吸光光度法 - 中南大学分析化学课件

与化学分析法相比有如下特点：与化学分析法相比有如下特点：1灵敏度高，用于测微量组分灵敏度高，用于测微量组分10.01，甚，甚至可测低至至可测低至 10-4 10-5的痕量组分。的痕量组分。第第7章章 吸光光度法吸光光度法吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收而建吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法比色法、紫外及可见吸光光立起来的分析方法比色法、紫外及可见吸光光度法、红外光谱法等度法、红外光谱法等本章重点本章重点 讨论可见光区的吸光光度法。讨论可见光区的吸光光度法。2准确度较高，准确度能满足微量组分测定的要求准确度较高，准确度能满足微量组分测定的要求虽比重量法和滴定法低，比色虽比重量法和滴定法低，比色 RE为为510；分光；分光 RE为为2%5%，假设使用精密的分光光，假设使用精密的分光光度计度计RE可减至可减至1%2%。3应用广泛：几乎所有无机离子；许多有机化合物；应用广泛：几乎所有无机离子；许多有机化合物；微量，高含量示差光度法、光度滴定；研究微量，高含量示差光度法、光度滴定；研究溶液平衡；测酸碱溶液平衡；测酸碱Ka、Kb、络合物、络合物K稳、络合物稳、络合物的组成络合比。的组成络合比。4仪器相对价廉，操作简便，光度分析技术较成熟，仪器相对价廉，操作简便，光度分析技术较成熟，历史久，广泛用于工农业生产、医学、临床、生历史久，广泛用于工农业生产、医学、临床、生物、环保等各领域。物、环保等各领域。7.1 7.1 吸光光度法的根本原理吸光光度法的根本原理一吸收光谱产生的原理一吸收光谱产生的原理吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱原子吸收光谱是由原子外层电子选择性地吸收某些波原子吸收光谱是由原子外层电子选择性地吸收某些波长的电磁波而引起的，是线状光谱。长的电磁波而引起的，是线状光谱。分子吸收光谱比较复杂，呈带状光谱。如书分子吸收光谱比较复杂，呈带状光谱。如书P313图图101所示，在同一电子能级中有几个振动能级，所示，在同一电子能级中有几个振动能级，而在同一振动能级中又有几个转动能级。而在同一振动能级中又有几个转动能级。由电子能级跃迁而产生的吸收光谱紫外、由电子能级跃迁而产生的吸收光谱紫外、可见吸收光谱可见吸收光谱；由分子振动能级和转动能级的跃迁而产生由分子振动能级和转动能级的跃迁而产生的吸收光谱红外吸收光谱。的吸收光谱红外吸收光谱。各种物质的各种物质的分子对红外光的选择吸收与分子结构密切分子对红外光的选择吸收与分子结构密切相关，所以红外光谱可应用于分子结构的相关，所以红外光谱可应用于分子结构的研究。研究。二溶液对光的吸收及颜色的产生二溶液对光的吸收及颜色的产生1.光光属属于于电电磁磁波波中中的的一一个个波波段段，一一般般用用频频率率或或波波长长来来描描述述不不同同的的光光，人人眼眼能能感感觉觉到到的的那那一一小小波波段段的的光光称称为为可可见见光光，而而范范围围更更广广的的、人人眼眼看看不不见见的的光光还还有有红红外外、紫紫外外、X射射线线等等光光，按按其其或或排排列列，可可得得到到如如下电磁波谱下电磁波谱：x射射线线 远远、近近紫紫外外近近远远中中红红外外光光微微波波无无线线电电波波0.1 10nm 10200,200400nm 400760nm 0.761000um 0.1100cm 11000m可可 见见 光光2、溶液对光的吸收及颜色的产生、溶液对光的吸收及颜色的产生 400nm 750nm单色光：具有同一波长的光单色光：具有同一波长的光复合光：由不同波长的光组合而成的光复合光：由不同波长的光组合而成的光互补色光：假设两种不同颜色的单色光按一定的强度比互补色光：假设两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。这种现象称为光的互补。白光白光红红蓝绿蓝绿橙橙绿蓝绿蓝黄黄蓝蓝黄绿黄绿紫紫绿绿紫红紫红 物质的颜色正是由于物质对不同波长的光具有选择吸收物质的颜色正是由于物质对不同波长的光具有选择吸收作用而产生的。让一束白光通过某溶液，如其对可见光区各作用而产生的。让一束白光通过某溶液，如其对可见光区各波段光均不吸收全部透过，那么溶液无色透明；如选择地吸波段光均不吸收全部透过，那么溶液无色透明；如选择地吸收了某波段的光，那么溶液呈现透过光的颜色其吸收光的收了某波段的光，那么溶液呈现透过光的颜色其吸收光的互补色。