长下测得吸光度第三种溶液是第三种溶液是pHpH比比pKpKa a高两个以上单位高两个以上单位的碱性溶的碱性溶液，此时弱酸几乎全部以液，此时弱酸几乎全部以B-B-型体存在，在上述波型体存在，在上述波长下测得吸光度长下测得吸光度cAcHBAHBHBHBHBHB/27谢谢观赏2019-8-27AAAApHpKHAAAAKHBBaBHBalgcAcBABBBBB/28谢谢观赏2019-8-27