朗伯比尔定律ppt课件

Company LogoCompany Logo第七章第七章 吸光光度法吸光光度法主讲教师：鲁主讲教师：鲁 静静第七章 吸光光度法主讲教师：鲁 静 光学分析法概述主要主要内内容容1 基本原理2 显色反应及显色条件的选择 3 测量条件的选择4 目视比色与分光光度计5 吸光光度法应用 62 光学分析法概述主要内容1 基本原理2 显色反应及显色条件的一、电磁辐射的基本特性一、电磁辐射的基本特性一.电磁辐射的二象性（波动性和微粒性）光是一种电磁波，具有光是一种电磁波，具有波动性波动性。电磁波可以用周期。电磁波可以用周期T(s)、频率、频率(Hz)、波长、波长(nm)和波数和波数（cm-1）等参数描述。它们之间的关系）等参数描述。它们之间的关系为：为：=1/T=c/=1/=/c光具有光具有 微粒性微粒性，光是由光子组成的，光子具有能量，其能量与频，光是由光子组成的，光子具有能量，其能量与频率或波长的关系为：率或波长的关系为：E=h=h c/由以上公式可知：由以上公式可知：不同波长的光能量不同，波长越长，能量越小，不同波长的光能量不同，波长越长，能量越小，波长越短，能量越大。波长越短，能量越大。第一节第一节.光学分析法概述光学分析法概述V=3一、电磁辐射的基本特性一.电磁辐射的二象性（波动性和微粒性）波谱名称波长范围分 析 方 法 射 线0.0050.17 nm中子活化分析,莫斯鲍尔谱法X 射 线0.110 nmX射线光谱法远 紫 外10200 nm真空紫外光谱法近 紫 外200380 nm紫外光谱法可 见 光380750 nm比色法,可见吸光光度法近 红 外0.752.5 m红外光谱法中 红 外2.550 m红外光谱法远 红 外501000 m红外光谱法微 波11000 mm微波光谱法射 频11000 m核磁共振光谱法二、电磁辐射区二、电磁辐射区4波谱名称波长范围分 析 方 法 射 线0.0050v吸光光度法：基于物质对上述区间光的吸收而建吸光光度法：基于物质对上述区间光的吸收而建立起来的分析方法。立起来的分析方法。吸光光度法吸光光度法吸光光度法吸光光度法比色法比色法比色法比色法红外吸收光谱法红外吸收光谱法红外吸收光谱法红外吸收光谱法紫外紫外紫外紫外-可见吸光光度可见吸光光度可见吸光光度可见吸光光度5吸光光度法：基于物质对上述区间光的吸收而建立起来的分析方法。比色分析法比色分析法：利用比较待测溶液本身颜色或者加入试剂后呈现的颜：利用比较待测溶液本身颜色或者加入试剂后呈现的颜色的深浅来测定溶液中待测物质的浓度的方法。色的深浅来测定溶液中待测物质的浓度的方法。目视比色法目视比色法 光电比色法光电比色法 吸光光度法吸光光度法：应用分光光度计，根据物质对不同波长单色光的吸收：应用分光光度计，根据物质对不同波长单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法，也叫分光光度程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法，也叫分光光度法。可见分光光度法（380-750nm）紫外分光光度法（200-380nm）红外分光光度法（3103-3104nm）6 6吸光光度法的特点吸光光度法的特点具有较高的灵敏度，适用于微量分析具有较高的灵敏度，适用于微量分析1准确度较高，一般相对误差为准确度较高，一般相对误差为25%。2分析速度快，设备简单，操作简便。分析速度快，设备简单，操作简便。3应用广泛，也适用于化学平衡研究应用广泛，也适用于化学平衡研究47吸光光度法的特点具有较高的灵敏度，适用于微量分析1准确度较高v问题问题1：硫酸铜溶液时什么颜色的？：硫酸铜溶液时什么颜色的？v问题问题2：蓝色的硫酸铜溶液放在钠光灯下呈现什么颜色？：蓝色的硫酸铜溶液放在钠光灯下呈现什么颜色？v问题问题3：放在暗处，会有什么现象？：放在暗处，会有什么现象？溶液的溶液的颜色色Diagram 2Diagram3Diagram 2Diagram 3光照及光照及组成成物物质本本质第二节第二节.吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理8问题1：硫酸铜溶液时什么颜色的？溶液的颜色DiagramD一一.单色光、复合光和互补光单色光、复合光和互补光 单色光单色光：具有相同波长的光。：具有相同波长的光。复复合合光光：含含有有多多种种波波长长的的的的光光。例例如如：阳阳光光和和白白炽炽灯灯发发出出 的光均为复合光。的光均为复合光。可可见见光光：指指人人的的眼眼睛睛所所能能感感觉觉到到的的光光，包包括括的的波波长长范范围围为为：380750nm。互互补补光光：将将两两中中适适当当颜颜色色的的光光按按一一定定的的强强度度比比例例混混合合，如如果果能形成白光，则这两种光称为互补光。能形成白光，则这两种光称为互补光。9一.单色光、复合光和互补光 9红650 760绿蓝橙600 650蓝黄580 600紫黄绿560 580红紫绿500 560红蓝绿490 500橙绿蓝480 490黄蓝450 480黄绿紫400 450互补光颜色/nm蓝绿不同颜色的可见光波长范围及其互补光：不同颜色的可见光波长范围及其互补光：10红650 760绿蓝橙600 650蓝黄580 白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝1.物质颜色的产生物质颜色的产生 物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。