例如互补色。例如CuSO4溶液，吸收白光中的黄色光呈蓝色；溶液，吸收白光中的黄色光呈蓝色；KMnO4水溶液吸收绿色光，呈现紫红色。水溶液吸收绿色光，呈现紫红色。3.如测量某种物质对不同波长单色光的吸收如测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长程度，以波长为横坐标，吸光度为横坐标，吸光度A为纵坐为纵坐标作图，可得到一条曲线，称为标作图，可得到一条曲线，称为吸收曲线吸收曲线或或吸收光谱吸收光谱(P317)。由图可见：由图可见：1 KMnO4溶液对不同波长光的溶液对不同波长光的吸收程度不同，吸收程度不同，A最大处的波长最大处的波长称为最大吸收波长，用称为最大吸收波长，用max表示，表示，KMnO4 的的max 525nm绿色绿色光区对红色和紫色光根本不吸光区对红色和紫色光根本不吸收，所以呈红紫色。收，所以呈红紫色。2吸收光谱的形状与物质的分吸收光谱的形状与物质的分子结构有关，不同物质具有各自子结构有关，不同物质具有各自的特征吸收光谱，从而吸收光谱的特征吸收光谱，从而吸收光谱形状不同如形状不同如Cr2O72-与与MnO4-不同不同定性依据定性依据3浓度不同的同一物质，吸收曲线形状相浓度不同的同一物质，吸收曲线形状相同，同，max不变，只是不变，只是A随随C增大而增大增大而增大定量依据定量依据4吸收光谱是吸光光度法中选择测量波长吸收光谱是吸光光度法中选择测量波长的依据，无干扰时选的依据，无干扰时选max；有干扰时；有干扰时干扰较小，干扰较小，A尽可能大。尽可能大。(P323)三、光吸收的根本定律三、光吸收的根本定律朗伯比尔定律朗伯比尔定律 当一束平行单色光垂直照射到均匀、非散当一束平行单色光垂直照射到均匀、非散射的介质固、液、气时，一局部被吸收，射的介质固、液、气时，一局部被吸收，一局部透过介质，一局部被器皿外表反射。一局部透过介质，一局部被器皿外表反射。7-1I0-入射光强度入射光强度Ia-吸收光强度；吸收光强度；It-透过光强度；透过光强度；Ir-反射光强度反射光强度比色皿的外表比色皿的外表bIa 分光实验时，盛试液和参比的比色皿吸收池分光实验时，盛试液和参比的比色皿吸收池采用相同质料和厚度的光学玻璃制成，所以采用相同质料和厚度的光学玻璃制成，所以Ir根本不变。根本不变。(7-1a)即I0固定时，It愈小，透过光强度愈小，那么Ia愈大，有色溶液对光的吸收程度愈大。I-透射光强度I0为入射光强度T-透光度以表示时称为透光率(7-2)即溶液的透光率愈大，对光的吸收愈小；相反，即溶液的透光率愈大，对光的吸收愈小；相反，透光率愈小，对光的吸收愈大。透光率愈小，对光的吸收愈大。1760年，朗伯年，朗伯Lamber指出，如溶液浓度一定，指出，如溶液浓度一定，该溶液对光吸收程度与液层厚度吸收池厚度、该溶液对光吸收程度与液层厚度吸收池厚度、光程长度成正比。光程长度成正比。A与溶液浓度、液层厚度及入射光波长等因素有与溶液浓度、液层厚度及入射光波长等因素有关，如保持入射光波长不变，那么关，如保持入射光波长不变，那么A只与只与c、b有有关。关。b液层厚度cm 将朗伯定律和比尔定律结合起来，可得朗将朗伯定律和比尔定律结合起来，可得朗伯比尔定律的数学表达式伯比尔定律的数学表达式：73c吸光物质的浓度mol/l 1852年，比尔年，比尔Beer指出，当溶液的厚度一指出，当溶液的厚度一定时，吸光度与溶液的浓度成正比定时，吸光度与溶液的浓度成正比物理意义：当一束平行单色光通过某均匀吸收物理意义：当一束平行单色光通过某均匀吸收溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度、吸溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度、吸收层厚度成正比。收层厚度成正比。朗伯比尔定律不仅适用于可见光，也适用于朗伯比尔定律不仅适用于可见光，也适用于紫外、红外光区；不仅适用于溶液，也适用于紫外、红外光区；不仅适用于溶液，也适用于其他均匀、非散射的吸光介质气体、固体，其他均匀、非散射的吸光介质气体、固体，是各类吸光光度发的定量分析依据是各类吸光光度发的定量分析依据A与与C成成正比。正比。比例常数比例常数K取决于吸光物质的性质、入射光波取决于吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素，与长及温度等因素，与b、c无关。