分析化学第七章吸光光度法解析

*,*,Analytical chemistry,第七章：吸光光度法,(,Spectrophotometry),7-1 概述,7-2 光吸收定律,7-3 分光光度计,7-4 显色反响及其影响因素,7-5 光度测量误差和测量条件的选择,7-6 吸光光度法的应用,习题,2024/9/29,1,7.1:,概述,一、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。,许多物质呈现颜色，而且颜色,深浅,与,浓度,有关,二、方法特点：,1,、灵敏度高，能测c,2,c,1,是光谱定量的依据,(3)同一物质分子运动的形式一样，构造一样，在不同浓度下，吸收曲线的形状一样，且max位置不变,(4)不同物质的吸收曲线形状不同，决定了物质的构造分析的依据,2024/9/29,9,(5)假设选择在max处测量A，那么灵敏度高,Cr,2,O,7,2-,MnO,4,-,2,、物质的颜色,2024/9/29,10,溶液呈现的颜色与吸收光颜色及波段的,关系,物质的颜色,吸收光,颜色,波长范围,( l ,nm),黄绿,黄,橙,红,紫红,紫,蓝,绿蓝,蓝绿,紫,蓝,绿蓝,蓝绿,绿,黄绿,黄,橙,红,400-450,450-480,480-490,490-500,500-560,560-580,580-600,600-650,650-750,溶液呈现的颜色是其吸收光的互补光的颜色。,2024/9/29,11,7.2:,光吸收定律,一、朗伯-比耳定律,当一束强度为I0的平行单色光入射到厚度为b的溶液上，一局部光被吸收强度为Ia，剩余的光透过强度为It,透光率,吸光度,2024/9/29,12,当物质对光完全透光时，,T=1,，,A=0,当物质对光全部吸收时，,T=0,，,A=,朗伯,-,比尔定律,的数学表达式,I,0,I,r,I,t,I,a,单色光垂直照射含有吸光物质的溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度及液层的厚度成正比。,2024/9/29,13,其中，,A,:,吸光度，,T,:,透射比，,K,:,比例常数，,b:,溶液厚度，,c,:,溶液浓度,注意： 平行单色光,均相介质,无发射、散射或光化学反响,二、吸光系数、摩尔吸光系数,1、吸光系数,a,和摩尔吸光系数,(,Molar absorptivity),A= Kbc,(1)当,c,= g/L,时：,b=cm；,K,=,a,= Lg,-1,cm,-1,(2)当,c,=mol/L,时：,b=cm；,K,=,=Lmol,-1,cm,-1,2024/9/29,14,表示物质的浓度为,1mol/L,液层厚度为,1cm,时溶液的吸光度。,单位：,(Lmol,-1,cm,-1,),影响,值大小的因素,(1)入射光波长,(2)与被测物质有关,(3)温度，酸度，介质，有色物构造，,(4)不随 c或b值变化,2024/9/29,15,2,、桑德尔,(Sandell),灵敏度：,S,当仪器检测吸光度为,0.001,时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。 单位：,g/cm,2,氯磺酚,S,测定钢中的铌,50ml,容量瓶中有,Nb30g,，用,2cm,比色池，在,650nm,测定光吸收，,A,0.43,，求,(Nb,原子量,92.91),。,2024/9/29,16,三、吸光度,A,的加和性,假设溶液中含有不止一种吸光物质，那么总吸光度等于各个组分吸光度之和：,A=A1+A2+.+An = 1bc1+ 2bc2 + .+nbcn,2024/9/29,17,7.3,分光光度计,0.575,光源,单色器,吸收池,检测器,显示,2024/9/29,18,1,、光源,(Source),：,75,W,钨灯，发射出360-800,nm,波长的连续光谱,2、单色器(Monochromator)：将连续光谱分解为按波长排列的单色光,3、比色皿吸收池：材质一样的玻璃，石英制成0.5，1.0，2.0，3.0cm,4、检测器(Detector)：承受比色皿透过的光强，转换为电信号，并放大显示，读取 T，A，c,光电管：产生光电流，在电阻两端产生电压降,2024/9/29,19,7.4 显色反响及影响因素,一、 显色反响,没有颜色的或颜色较浅的化合物，需要通过适当的反响定量生成有色化合物再测定 显色反响。,被测物 显色剂 有色化合物,对显色反响的要求：,1、选择性好,2、灵敏度高 (104),2024/9/29,20,3、 产物的化学组成稳定,4、 化学性质稳定,5、 显色剂和产物有明显的颜色差异 (60nm),二、显色剂,1,、 无机显色剂,:,过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾,2、 有机显色剂：,1偶氮类：偶氮胂III,2024/9/29,21,2三苯甲烷类,三苯甲烷酸性染料 铬天菁S,3邻菲罗啉类：新亚铜灵,2024/9/29,22,4肟类：丁二肟,三、 多元络合物,混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸,离子缔合物 AuCl4-罗丹明B,金属离子-配体-外表活性剂体系,Mo-水杨基荧光酮-CTMAB,2024/9/29,23,四、 影响显色反响的因素,1、 溶液酸度pH值及缓冲溶液,影响显色剂的平衡浓度及颜色，,影响待测离子的存在状态，防止沉淀,影响络合物组成,2,、显色剂的用量,稍过量，处于平台区,3 、显色反响时间,针对不同显色反响确定显示时间,显色反响快且稳定；显色反响快但不稳定；,显色反响慢，稳定需时间；显色反响慢但不稳定,2024/9/29,24,4、 显色反响温度,加热可加快反响速度，导致显色剂或产物分解,5,、溶剂,6,、干扰离子,有机溶剂，提高灵敏度、显色反响速率,消除方法：,改变酸度，参加隐蔽剂，改变价态,选择适宜参比,选择适当波长,2024/9/29,25,7.5,吸光光度分析条件的选择与误差的控制,一、测定波长选择,选择原那么：“吸收最大，干扰最小,灵敏度,选择性,2024/9/29,26,二、 标准曲线制作,理论根底：朗伯-比尔定律,一样条件下,测定不同浓度标准溶液的吸光度A,Ac 作图,2024/9/29,27,三、偏离朗伯,-,比尔定律 的原因,负偏离,1、由于,非单色光,引起的,偏离,因物质对不同波长的光的吸收程度不同，而导致偏离。