性吸收而产生的。二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收11白光青蓝青绿黄橙红紫蓝1.物质颜色的产生 物 一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构有关有关,而而溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点(离子离子或分子或分子)选择性地吸收某种颜色的光而引起的。选择性地吸收某种颜色的光而引起的。当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎全全部被吸部被吸收收，则溶液呈黑色。，则溶液呈黑色。如果入射光如果入射光全部透过全部透过（不吸收），则溶液无色透明。（不吸收），则溶液无色透明。如果对某种色光产生如果对某种色光产生选择性吸收选择性吸收，则溶液呈现透射光的颜，则溶液呈现透射光的颜色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。12 一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结溶液的颜色与光吸收的关系溶液的颜色与光吸收的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光复合光复合光13溶液的颜色与光吸收的关系完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表例如：例如：硫酸铜溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以硫酸铜溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。（？）呈现蓝色。（？）KMnO4溶液能选择吸收了白光中的绿光，与绿色光溶液能选择吸收了白光中的绿光，与绿色光互补的紫色光因未被吸收而透过溶液，所以互补的紫色光因未被吸收而透过溶液，所以KMnO4溶液溶液呈现紫色。呈现紫色。练习：练习：K2Cr2O4 是什么颜色的？为什么？是什么颜色的？为什么？某溶液呈现红色，是因为什么？某溶液呈现红色，是因为什么？14例如：1415152.物质的吸收光谱曲线物质的吸收光谱曲线用用不不同同波波长长(400-750nm)的的光光，照照射射某某一一吸吸光光物物质质的的溶溶液液；测测吸吸光光度度(A)，以以波波长长 为为横横坐坐标标，吸吸光光度度A为为纵纵坐坐标标得得到到的的一一条条曲曲线线，直直观观地地表表示示出出物物质质对对光光的的吸吸收收特特征征。它它反反映映某某溶溶液液对对不不同同波波长长单单色色光光的的吸吸收收程程度度。在在最最大大吸吸收收波波长长处处测测定定吸吸光光度，则灵敏度最高。度，则灵敏度最高。不不同同物物质质吸吸收收光光谱谱的的形形状状以以及及 max 不不同同 定定性性分分析析的的基础。基础。同同一一物物质质，浓浓度度不不同同时时，吸吸收收光光谱谱的的形形状状相相同同，Amax 不不同同定量分析定量分析的基础。的基础。162.物质的吸收光谱曲线用不同波长(400-750nm)的KMnO4 的吸收曲线的吸收曲线17KMnO4 的吸收曲线17吸收曲线吸收曲线(absorption spectrum)的讨论的讨论1）同同一一种种物物质质对对不不同同波波长长光光的的吸吸光光度度不不同同。吸吸光光度度最最大大处处对对应应的波长称为最大吸收波长的波长称为最大吸收波长(max)2）同同一一物物质质不不同同浓浓度度的的溶溶液液，光光吸吸收收曲曲线线形形状状相相似似，其其最最大大吸吸收收波波长长不不变变；但但在在一一定定波波长长处处吸吸光光度度随随溶溶液液的的浓浓度度的的增增加加而而增增大大。这这个个特特性性可可作作为为物物质质定定量量分分析析的的依依据据。在在实实际际测测定定时时，只只有有在在max处处测测定定吸吸光光度度，其其灵灵敏敏度度最最高高，因因此此，吸吸收收曲曲线线是吸光光度法中选择测量波长的依据。是吸光光度法中选择测量波长的依据。3）不不同同物物质质吸吸收收曲曲线线的的形形状状和和最最大大吸吸收收波波长长均均不不相相同同。光光吸吸收收曲线与物质特性有关，故据此可作为物质定性分析的依据。曲线与物质特性有关，故据此可作为物质定性分析的依据。18吸收曲线(absorption spectrum)的讨论183.分子吸收光谱产生的机理分子吸收光谱产生的机理v紫外紫外-可见吸收光谱产生的机理：可见吸收光谱产生的机理：v 光子作用于物质分子时，如果光子的能量与物质分子光子作用于物质分子时，如果光子的能量与物质分子的电子能级间的能级差满足：的电子能级间的能级差满足：v E=h v 光子将能量传递给物质分子，分子获得能量可发生电光子将能量传递给物质分子，分子获得能量可发生电子能级的跃迁。在光吸收过程中基于分子中电子能级的跃子能级的跃迁。在光吸收过程中基于分子中电子能级的跃迁而产生的光谱，称为紫外迁而产生的光谱，称为紫外-可见吸收光谱（或电子光谱）。可见吸收光谱（或电子光谱）。193.分子吸收光谱产生的机理紫外-可见吸收光谱产生的机理：19三、光吸收的基本定律三、光吸收的基本定律1.透射比和吸光度透射比和吸光度 当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱会减弱。I0 =Ia +It入射光强度入射光强度吸收光强度吸收光强度透过光强度透过光强度20三、光吸收的基本定律1.