无关。AC呈线性关系标准曲线、工作曲线呈线性关系标准曲线、工作曲线一、灵敏度的表示方法一、灵敏度的表示方法 光度分析用于测微或痕量组分，显色反响的灵光度分析用于测微或痕量组分，显色反响的灵敏度是人们选择、评价吸光光度分析方法的重要依据，敏度是人们选择、评价吸光光度分析方法的重要依据，描述显色反响灵敏度常用以下两种方式：描述显色反响灵敏度常用以下两种方式：7.2 7.2 吸光光度法的灵敏度与准确度吸光光度法的灵敏度与准确度1.摩尔吸光系数摩尔吸光系数 由由73式，当式，当c的单位为的单位为mol/L，b为为cm时，常数时，常数用表示，称为摩尔吸光系数，用表示，称为摩尔吸光系数，单位为单位为Lmol-1cm-1，或写成，或写成L/(molcm)当采用当采用b1cm吸收池时，吸收池时，就是就是A对对C作图的曲作图的曲线斜率。线斜率。表示物质浓度为表示物质浓度为1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时溶时溶液的吸光度。然而实际中不可能直接取液的吸光度。然而实际中不可能直接取c=1mol/L这样高浓度的有色溶液去测这样高浓度的有色溶液去测值，而是由低浓度时值，而是由低浓度时c小时的吸光度，通过计算求得。小时的吸光度，通过计算求得。(p315)越大，表示此显色反响越灵敏，随着近代高越大，表示此显色反响越灵敏，随着近代高灵敏显色反响体系的不断开发，现在通常认为灵敏显色反响体系的不断开发，现在通常认为6104为灵敏反响；为灵敏反响；6105为高灵敏反响。为高灵敏反响。计算计算时，应采用平衡浓度，而实际中以被测物时，应采用平衡浓度，而实际中以被测物 质总浓度代替，故求得质总浓度代替，故求得为表观摩尔吸光系数为表观摩尔吸光系数与吸光物质及溶剂的性质、入射光波长有关，同一物质在不同波长处的与吸光物质及溶剂的性质、入射光波长有关，同一物质在不同波长处的可能不同，所以表示时，应注明入射光波长。同一物质与不同显色剂反可能不同，所以表示时，应注明入射光波长。同一物质与不同显色剂反响，生成不同的有色化合物时具有不同的响，生成不同的有色化合物时具有不同的值值 CuDDTC(铜试剂铜试剂)436=1.28104 Lmol-1cm-1 Cu 双硫腙双硫腙 495=1.58105 Lmol-1cm-1 0.0010.001，bcbc0.001/0.001/1 12.桑德尔桑德尔Sandell灵敏度又称灵敏度指数灵敏度又称灵敏度指数定义：规定仪器的检测极限为定义：规定仪器的检测极限为A=0.001时，单位截面积时，单位截面积1cm2光程内所能检测出来的吸光物质的最低含光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，以量，以ug/cm2表示，表示，S与与的关系可推导如下：的关系可推导如下：c的单位改为的单位改为mol/1000cm3，bcm，bcM即为单即为单位截面积光程内待测物质的质量，即为位截面积光程内待测物质的质量，即为S。Sbc10-3M106bcM103将1代入：(ug/cm2)(74)二、影响准确度的因素二、影响准确度的因素1.仪器测量误差仪器测量误差(P326)任何光度计均有一定的测量误差，任何光度计均有一定的测量误差，这是因光源不稳定、实验条件偶尔变这是因光源不稳定、实验条件偶尔变动、读数不准确等因素造成。动、读数不准确等因素造成。在光度计中，在光度计中，T的刻度是均匀的刻度是均匀的等刻度，而的等刻度，而A是对数刻度，是是对数刻度，是不均匀的。对同一台仪器，透光率读不均匀的。对同一台仪器，透光率读数误差数误差T根本为一定值，在根本为一定值，在0.22；由于；由于T与与C为负对数关系，为负对数关系，lgTbc，因此相同，因此相同T引起的引起的C是不是不一样的。此范围可通过计算求得：一样的。此范围可通过计算求得：(7-5)所以，所以，C/C浓度测量的相对误差不仅与浓度测量的相对误差不仅与T光度计光度计读数误差有关，也与待测溶液的透光率读数误差有关，也与待测溶液的透光率T有关。有关。要使要使C/C最小，最小，TlnT应最大，应最大，ln T10，即，即T=0.368,A=lgT=0.434时时C/C最小。最小。由由75计算可知，当计算可知，当T0.01，要使，要使C/C5，那，那么么T应在应在7010，A为为0.151.00；实际最好为；实际最好为0.20.8，这就是吸光光度分析中较适宜的吸光度范围这就是吸光光度分析中较适宜的吸光度范围(P327)采取措施：采取措施：1调节待测溶液浓度通过改变称样量和稀释等方法调节待测溶液浓度通过改变称样量和稀释等方法 改变改变C；2选厚度不同的吸收池选厚度不同的吸收池(改变改变b)。