,2024/9/29,28,复合光由,1,和,2,组成，对于浓度不同的溶液,a,和,b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。,2024/9/29,29,2、溶液本身的,化学和物理因素,引起的,偏离,(1)溶液介质不均匀引起的,(2)溶液中的副反响发生而引起的,(3)反响条件影响显色反响,例如,Cr,2,O,7,2-,+H,2,O=2HCrO,4,-,=2H,+,+2CrO,4,-,橙色 黄色,1,max,=350nm ,max,=375nm,2,max,=450nm,2024/9/29,30,四、 吸光度测量的误差,2024/9/29,31,T=0.368,，,A=0.434,测量误差最小,为了减少测量误差，控制溶液的吸光度范围,A = 0.2 0.8,T = 65 15 %,五、参比溶液的选择：,选适宜的参比溶液，调仪器A =0，T=100%,(1)当试液，显色液，在此波段无吸收，可用纯水作参比；,2024/9/29,32,(2)试剂有色，以试剂的空白为参比；,(3)显色剂，待测物有吸收，应掩蔽，使其不与显色剂作用,。,2024/9/29,33,7.6:,其它光度法,一、目视比色法,对样品的粗略测定,适合对准确度要求不太高的大批量样品的分析。,二、示差分光光度法-高含量组分的测定,1,、原理,：,以稍低于待测组分浓度的标准溶液作为参比溶液，然后测试液的吸光度，再从,A,求,c,，,从而提高准确度。,参比液,c,s,c,x,样品液,2024/9/29,34,用参比液调吸光度为“0，此时，被测液的吸光度为,吸光度的差与浓度差成正比。,如果标准溶液的,T%=10，,用此溶液做参比，调成100%(,A=0)，,等于把仪器透光率扩10倍，测量误差变小了。,2024/9/29,35,例 以试剂为空白参比调,T=100%,，测某有色液,A=1.301,，假设,T=0.003,，求光度测量误差,Er=,？,2024/9/29,36,假设以T=10%为参比，示差光度法测该试液的T=？此时Er又为多少？,2024/9/29,37,例12. 锌标液cZn=0.00100mol/L和含Zn样品各测A=0.700和A=1.000，问两种溶液透射率相差多少？如果用0.00100mol/L Zn 标液作参比，试液的A=？示差法与普通光度法相比，读数标尺放大了多少倍？,解：,1、A= - lgT，那么T1=10-A=10-0.700=0.200=20.0%,T2=10-1.000=0.1000=10.0%,故透光率相差10.0%,2024/9/29,38,2、A相对=A=bc=1.000-0.700=0.300,3、那么T相对=10-0.300=0.50=50%,标尺放大倍数为：,三、光度滴定,由于在选定的波长下，被滴定的溶液各组分的吸光情况不同，曲线形状不同,2024/9/29,39,(,a),滴定剂对选用波长的光有很大吸收，待测物和产物不吸收，如,MnO,4,-,滴,Fe,2+,(,b),待测物有吸收滴定剂和产物不吸收，如,EDTA,滴水扬酸铁,2024/9/29,40,(c),产物有吸收，滴定剂,与待测物无吸收，,如,NaOH,滴对溴苯酚,(,d),滴定剂和待测物,有吸收，,产物,无吸收,如,KBrO,3,-KBr,滴,Sb,3+,-HCl,液,2024/9/29,41,7.7:,吸光光度法的应用,一、标准曲线法测单一组分,1、选择适宜的显色反响和显色条件,2、绘出被测组分的吸收光谱曲线(用标液，找出最大吸收波长。,A,3,、在,max,下测一系列标准溶液的,A,值，绘制工作曲线,A-c,2024/9/29,42,4、与工作曲线一样的方法，测未知物Ax ， 从工作曲线上查cx,Ax,Cx,A,二、多组分的测定,2024/9/29,43,A,X,Y,1,2, 为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测得。,解联立方程，可求得,c,x,c,y,2024/9/29,44,三、配合物组成的测定,1,、摩尔比法,固定,c,M,，,改变,c,R,，,就可得一系列,c,R,/,c,M,值不同的溶液，测,A,作图,n,2024/9/29,45,2,、等摩尔连续变换法,cM + cR = c，改变 cM与 cR的相比照值，使 cM: cR =10:0，9:1，8:2.1:9，0:10,n,2024/9/29,46,四、酸碱离解常数的测定,例如,一元弱酸,K,a,的测定,先配,c,总,=,c,HA,+A,不变而,pH,不同的,HA,溶液，用,pH,计测各个溶液的,pH,值，然后在,max,HA,，,Max,A -,用,b=1cm，,测定各溶液的,A,值：,2024/9/29,47,在很高酸度下，弱酸全部以,HA,的形式存在，,在很低酸度下，弱酸全部以,A,的形式存在,2024/9/29,48,在一定,pH,下，测得,A,，再在很高酸度和很低酸度下测得,A,HA,和,A,A-,，即可计算,K,a,。,2024/9/29,49,五、其它应用,1、工业分析,2、食品分析,3、药物分析,4、临床分析,5、冶金分析,几乎所有的无机离子和相对多的有机物可以用吸光光度法进展分析。,2024/9/29,50,