透射比和吸光度 I0 透光度透光度T（透射比）（透射比）Transmittance定义透光度：定义透光度：T 取值为取值为0.0 1.0全部吸收全部吸收 全部透射全部透射 A=lg(1/T)=-lgT吸光度吸光度A (Absorbance）A 取值为取值为 0.0 全部透射全部透射全部吸收全部吸收二者关系为二者关系为：定义吸光度定义吸光度：21透光度T（透射比）Transmittance定义透光度：T朗伯朗伯-比尔比尔定律定律A=Kbc如果吸收池的液层厚度一如果吸收池的液层厚度一定，则吸光度与溶液浓度定，则吸光度与溶液浓度成正比：成正比：A=K2c 如果溶液的浓度一定，光如果溶液的浓度一定，光的吸收程度与液层的厚度的吸收程度与液层的厚度成正比：成正比：A=K1b朗伯定律朗伯定律1760比尔定律比尔定律185222朗伯-比尔如果吸收池的液层厚度一定，则吸光度与溶液浓度成正比 朗伯朗伯-比尔定律：比尔定律：当一束平行单色光通过均匀的，透明的吸光物质的稀溶液时，当一束平行单色光通过均匀的，透明的吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度和液层厚度乘积成正比，即溶液的吸光度与吸光物质浓度和液层厚度乘积成正比，即 A=bc 式中比例常数式中比例常数与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。素有关。c c为吸光物质浓度，为吸光物质浓度，b b为透光液层厚度。为透光液层厚度。K K可用可用a a（吸光系数）或（吸光系数）或（摩尔吸光系数）表示。（摩尔吸光系数）表示。朗伯朗伯-比尔定律是紫外比尔定律是紫外-可见分光光度法的理论基础。可见分光光度法的理论基础。2.朗伯朗伯-比尔定律比尔定律23 朗伯-比尔定律：2.朗伯-比尔定律23v朗朗伯伯比比尔尔定定律律不不仅仅适适用用于于溶溶液液，也也适适用用于于均均匀匀的的气气体体、固固体体状状态态，是是各各类类光光吸吸收收的的基基本本定定律律，也也是是各各类类分分光光光光度度法进行定量分析的依据。法进行定量分析的依据。v朗伯朗伯-比尔定律的应用条件：比尔定律的应用条件：v1)必须使用单色光：应选用必须使用单色光：应选用 max处测定；处测定；v2)吸收发生在均匀的介质；吸收发生在均匀的介质；v3)吸收过程中，吸收物质互相不发生作吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。24朗伯比尔定律不仅适用于溶液，也适用于均匀的气体、固体状态，比例常数的取值与浓度的单位有关比例常数的取值与浓度的单位有关 比例常数比例常数比例常数比例常数入射光波长入射光波长入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质物质的性质物质的性质温度温度温度温度A=kb c当当c的单位用的单位用molL-1时，时，比例常数比例常数比例常数比例常数用用表示表示,称为摩尔吸光系数称为摩尔吸光系数 A b c a 的单位的单位:Lg-1cm-1 的单位的单位:Lmol-1cm-1=MaM物质的摩尔质量物质的摩尔质量当当c的单位为的单位为gL-1时，时，比例常数比例常数比例常数比例常数用用a 表示，称为质量吸光系数表示，称为质量吸光系数 Aa b 3.吸光系数吸光系数25比例常数的取值与浓度的单位有关 比例常数入射光波长物质的性质v摩尔吸光系数的物理意义：摩尔吸光系数的物理意义：v 单位浓度的溶液（单位浓度的溶液（1mol/L）液层厚度为）液层厚度为1cm时，时，在一定波长下物质对光的吸收程度。在一定波长下物质对光的吸收程度。v（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。v（2）不随浓度）不随浓度c和液层厚度和液层厚度b的改变而改变。的改变而改变。v 在温度和波长等条件一定时，在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；质有关，与待测物浓度无关；v（3）同一吸光物质在不同波长下的）同一吸光物质在不同波长下的值是不同的。在最大值是不同的。在最大吸收波长吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以max表示表示 v max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力表明了该吸收物质最大限度的吸光能力。26摩尔吸光系数的物理意义：26va或或反反映映吸吸光光物物质质对对光光的的吸吸收收能能力力，也也反反映映用用吸吸光光光光度度分分析析法法的的灵灵敏敏度度。越越大大，表表示示改改物物质质对对某某波波长长的的光光的的吸吸收收能能力力越越强强，测测定定的的灵灵敏敏度度也也就就越越高高。因因此此测测定定时时，为为了了提提高高分分析析灵灵敏敏度度，通通常常选选择择摩摩尔尔吸吸光光系系数数大大的的有有色色化化合合物物进进行测定，选择具有最大行测定，选择具有最大值波长的光做入射光。值波长的光做入射光。v例例如如，用用铜铜试试剂剂测测定定钢钢，436=12800；而而用用双双硫硫腙腙测测定铜，定铜，495=158000，灵敏度较前者高很多。，灵敏度较前者高很多。v例题讲解例题讲解27a或反映吸光物质对光的吸收能力，也反映用吸光光度分析法的灵3.