2.2.对朗对朗比定律的偏离比定律的偏离 在吸光光度分析中，通常固定在吸光光度分析中，通常固定吸收池的厚度不变吸收池的厚度不变b不变，假设不变，假设溶液对光的吸收服从比耳定律，那溶液对光的吸收服从比耳定律，那么么AC成线性关系，工作曲线应为成线性关系，工作曲线应为一直线，但实际中，尤其当溶液浓一直线，但实际中，尤其当溶液浓度较高时，直线常发生弯曲，称此度较高时，直线常发生弯曲，称此现象为比照耳定律的偏离。在弯曲现象为比照耳定律的偏离。在弯曲局部进行测量，将引起较大的误差。局部进行测量，将引起较大的误差。发生偏离的主要原因有：发生偏离的主要原因有：发生偏离的主要原因有：发生偏离的主要原因有：(1)非单色光引起的偏离非单色光引起的偏离严格说，朗比定律只适用于单色光，但实际严格说，朗比定律只适用于单色光，但实际上用各种分光方法所得的入射光实质上都是上用各种分光方法所得的入射光实质上都是具有某一波段的复合光，由于物质对不同波具有某一波段的复合光，由于物质对不同波长光的吸收程度不同，从而导致对朗比定长光的吸收程度不同，从而导致对朗比定律的偏离。律的偏离。假定入射光由和两种波长光组成，溶液吸光质假定入射光由和两种波长光组成，溶液吸光质点对和光的吸收都遵循朗比定律。点对和光的吸收都遵循朗比定律。总入射光强为Io1Io2，透射光强为I1I2该光通过溶液后的吸光度为：即入射光为单色光，那么上式A与C成线性关系；假设 ，那么 ，AC不成线性，1与2相差愈大，比照尔定律偏离愈严重。入射光的纯度与仪器质量有关，性能好的分光光度计得到的“单色光纯度较高。入射光波长的选择也有影响，实际中总选max为入射光，不仅因为可取得最大的光敏度，且此时吸收曲线有一“小平台，A随变化不大，即变化不大，偏离朗比定律的程度较小，AC线性关系比较好。2 2溶液本身化学和物理因素引起的偏离溶液本身化学和物理因素引起的偏离溶液本身化学和物理因素引起的偏离溶液本身化学和物理因素引起的偏离(325)(325)A按吸收定律假定，所有的吸光质点分子或按吸收定律假定，所有的吸光质点分子或离子的行为必须是相互无关的，而事实证明，离子的行为必须是相互无关的，而事实证明，这种假设只有在稀溶液这种假设只有在稀溶液10-2mol/L才根本成才根本成立。立。c越大，吸光质点相互作用愈厉害，偏离比越大，吸光质点相互作用愈厉害，偏离比耳定律的程度愈严重，耳定律的程度愈严重，AC线发生弯曲，所以吸线发生弯曲，所以吸光分析应在稀溶液光分析应在稀溶液200nm的光，的光，如如-N=N-,C=O,C=S,N=O,-N=O，对醌基等。，对醌基等。助色团：助色团：某些含孤对电子的基团，与生色团上的不饱某些含孤对电子的基团，与生色团上的不饱和键相互作用，可使有色物颜色加深，如和键相互作用，可使有色物颜色加深，如NH2，OH，卤代基等。，卤代基等。吸光光度法对显色反响的要求：吸光光度法对显色反响的要求：灵敏度高，灵敏度高，大，但选择性不一定好，应全大，但选择性不一定好，应全面考虑面考虑选择性好，有干扰易消除。在满足灵敏度的选择性好，有干扰易消除。在满足灵敏度的前提下，选择性的好坏，常常成为选择前提下，选择性的好坏，常常成为选择显色反响的主要依据。显色反响的主要依据。有色化合物组成恒定，化学性质相对稳定，有色化合物组成恒定，化学性质相对稳定，不易受到外界环境条件的影响，如日照不易受到外界环境条件的影响，如日照空气中和的作用等空气中和的作用等MR与与R颜色差异要大，其颜色差异要大，其max称为称为 比照度比照度一般要求一般要求60nm。二分析条件的选择二分析条件的选择1.显色剂用量显色剂用量 为保证显色反响进行完全，一般需参加过量显色剂，但为保证显色反响进行完全，一般需参加过量显色剂，但不是过量越多越好，实际中通常根据实验结果确定显色不是过量越多越好，实际中通常根据实验结果确定显色剂的用量。剂的用量。在保持其他条件不变，仅改变显色剂用量，在保持其他条件不变，仅改变显色剂用量，测显色溶液的测显色溶液的A，可能出现如下三种情况：，可能出现如下三种情况：a图较常见，A最大且平坦的区域，即为适宜的显色剂用量范围(b)中平坦区域较窄,继续增加，A反而下降，例如SCN-测Mo(V),Mo(V)与SCN-,生成一系列配位数不同的络合物浅红浅红 橙红橙红 浅红浅红通常要测的是通常要测的是Mo(SCN)5 的吸光度。的吸光度。c中，随着中，随着VR增加，增加，A不断增加，如用不断增加，如用SCN-测测 ，随着，随着(SCN-)增加，生成颜色愈增加，生成颜色愈来愈深的高配位数络合物来愈深的高配位数络合物 、，溶液颜色由橙黄变至血红色，此时必须严，溶液颜色由橙黄变至血红色，此时必须严格控制显色剂用量才能得到准确的结果。格控制显色剂用量才能得到准确的结果。2反响体系的酸度反响体系的酸度 常常是首先需要确定的问题，介质酸度的影响是多方面常常是首先需要确定的问题，介质酸度的影响是多方面的。的。影响影响R及颜色及颜色 显色剂多为有机弱酸碱，溶液显色剂多为有机弱酸碱，溶液pH变化将影响变化将影响R，并影响显色反响的完全程度并影响显色反响的完全程度例如：例如：PAR 12吡啶偶氮间苯二酚吡啶偶氮间苯二酚 pH13,R2-(红红)M-PAR红、红紫所以宜在酸性或弱碱性下进行，强碱红、红紫所以宜在酸性或弱碱性下进行，强碱中空白值太高中空白值太高.影响影响M的存在状态的存在状态 酸度下降，多数酸度下降，多数M水解，形成各种型体的羟基络合水解，形成各种型体的羟基络合物，甚至析出沉淀物，甚至析出沉淀 影响的影响的 存在型体影响络合物的组成存在型体影响络合物的组成 某些生成逐级络合物的显色反响，酸度不同，某些生成逐级络合物的显色反响，酸度不同，络合物的络合比往往不同，其颜色也往往不同，络合物的络合比往往不同，其颜色也往往不同，例如：例如：P322 实际中，显色反响的适宜酸度是通过实验来确实际中，显色反响的适宜酸度是通过实验来确定的定的 控制酸度的有效方法是参加适宜的缓冲溶液控制酸度的有效方法是参加适宜的缓冲溶液3.显色温度显色温度(P323)要注意反响物和显色产物的热分解问题要注意反响物和显色产物的热分解问题,适宜适宜的显色温度范围亦通过实验确定的显色温度范围亦通过实验确定4.显色时间显色时间(P322)各种显色反响速度不同，各种有色化合物的稳各种显色反响速度不同，各种有色化合物的稳定性有差异，显色溶液到达定性有差异，显色溶液到达A最大且稳定的时最大且稳定的时间有长有短，应根据实验确定适宜的测定时间。间有长有短，应根据实验确定适宜的测定时间。5.溶剂溶剂 参加有机溶剂常能降低有色化合物的离解度，参加有机溶剂常能降低有色化合物的离解度，提高显色灵敏度，有的还能提高显色反响的速提高显色灵敏度，有的还能提高显色反响的速度。例如度。例如P3236.干扰及消除方法干扰及消除方法(P325)干扰来源：干扰来源：N金属离子、金属离子、X阴离子、阴离子、MX、NR。N、NR有色，会使吸光度增加，正干扰有色，会使吸光度增加，正干扰MX、NR无色浅色，由于降低了无色浅色，由于降低了M、R，从，从而使得而使得A下降，负干扰。下降，负干扰。去除方法去除方法:1控制酸度控制酸度 原理在络合滴定一章中讲过，主要根据络合物原理在络合滴定一章中讲过，主要根据络合物的稳定性不同，可利用控制酸度的方法提高反响的稳定性不同，可利用控制酸度的方法提高反响的选择性。的选择性。2 参加掩蔽剂络合，参加掩蔽剂络合，O-R掩蔽。例如用二苯硫腙法掩蔽。例如用二苯硫腙法测测 时时,参加参加KSCN掩蔽掩蔽 ,EDTA掩蔽掩蔽 。铬天青铬天青S测测 ,3选择选择测测 牺牲一些灵敏度，防止干扰。牺牲一些灵敏度，防止干扰。4选适当的参比溶液选适当的参比溶液(P318)在光度分析中，为了抵消吸收池对入射光的吸收、反在光度分析中，为了抵消吸收池对入射光的吸收、反射以及溶剂过量显色剂及其它试剂对入射光的吸收、射以及溶剂过量显色剂及其它试剂对入射光的吸收、散射等因素的影响，采用同套比色皿分别盛待测溶液和参散射等因素的影响，采用同套比色皿分别盛待测溶液和参比溶液空白溶液，一般为不含待测组分的试剂空白，比溶液空白溶液，一般为不含待测组分的试剂空白，先调仪器使先调仪器使 A参参=0(T参参=100%)抵消吸收池和各种试剂对抵消吸收池和各种试剂对光的吸收，再测光的吸收，再测 A试。试。实际上是把透过参比溶液吸收池的光强作为入射光强了。实际上是把透过参比溶液吸收池的光强作为入射光强了。假设试液中含假设试液中含M、N共存离子，参比溶液的选择有如共存离子，参比溶液的选择有如下情况：下情况：a.MR有色，有色，R、N、NR均无色，用溶剂作参比均无色，用溶剂作参比(水水 b.MR、R有色，有色，N、NR无色，用不含待测组分的无色，用不含待测组分的“试试剂空白作参比剂空白作参比 c.MR、N有色，有色，R、NR无色，采用试液作参比无色，采用试液作参比“试试样空白样空白 d.MR、R、N、NR均有色均有色 S的作用是掩蔽褪色。