吸光度的加和性吸光度的加和性 朗伯朗伯-比尔定律不仅适用于紫外光、可见光，比尔定律不仅适用于紫外光、可见光，也适用红外光；在同一波长下，各组分吸光度具也适用红外光；在同一波长下，各组分吸光度具有加和性有加和性 A=A1+A2+An283.吸光度的加和性 朗伯-比尔定律不仅适用于紫吸光度吸光度(A)、透光率、透光率(T)与浓度与浓度(c)的关系的关系ATcA=kbc线性关系线性关系指数关系指数关系A=kbc29吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系ATcA=kbv4.4.偏离吸收定律的主要因素偏离吸收定律的主要因素 在在实实际际工工作作中中，经经常常发发现现标标准准曲曲线线向向浓浓度度轴轴弯弯曲曲的的情情况况，称称为为偏偏离离朗朗伯伯-比比尔尔定定律律。引引起起偏偏离离的的原原因因较较多多，有有来自仪器方面的，有来自溶液方面的。来自仪器方面的，有来自溶液方面的。304.偏离吸收定律的主要因素30v（1）入射光非单色光引起的偏离）入射光非单色光引起的偏离v朗伯朗伯-比耳定律只适用于单色光，但所用的入射光多比耳定律只适用于单色光，但所用的入射光多是复合光，因而导致对朗伯是复合光，因而导致对朗伯-比尔定律的偏离。比尔定律的偏离。v设检测器（光电池或光电管）对两种波长的光的灵敏设检测器（光电池或光电管）对两种波长的光的灵敏度相同，则可以证明：度相同，则可以证明：1与与2 相差愈大，吸收池愈厚，则相差愈大，吸收池愈厚，则偏离愈严重。偏离愈严重。v入射光的波长范围窄，偏离朗伯入射光的波长范围窄，偏离朗伯-比尔定律的程度小。比尔定律的程度小。选择最大吸收波长的入射光，不仅有较高的灵敏度，偏离选择最大吸收波长的入射光，不仅有较高的灵敏度，偏离朗伯朗伯-比尔定律的程度较小。比尔定律的程度较小。31（1）入射光非单色光引起的偏离31v（2）溶液的化学和物理因素引起的偏离）溶液的化学和物理因素引起的偏离v由于介质不均匀性引起的偏离：当被测试液是胶体由于介质不均匀性引起的偏离：当被测试液是胶体溶液、乳浊液或悬浮物质时，部分入射光还因散射现象而溶液、乳浊液或悬浮物质时，部分入射光还因散射现象而损失，导致实测吸光度增加，产生正偏差。损失，导致实测吸光度增加，产生正偏差。v由于溶液中的化学反应引起的偏离：由于溶液中的化学反应引起的偏离：溶液中的吸光溶液中的吸光物质常因离解、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变物质常因离解、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化而改变其浓度，导致偏离朗伯化而改变其浓度，导致偏离朗伯-比尔定律。比尔定律。v（3 3）比尔定律的局限性引起的偏离比尔定律的局限性引起的偏离v 比尔定律有个局限性，只适用于浓度小于比尔定律有个局限性，只适用于浓度小于0.01mol/l的稀溶液。的稀溶液。32（2）溶液的化学和物理因素引起的偏离32第三节第三节 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择一、显色反应及要求一、显色反应及要求 1.显色反应：显色反应：在分光光度分析中，将试样中的待测组分在分光光度分析中，将试样中的待测组分转变成有色化合物的反应叫转变成有色化合物的反应叫显色反应显色反应。显色反应一般分为两大类：一类是配位反应；另一类是氧显色反应一般分为两大类：一类是配位反应；另一类是氧化还原反应。化还原反应。Fe3 SCN=FeSCN；Mn2 5e 4H2O=MnO4 8H在这两类反应中，用得较多的是在这两类反应中，用得较多的是配位反应配位反应。33第三节 显色反应及显色条件的选择一、显色反应及要求 灵敏度高。对显色反色反应的要求：的要求：1选择性好,干扰少。2 生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定。3 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大。4 显色条件要易于控制，以保证有较好的再现性。534灵敏度高。对显色反应的要求：1选择性好,干扰少。2 生成的二二.显色条件的选择显色条件的选择影响因素影响因素M +R MROH-M（OH）nH+HnR酸度酸度显色剂用量显色剂用量温度温度显色时间显色时间溶剂溶剂溶液中共存离子溶液中共存离子35二.显色条件的选择影响因素M +酸度对显色反应的主要影响：酸度对显色反应的主要影响：1 1）当酸度不同时，同种金属离子与同种显色剂反应可以生成不）当酸度不同时，同种金属离子与同种显色剂反应可以生成不同配位数的不同颜色的配合物。如同配位数的不同颜色的配合物。如Fe3+Fe3+和水杨酸和水杨酸 PH 4PH 4：紫红色紫红色1:11:1 PH 47:PH 47:橙红色橙红色1:21:2 PH 810PH 810：黄：黄 色色1:31:32 2）酸度过高会降低配合物的稳定性（弱酸型显色剂）酸度过高会降低配合物的稳定性（弱酸型显色剂+金属离子）金属离子）3 3）酸度变化，显色剂的颜色可能发生变化。）酸度变化，显色剂的颜色可能发生变化。4 4）酸度过低可能引起被测的金属离子发生水解，破坏了有色配）酸度过低可能引起被测的金属离子发生水解，破坏了有色配合物，是溶液的颜色发生改变。合物，是溶液的颜色发生改变。1.溶液酸度溶液酸度36酸度对显色反应的主要影响：1.溶液酸度36 酸度对显色反应有影响，要控制合适的酸度，通过实验酸度对显色反应有影响，要控制合适的酸度，通过实验确定。