例如书的作用是掩蔽褪色。例如书P2275利用校正系数利用校正系数 采用采用SCN-测钢中测钢中W，V(IV)干扰，实验证明干扰，实验证明 这样测得试样中这样测得试样中V(IV)量后，可从量后，可从W的结果中扣除的结果中扣除V的影响的影响6别离别离 多元络合物是由三种或三种以上组分形成的多元络合物是由三种或三种以上组分形成的络合物目前应用较多的是由一种金属离子与两络合物目前应用较多的是由一种金属离子与两种配位体所组成的三元络合物，重要的有以下种配位体所组成的三元络合物，重要的有以下几种类型：几种类型：三元混酸配络合物三元混酸配络合物 条件：条件：aM能分别与能分别与L1、L2单独发生络合反响；单独发生络合反响；三三 、多元络合物在分光光度法中的应用、多元络合物在分光光度法中的应用bM与其中一种络合剂形成未饱和络合物，与其中一种络合剂形成未饱和络合物，只有再与另一种络合剂结合，才能满足其只有再与另一种络合剂结合，才能满足其配位数的要求。如配位数的要求。如Mo(IV)的配位数的配位数n8，易形成混配酸络合物；而易形成混配酸络合物；而 Ag+、Cu+(n=2)配位数低，易形成饱和络合物，不易形成配位数低，易形成饱和络合物，不易形成混配络合物。混配络合物。c.由于空间效应，其中一种配位体最好是由于空间效应，其中一种配位体最好是 体积小体积小的单齿配位体，如的单齿配位体，如 F-、H2O2、NH2OH，这样，这样不致阻碍第二种络合剂配位不致阻碍第二种络合剂配位 特点：极稳定，高灵敏度和选择性特点：极稳定，高灵敏度和选择性 例如例如:H2O2测测V(V),450=2.7102 Lmol-1cm-1 PAR V(V),550=3.6104 Lmol-1cm-1 选择性选择性差差 V(V)H2O2PAR(1:1:1)540=1.4104 Lmol-1cm-1 选择性好选择性好 (2)三元离子缔合物 M先与络合剂生成络阳阴离子，然后再与带相反电荷的离子生成离子缔合物，与三元混酸络合物的区别是：第一种配体已满足M配位数的要求，但电荷未被完全补偿，所以可与带相反电荷的离子缔合。多属MBR型，B为有机碱：如吡啶、安替比林类、邻二氮菲、有机染料等阳离子；R为电负性配位体，如、水杨酸水杨酸等。等。主要应用于萃取光度法，光度测定之前需经萃取、富集，所以提高了灵敏度和选择性，例如:H2SO4溶液中,与孔雀绿阳离子(B+),形成离子缔合物 B+HgI4-,用苯萃取 450=1.05105。目前，为防止萃取别离操作的麻烦和有机污染，文献报导参加水溶性高分子PVA，阿拉伯树胶等增溶分散，可直接在水相中测定，如PVA存在下，Zn2+SCN-罗丹明,607=2.6106。3三元胶束络合物三元胶束络合物ML外表活性剂外表活性剂 外表活性剂含亲水基和亲油基疏水外表活性剂含亲水基和亲油基疏水基，分为阳、阴、两性、非离子型，具基，分为阳、阴、两性、非离子型，具有增溶、增敏、增稳等作用，使原本难溶有增溶、增敏、增稳等作用，使原本难溶于水的显色体系可以在水溶液中测定由于水的显色体系可以在水溶液中测定由于分子中烃链的疏水性而相互聚集形成胶于分子中烃链的疏水性而相互聚集形成胶束且能大大提高灵敏度，这类方法称为束且能大大提高灵敏度，这类方法称为胶束增溶分光光度法。胶束增溶分光光度法。如：稀土：如：稀土：XO：CPB(溴化十六烷基吡溴化十六烷基吡啶啶)1：2：2或或1：2：4，由于参加，由于参加CPB，灵敏度可提高数倍。，灵敏度可提高数倍。4杂多酸杂多酸 酸性条件下，过量的钼酸盐与磷酸盐、酸性条件下，过量的钼酸盐与磷酸盐、硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子生成杂多硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子生成杂多酸可测定相应的酸可测定相应的P、Si、As。7.5 其他吸光光度法和光度分析法的应用其他吸光光度法和光度分析法的应用一、多组分的测定一、多组分的测定(略略 在多组分体系中，往往各组分对同一波长的光在多组分体系中，往往各组分对同一波长的光都有吸收，总吸光度等于各吸光组分吸光度之和。都有吸收，总吸光度等于各吸光组分吸光度之和。设试液中含设试液中含x，y两种吸光组分，浓度分别为两种吸光组分，浓度分别为Cx、Cy，测其吸收光谱可能出现三种情况：，测其吸收光谱可能出现三种情况：(a)(b)(c)多组分的吸收光谱多组分的吸收光谱a aX X、Y Y 互不干扰，可在互不干扰，可在11测测CXCX，2 2测测CYCY；b bY Y对对X X不干扰，不干扰，X X对对Y Y干扰。干扰。解方程可求得Cx、Cy。原那么上多组分体系均可用此法求解，实际只限于2或3个组分，但随着化学计量学在光度分析中的应用，已提出多种数学处理方法用于多组分同时测定，特别是可能含有未知干扰组分的多组分分析。那么根据吸光度的得加和性可列出方程：那么根据吸光度的得加和性可列出方程：二、差示分光光度法示差法，二、差示分光光度法示差法，P328P328 当待测组分浓度过高或过低，当待测组分浓度过高或过低，即即A A值过大或过小时，会有较大的测值过大或过小时，会有较大的测量误差，采用示差法可克服这一缺量误差，采用示差法可克服这一缺点。分为三种：点。分为三种：1 1高浓度示差法；高浓度示差法；2 2稀溶液示差法；稀溶液示差法；3 3使用两个参比溶液的精密示差法。使用两个参比溶液的精密示差法。以以1 1应用最多，本节将着重讨论应用最多，本节将着重讨论 与一般分光光度法不同在于：示差与一般分光光度法不同在于：示差法采用与待测试液浓度相近的标准法采用与待测试液浓度相近的标准溶液作参比溶液代替试剂空白溶液作参比溶液代替试剂空白 设作参比的标液为设作参比的标液为CS，待测试液浓度为，待测试液浓度为CX，CXCS具体做法：用浓度的标液作参比，调其具体做法：用浓度的标液作参比，调其AS0，然后测，然后测试液的试液的AX值，实际为值，实际为A，A与与C成正比，因为成正比，因为、b相同，可把以试剂空白为参比的稀溶液标准曲线相同，可把以试剂空白为参比的稀溶液标准曲线AC曲线作为曲线作为A C的工作曲线，由测得的的工作曲线，由测得的A可查可查得相应的得相应的C，CXCS C。用示差法测定浓度过高或过低试液时，准用示差法测定浓度过高或过低试液时，准确度比一般分光光度法高确度比一般分光光度法高 将一个按一般分光法测得将一个按一般分光法测得TS1=10%(A=1)的标液作参比，现调的标液作参比，现调TS2 100A=0,相当于把仪器上透光率标尺扩展了十倍。相当于把仪器上透光率标尺扩展了十倍。常规法常规法TxT0 5 1050100 落在测量误差较落在测量误差较 大大 的范围的范围示差法示差法 T0 5 1050100TxT0T0 落在测量误差较落在测量误差较 小小 的范围的范围 如TX15，那么用示差法测得TX250A0.3，读数落在测量误差最小的区域，从而提高了测定的准确度，即C的测量准确度，所以计算出来的CX较准。结论：示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度 利用示差法时，光源的发射强度必须足够强或适当加大狭缝宽度，才能调节A参=0。三、双波长分光光度法三、双波长分光光度法(P329)由前述知，对于多组分的测定须解方由前述知，对于多组分的测定须解方程组，当各组分吸收曲线大局部重叠或全程组，当各组分吸收曲线大局部重叠或全部重叠，或背景吸收大或试液混浊时，测部重叠，或背景吸收大或试液混浊时，测定误差会较大，一般分光光度法无能双波定误差会较大，一般分光光度法无能双波长分光光度法近年来有了很大开展。长分光光度法近年来有了很大开展。光光源源单色器单色器1单色器单色器2检测器检测器切切光光器器狭狭缝缝吸吸收收池池让让1、2两束光以一定频率交替照射吸收池两束光以一定频率交替照射吸收池：A由检测器测得。由检测器测得。AC成正比，即为双波长分光光度法的定成正比，即为双波长分光光度法的定量依据。量依据。12.原理原理特点：只用一个吸收池；且以试液本身对某一波长光特点：只用一个吸收池；且以试液本身对某一波长光的吸光度为参比，可消除试液与参比、及两个吸收池的吸光度为参比，可消除试液与参比、及两个吸收池之间差异引起的测量误差，从而提高了测量的准确度之间差异引起的测量误差，从而提高了测量的准确度。2应用应用 1混浊试液的测定混浊试液的测定 2两组分共存时的分别测定两组分共存时的分别测定XY 2 1 1A/nmA 等吸收点法常用等吸收点法常用 欲测欲测Cx，选，选2为测量波为测量波长，长，Y干扰；如选干扰；如选1(或或1)为参比波长，那么可消除为参比波长，那么可消除Y的干扰。的干扰。例如：以例如：以1为参比波长，为参比波长，2为测量波长；为测量波长；1处：处：2处：处：2、系数倍率法、系数倍率法 如干扰成分的吸收光谱找不到适宜地等吸收点，如干扰成分的吸收光谱找不到适宜地等吸收点，那么采用系数倍率法那么采用系数倍率法等吸收点等吸收点 成正比，与成正比，与Cy无关，消除了共存组分的干扰。