确定。固定固定c(M)、c(R)，改变，改变pHpH选择平坦部分选择平坦部分37 酸度对显色反应有影响，要控制合适的酸度，通过实验2.显色剂用量显色剂用量 显色剂用量对显色反应主要有有三种情况，如图显色剂用量对显色反应主要有有三种情况，如图(a)、(b)、(c)所示。所示。M +R MR382.显色剂用量 显色剂用量对显色反应主要有有三种情况3.显色温度显色温度 显色反应的进行与温度有很大关系。一般显色反显色反应的进行与温度有很大关系。一般显色反应可在室温下完成。但是有的在室温下进行得很慢，应可在室温下完成。但是有的在室温下进行得很慢，需要加热促使反应迅速完成。有的显色反应所形成需要加热促使反应迅速完成。有的显色反应所形成的配合物在温度高时发生分解或褪色。有的需放置的配合物在温度高时发生分解或褪色。有的需放置一段时间才能使反应进行完全。一段时间才能使反应进行完全。显然，对于不同的显色反应，应选择适宜的温度显然，对于不同的显色反应，应选择适宜的温度进行反应，使反应能进行完全。同样，标样和试样进行反应，使反应能进行完全。同样，标样和试样显色时，其温度应很近似，以减小其误差。显色时，其温度应很近似，以减小其误差。393.显色温度 显色反应的进行与温度有很大关系4.显色时间显色时间 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并较长时间保持不变；有些显色反应虽能迅速完成，但有并较长时间保持不变；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，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。适宜的显色时间由实验溶液颜色需经一段时间后才稳定。适宜的显色时间由实验确定。确定。2550t/minA显色时间：显色时间：显色反应完成所需要的时间显色反应完成所需要的时间稳定时间：稳定时间：显色后有色物质色泽保持稳定的时间显色后有色物质色泽保持稳定的时间404.显色时间 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色5.溶剂的选择溶剂的选择 有机溶剂会降低有色化合物的离解度，从而提高显色有机溶剂会降低有色化合物的离解度，从而提高显色反应的灵敏度。同时，有机溶剂还可能提高显色反应的速反应的灵敏度。同时，有机溶剂还可能提高显色反应的速度以及影响有色配合物的溶解度和组成。度以及影响有色配合物的溶解度和组成。6.显色反应中干扰及消除显色反应中干扰及消除 如果共存离子本身有颜色或共存离子与显色剂生成有如果共存离子本身有颜色或共存离子与显色剂生成有色络合物，会使吸光度增加，造成正干扰。色络合物，会使吸光度增加，造成正干扰。如果共存离子与被测组分或显色剂生成无色络合物，如果共存离子与被测组分或显色剂生成无色络合物，则会降低被测组分或显色剂的浓度则会降低被测组分或显色剂的浓度，从而影响显色剂与被从而影响显色剂与被测组分的反应测组分的反应,引起负干扰。引起负干扰。415.溶剂的选择 有机溶剂会降低有色化合物的离解 控制溶液的酸度。1 加入掩蔽剂,掩蔽干扰离子。2改变干扰离子的价态。3选择适当的波长。4选用适当的参比溶液 5干扰消除的方法干扰消除的方法:分离干扰离子。6应用双波长,导数光谱法等新技术消除干扰。742 控制溶液的酸度。1 加入掩蔽剂,掩蔽干扰离子。2改变干 与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂。与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂。分为分为无机显色剂无机显色剂和和有机显色剂有机显色剂两大类。两大类。M +R MR被测被测组分组分有色有色物质物质显色剂显色剂三、显色剂三、显色剂43 M +R 无机显色剂无机显色剂 无机显色剂在比色分析中应用得并不很多，主要原因无机显色剂在比色分析中应用得并不很多，主要原因是生成的络合物不够稳定；灵敏度和选择性也不高。目前是生成的络合物不够稳定；灵敏度和选择性也不高。目前应用较多的主要有硫氰酸盐（测定应用较多的主要有硫氰酸盐（测定Fe、Mo()、W()、Nb等），钼酸铵（测定等），钼酸铵（测定Si、P、W等和过氧化等和过氧化氢（测定氢（测定Ti()）。）。44无机显色剂44有机显色剂有机显色剂 大多数有机显色剂与金属离子生成极其稳定的螯大多数有机显色剂与金属离子生成极其稳定的螯合物，而且具有特征的颜色，因此，选择性和灵敏度合物，而且具有特征的颜色，因此，选择性和灵敏度都较高。不少螯合物易溶于有机溶剂，可以进行萃取都较高。不少螯合物易溶于有机溶剂，可以进行萃取比色，这对进一步提高灵敏度和选择性很有利。比色，这对进一步提高灵敏度和选择性很有利。45有机显色剂 大多数有机显色剂与金属离子常见的有机显色剂：常见的有机显色剂：磺基水杨酸磺基水杨酸磺磺基基水水杨杨酸酸 可可与与很很多多高高价价离离子子生生成成稳稳定定的的螯螯合合物物，主主要要用于测定用于测定Fe3+。丁二酮肟丁二酮肟在在NaOH碱碱性性溶溶液液中中，有有氧氧化化剂剂存存在在时时，试试剂剂与与Ni(IV)生成可溶性红色络合物。生成可溶性红色络合物。max=470 nm，=1.3104 OHCOOHSO3H磺基水杨酸磺基水杨酸CH3CCCH3 HON NOH 丁二丁二酮肟酮肟46常见的有机显色剂：OHCOOHSO3H磺基水杨酸CH3C1，10-二氮菲二氮菲是是目目前前测测定定微微量量Fe3+的的较较好好试试剂剂。