无关，消除了共存组分的干扰。因为因为所以所以 四四 三波长吸光光度法三波长吸光光度法多波长多组分同时测定技术多波长多组分同时测定技术导数光度分析法导数光度分析法四、光度滴定四、光度滴定(略略 光度滴定是在适当波长反响产物、待测光度滴定是在适当波长反响产物、待测组分或滴定剂的组分或滴定剂的max下，不断参加滴定剂，下，不断参加滴定剂，同时测量溶液的吸光度，依据吸光度的突变来同时测量溶液的吸光度，依据吸光度的突变来确定终点，以确定终点，以AV滴定剂作图，得到光度滴滴定剂作图，得到光度滴定曲线，这是一条折线，两直线段的交点或延定曲线，这是一条折线，两直线段的交点或延长线的交点即为计量点。可应用于络合、酸碱、长线的交点即为计量点。可应用于络合、酸碱、氧化复原反响，有时还可用于沉淀反响。氧化复原反响，有时还可用于沉淀反响。对应于滴定反响：对应于滴定反响：M(被测被测)T滴定剂滴定剂C产物产物一些典型的滴定曲线如下图：一些典型的滴定曲线如下图：光度滴定的优点：光度滴定的优点：1、可在很稀溶液中进行；、可在很稀溶液中进行；2、只要求反响速度快，不要求反响进行完全、只要求反响速度快，不要求反响进行完全 允许滴定允许滴定剂过量很多；剂过量很多；3、只要待测离子、只要待测离子M与滴定剂与滴定剂T和和A之间都有良之间都有良好的线性关系，即可通过作图确定终点，与计量点附近好的线性关系，即可通过作图确定终点，与计量点附近弯曲局部无关，所以只需在计量点前后各取弯曲局部无关，所以只需在计量点前后各取34个数据个数据即可准确确定终点；即可准确确定终点；4、对于底色较深的溶液，用指示剂目测终点困难，用光、对于底色较深的溶液，用指示剂目测终点困难，用光度滴定并选用适宜的测量波长即可。度滴定并选用适宜的测量波长即可。五、络合物组成的测定五、络合物组成的测定1、摩尔比法饱和法、摩尔比法饱和法M +nR MRn固定固定cM，改变，改变cR，可得一系列，可得一系列R/CM值不同的溶液，配制相值不同的溶液，配制相应的试剂空白作参比，在应的试剂空白作参比，在MRn的的max处测各溶液的处测各溶液的A，利用，利用AR/CM作图。作图。ACR/CMnA最大饱和法饱和法 曲线转折点不敏锐，是由于络合物不稳定离解造成的，可曲线转折点不敏锐，是由于络合物不稳定离解造成的，可运用外推法求两直线的交点，交点对应的即为运用外推法求两直线的交点，交点对应的即为n。本法仅适用于稳定性较高离解度较小的络合物。本法仅适用于稳定性较高离解度较小的络合物。2.等摩尔连续变化法等摩尔连续变化法 配制一系列配制一系列CRCMCC-总浓度不变，总浓度不变，仅改变仅改变CR/CM相对量的溶液，在相对量的溶液，在MRn的的max处处测测A，在，在A最大即最大即MRn浓度最大处的浓度最大处的CR/CM比值即为比值即为n，以，以A为纵坐标，为纵坐标，CM/C为横坐标作图，为横坐标作图，将曲线两边的直线局部延长，交于将曲线两边的直线局部延长，交于A0点。点。0AcM/cAA0连续变化法连续变化法A点的吸光度低于点的吸光度低于A0点的，点的，是由于络合物局部离解所致是由于络合物局部离解所致络合物离解度络合物离解度此法用于离解度小、络合比此法用于离解度小、络合比低的络合物低的络合物六、弱酸和酸碱离解常数的测定六、弱酸和酸碱离解常数的测定 分析化学中所用的指示剂或显色剂分析化学中所用的指示剂或显色剂大多数为有机弱酸碱，在研究某大多数为有机弱酸碱，在研究某种新试剂时，均需先测其离解常数，种新试剂时，均需先测其离解常数，方法有电位法和分光光度法，后者虽方法有电位法和分光光度法，后者虽手续步骤稍多，但对某些难溶于水的手续步骤稍多，但对某些难溶于水的有机弱酸碱，由于溶解度限制，有机弱酸碱，由于溶解度限制，只宜用分光光度法测定，只要其只宜用分光光度法测定，只要其 不同的颜色。不同的颜色。如，一元弱酸如，一元弱酸HB，浓度，浓度cHA mol.L-1 HB H+B-cHB=HB +B-配制配制n个浓度个浓度C相等而相等而pH不同的不同的HB溶液，在一定波长下测溶液，在一定波长下测A，用用b1.0cm吸收池吸收池 1在高酸度时，可认为全部以在高酸度时，可认为全部以HB型体存在，型体存在，同理，在强碱性中，同理，在强碱性中，代入代入1 整理得整理得 2 只要测出只要测出AHB，AB，pH和对应的和对应的A便可计算便可计算Ka，注意不能由某一点求，注意不能由某一点求pKa，误差太大。应，误差太大。应由几个数据点用计算机作一线性回归处理由几个数据点用计算机作一线性回归处理