用用还还原原剂剂先先将将Fe3+还还原原为为Fe2+，然然后后在在pH=39的的条条件件下下，Fe2+与与试试剂剂作作用用，生生成成稳稳定定的桔红色络合物。的桔红色络合物。maxmax=508 nm，=1.1104。二苯硫腙二苯硫腙是是目目前前萃萃取取比比色色测测定定Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+等等很很多多重重金金属属离离子子的的重重要要试试剂剂。控控制制酸酸度度及及加加入入掩掩蔽蔽剂剂，可可以以消消除除重金属离子之间的干扰，提高反应的选择性。重金属离子之间的干扰，提高反应的选择性。NN邻二邻二氮菲氮菲NH NHNSN二苯硫腙二苯硫腙471，10-二氮菲NN邻二氮菲NHNHNSN二苯硫腙47第四第四节.测量量条条件的件的选择v1、入射光波长的选择：、入射光波长的选择：v选选择择被被测测物物质质的的最最大大吸吸收收波波长长作作为为入入射射光光波波长长。这这样样，灵灵敏敏度度较较高高，偏偏离离朗朗伯伯-比比尔尔定定律律的的程程度度减减小小。当当有有干干扰扰物物质质存存在在时时，应应根根据据“吸吸收收最最大大、干干扰扰最最小小”的的原原则则选选择择入入射射光波长。光波长。v2、控制适当的吸光度范围：、控制适当的吸光度范围：v一一般般应应控控制制标标准准溶溶液液和和被被测测试试液液的的吸吸光光度度在在0.20.8范范围内，可以从以下两方面来考虑：围内，可以从以下两方面来考虑：v控制溶液的浓度；控制溶液的浓度；v选择不同厚度的吸收池。选择不同厚度的吸收池。v 48第四节.测量条件的选择1、入射光波长的选择：48光度分析误差光度分析误差化学因素化学因素仪器因素仪器因素浓度测量的相对误差与浓度测量的相对误差与T T(或或A A)的关系：的关系：仪器读数仪器读数误差误差对于给定的仪器，读数误差对于给定的仪器，读数误差T T为一常数为一常数49光度分析误差化学因素仪器因素浓度测量的相对误差与T(或A)的v3.3.参比溶液参比溶液的选择的选择:参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶液选参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶液选得不适当，则对测量读数准确度的影响较大。得不适当，则对测量读数准确度的影响较大。1234溶液溶液参比参比试剂试剂参比参比试液试液参比参比褪色褪色参比参比为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。503.参比溶液的选择:参比溶液是用来调节仪器工 参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则：若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸 收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液；作参比溶液；若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸收，用而试液本身无吸收，用“试剂空白试剂空白”(”(不加试样溶液不加试样溶液)作参比作参比溶液；溶液；若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用收，则可用“试样空白试样空白”(”(不加显色剂不加显色剂)作参比溶液；作参比溶液；若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。作为参比溶液。参比溶液选择动画演示参比溶液选择动画演示51 参比溶液的选择一般遵循以下原则：51第五第五节.目目视比色和分光光度比色和分光光度计目视比色法：目视比色法：用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法称为目视比色法。法称为目视比色法。测定的准确度较差（相对误差约为测定的准确度较差（相对误差约为5%-20%），但是），但是由于仪器简单，操作简便，仍广泛应用于对于准确度要求由于仪器简单，操作简便，仍广泛应用于对于准确度要求不高的一些中间控制分析中，更主要的是应用在不高的一些中间控制分析中，更主要的是应用在界限分析界限分析中。中。52第五节.目视比色和分光光度计目视比色法：52一、方法原理一、方法原理 将有色的标准溶液和被测溶液在将有色的标准溶液和被测溶液在相同的条件相同的条件下对颜色下对颜色进行比较，当溶液的液层厚度相同、颜色深度一样时，两进行比较，当溶液的液层厚度相同、颜色深度一样时，两者的浓度相同。者的浓度相同。根据光的吸收定律：根据光的吸收定律：As=scsbs Ax=xcxbx 当被测溶液的颜色和标准溶液相同的时候，则当被测溶液的颜色和标准溶液相同的时候，则As=Ax ，又因为是同一种物质，同样的光源，所，又因为是同一种物质，同样的光源，所以以 s=x 。且液层厚度相同且液层厚度相同,即即bsbs=bxbx。因此：因此：c cs s=c=cx x53一、方法原理 当被测溶液的颜色和标准溶液相同的时候，二、测定方法：二、测定方法：标准系列法标准系列法步步骤 1步步骤2步步骤 3制制作作标标准准色色阶阶待待测测组组分分显显色色目目视视比比色色54二、测定方法：标准系列法步骤 1步骤2步骤 3制待目54v（1）制作标准色阶：将一系列不同量的标准溶液依次加）制作标准色阶：将一系列不同量的标准溶液依次加入各比色管中，再分别加入等量的显色剂及其他试剂，最入各比色管中，再分别加入等量的显色剂及其他试剂，最后稀释至同样体积。后稀释至同样体积。v（2）待测组分显色：将一定量被测试液置于另一比色管）待测组分显色：将一定量被测试液置于另一比色管中中,在在同样条件下同样条件下进行显色，并稀释至同样体积。进行显色，并稀释至同样体积。55（1）制作标准色阶：将一系列不同量的标准溶液依次加入各比色管v（3）目视比色：从管口垂直向下或从比色管侧面观察，）目视比色：从管口垂直向下或从比色管侧面观察，若试液与标准系列中某溶液的颜色深度相同，则此两溶液若试液与标准系列中某溶液的颜色深度相同，则此两溶液的浓度相等；如果试液颜色深度介于两标准溶液之间，则的浓度相等；如果试液颜色深度介于两标准溶液之间，则试液浓度也就介于这两者之间（取其平均值）。试液浓度也就介于这两者之间（取其平均值）。12481632x观察方向观察方向56（3）目视比色：从管口垂直向下或从比色管侧面观察，若试液与标例题解析：例题解析：v例：称取例：称取0.4994克克CuSO4.5H2O溶于溶于1L水中，水中，移取此标准溶液移取此标准溶液1.00mL，2.00mL 3.00mL，4.00mL，,5.00mL 6.00mL 加入加入6只比色管中，只比色管中，加浓氨水加浓氨水5mL，用水稀释至，用水稀释至25mL刻度，制成标准刻度，制成标准色阶。称取含铜试样色阶。称取含铜试样5.0克溶于克溶于250mL水中，吸取水中，吸取5.00mL试液放入比色管中，加浓氨水稀释至试液放入比色管中，加浓氨水稀释至25mL，其颜色深度与第四个比色管的标准溶液相，其颜色深度与第四个比色管的标准溶液相同。求试样中铜的质量分数？同。求试样中铜的质量分数？v解题思路：解题思路：v 先算出标准色阶中第四个比色管溶液的浓度先算出标准色阶中第四个比色管溶液的浓度-由由于颜色相同，则浓度相同，故：于颜色相同，则浓度相同，故：57例题解析：例：称取0.4994克CuSO4.5H2O溶于1L三、目视比色法的特点三、目视比色法的特点优点：(1)仪器简单，操作简便，适宜于大批试样分析。仪器简单，操作简便，适宜于大批试样分析。(2)测定的灵敏度高，适宜稀溶液中微量物质的测定。测定的灵敏度高，适宜稀溶液中微量物质的测定。(3)某些显色反应不符合朗伯某些显色反应不符合朗伯-比耳定律时，仍可用目视比耳定律时，仍可用目视比色法进行测定（如浑浊溶液）。比色法进行测定（如浑浊溶液）。缺点：缺点：主观误差大，准确度较差，相对误差约为主观误差大，准确度较差，相对误差约为520。不。不同人看，结果不同。同人看，结果不同。应用：用于限界分析。应用：用于限界分析。58三、目视比色法的特点优点：58v一、仪器的基本组成部件一、仪器的基本组成部件分光光度计分光光度计59一、仪器的基本组成部件分光光度计光源单色器吸收池检测器信号显分光光度法（可见分光光度法分光光度法（可见分光光度法)Ultraviolet Visual Spectroscopy0.575光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示I0It参比参比参比参比样品样品样品样品未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用注意注意注意注意比较比较比较比较60分光光度法（可见分光光度法)Ultraviolet Visu1.光源光源 可见光光源可见光光源 在可见光谱区可以发射在可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。性、较长的使用寿命。钨灯作为光源，其辐射钨灯作为光源，其辐射波长范围在波长范围在3202500nm。最适宜的范围是最适宜的范围是3801000nm。光源光源作用：提供符合要求作用：提供符合要求的入射光的入射光611.光源 可见光光源 在可见光谱区可以发氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯62氙灯氢灯钨灯622.单色器单色器作用：从光源的连续光谱分解为单色光，作用：从光源的连续光谱分解为单色光，并准确的分出某一波长范围的光，并准确的分出某一波长范围的光，作为吸光光度分析的光源。作为吸光光度分析的光源。棱镜：棱镜：玻璃玻璃3503200 nm，石英石英1854000 nm；单色器单色器光栅：光栅：波长范围宽，色散均匀，波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便分辨性能好，使用方便632.单色器作用：从光源的连续光谱分解为单色光，入射狭缝入射狭缝 准直透镜准直透镜 棱镜聚焦透镜棱镜聚焦透镜 出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 500400棱镜分光示意图棱镜分光示意图64 入射狭缝 准直透镜 棱镜聚焦透镜 出射狭缝3.吸收池（比色皿）吸收池（比色皿）v比色皿用于盛参比溶液和被测试液。一般为长方形，比色皿用于盛参比溶液和被测试液。一般为长方形，有有0.5cm0.5cm、1.0cm 1.0cm、2.0cm2.0cm、3.0cm3.0cm等规格。等规格。v同样厚度比色皿之间的透光率相差应小于同样厚度比色皿之间的透光率相差应小于0.5%。玻璃玻璃 仅适用于可见光区仅适用于可见光区 石英石英 适用于紫外和可见光区适用于紫外和可见光区问题：在使用比色皿的过程中应该注意哪些事项？问题：在使用比色皿的过程中应该注意哪些事项？作用：用于盛放盛参比溶液和作用：用于盛放盛参比溶液和被测试液，且决定透光液层厚被测试液，且决定透光液层厚度的器件度的器件653.吸收池（比色皿）作用：用于盛放盛参比溶液和6566664.4.检测器检测器v常用的是：光电池，光电管，光电倍增管。常用的是：光电池，光电管，光电倍增管。作用：对透过吸收池的作用：对透过吸收池的光做出相应，并把它光做出相应，并把它转变成电信号输出，转变成电信号输出，其输出电信号大小与其输出电信号大小与光的强度成正比光的强度成正比。674.检测器常用的是：光电池，光电管，光电倍增管。作用：对透过5.信号显示器信号显示器低档仪器：刻度显示；低档仪器：刻度显示；中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录。作用：放大检测器产生的电信号，作用：放大检测器产生的电信号，经放大处理后，用一定的方式经放大处理后，用一定的方式显示出来，以便于计算和记录。显示出来，以便于计算和记录。685.信号显示器低档仪器：刻度显示；作用：放大检测器产生的69697070717172727373分光光度计的使用 预热预热20min。调节调节T=0。调节调节T=100%（A=0）。）。测定样品的吸光度测定样品的吸光度A。74分光光度计的使用 74分光光度计的保养与维护v安置在干燥、无污染的地方；安置在干燥、无污染的地方；v仪器内的防潮硅胶应定期更换或再生；仪器内的防潮硅胶应定期更换或再生；v仪器停止工作时，必须切断电源，应按开关机仪器停止工作时，必须切断电源，应按开关机顺序关闭主机和稳流稳压电源开关；顺序关闭主机和稳流稳压电源开关；v比色皿使用完毕后，立即用蒸馏水或有机溶剂比色皿使用完毕后，立即用蒸馏水或有机溶剂冲洗干净，并用柔软情节的纱布把水渍擦净；冲洗干净，并用柔软情节的纱布把水渍擦净；v仪器经过搬动，请及时检查并纠正波长精度。仪器经过搬动，请及时检查并纠正波长精度。75分光光度计的保养与维护安置在干燥、无污染的地方；75第六节第六节 吸光光度法应用吸光光度法应用1、定量分析方法、定量分析方法(1)工作曲线法工作曲线法(适用于成批样品的分析适用于成批样品的分析)配制一系列配制一系列(4个以上个以上)不同含量的待测组分的标准溶液，不同含量的待测组分的标准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度。以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度。并绘制吸光度浓度曲线，得到标准曲线（工作曲线），然后并绘制吸光度浓度曲线，得到标准曲线（工作曲线），然后再在相同条件下测定试样溶液的吸光度。由测得的吸光度在曲再在相同条件下测定试样溶液的吸光度。由测得的吸光度在曲线上查得试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待线上查得试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组分的含量。测组分的含量。AcAxcxb76第六节 吸光光度法应用1、定量分析方法AcAxcxb762.应用实例应用实例1 1 邻二氮菲法测定微量铁邻二氮菲法测定微量铁 (邻二氮菲法主要用于测定铁邻二氮菲法主要用于测定铁)试样经溶解、分离干扰物质后，在试液中加入试样经溶解、分离干扰物质后，在试液中加入盐酸羟胺将铁全部还原为盐酸羟胺将铁全部还原为Fe2+，加入邻二氮菲，加入邻二氮菲显色剂，并加入显色剂，并加入HAc-NaAc缓冲溶液，缓冲溶液，pH约为约为4.05.0，显色，显色35 min后，以试剂空白为参后，以试剂空白为参比溶液，于比溶液，于510 nm波长处测定波长处测定A值，在工作曲值，在工作曲线上查得其含量，即可求得测定结果。线上查得其含量，即可求得测定结果。772.应用实例1 邻二氮菲法测定微量铁(邻二氮菲法主要用于2 2 钢铁中锰的分析钢铁中锰的分析v锰是钢铁中有益元素，在炼钢中是良好的脱氧剂锰是钢铁中有益元素，在炼钢中是良好的脱氧剂和脱硫剂。它以金属固熔体和脱硫剂。它以金属固熔体MnS状态存在。试样用状态存在。试样用HNO3溶解，用溶解，用H3PO4与与Fe3+配合成无色的配合成无色的Fe(HPO4)2-，在催化剂，在催化剂AgNO3作用下，以作用下，以(NH4)2S2O8为氧化剂，加热煮沸使为氧化剂，加热煮沸使Mn2+，氧化为紫红色的氧化为紫红色的MnO4-，于，于530 nm波长下测定波长下测定吸光度，在工作曲线上查得含量，即可计算锰的含吸光度，在工作曲线上查得含量，即可计算锰的含量。量。782 钢铁中锰的分析锰是钢铁中有益元素，在炼钢中是良好的脱氧3 二苯碳酰二肼法测定铬二苯碳酰二肼法测定铬 铬铬()在环境分析中很重要，六价铬对人在环境分析中很重要，六价铬对人体是有害元素。地表水、地下水或工业废水中体是有害元素。地表水、地下水或工业废水中常要求测定其含量。方法是在弱酸性介质中，常要求测定其含量。方法是在弱酸性介质中，Cr()与二苯碳酰二肼形成紫红色水溶性化与二苯碳酰二肼形成紫红色水溶性化合物，于合物，于540 nm波长处测定吸光度，在工波长处测定吸光度，在工作曲线上查得相应的浓度，计算铬的含量。作曲线上查得相应的浓度，计算铬的含量。793 二苯碳酰二肼法测定铬 铬()在环境分析中Company LogoCompany LogoThank youThank you