紫外分光光法計(jì)算

1、第20章 吸光光度法思 考 題1. 什么叫單色光？復(fù)色光？哪一種光適用于朗伯比耳定律？答：僅具有單一波長的光叫單色光。由不同波長的光所組成光稱為復(fù)合光。朗伯-比耳定律應(yīng)適用于單色光。2. 什么叫互補(bǔ)色？與物質(zhì)的顏色有何關(guān)系？答：如果兩種適當(dāng)?shù)膯紊獍匆欢ǖ膹?qiáng)度比例混合后形成白光，這兩種光稱為互補(bǔ)色光。當(dāng)混合光照射物質(zhì)分子時(shí)，分子選擇性地吸收一定波長的光，而其它波長的光則透過，物質(zhì)呈現(xiàn)透過光的顏色，透過光與吸收光就是互補(bǔ)色光。3. 何謂透光率和吸光度？ 兩者有何關(guān)系？答：透光率是指透射光強(qiáng)和入射光強(qiáng)之比，用T表示 T=吸光度是吸光物質(zhì)對入射光的吸收程度，用A表示，其兩者的關(guān)系 4. 朗伯-比耳定

2、律的物理意義是什么？ 什么叫吸收曲線？ 什么叫標(biāo)準(zhǔn)曲線？答：朗伯-比耳定律是吸光光度法定量分析的理論依據(jù)，即吸光物質(zhì)溶液對光的吸收程度與溶液濃度和液層厚度之間的定量關(guān)系。數(shù)學(xué)表達(dá)式為 吸收曲線是描述某一吸光物質(zhì)對不同波長光的吸收能力的曲線，即在不同波長處測得吸光度，波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖即可得到吸收曲線。 標(biāo)準(zhǔn)曲線是描述在一定波長下，某一吸光物質(zhì)不同濃度的溶液的吸光能力的曲線，吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖即可得到。5. 何謂摩爾吸光系數(shù)？質(zhì)量吸光系數(shù)？兩者有何關(guān)系？答：吸光系數(shù)是吸光物質(zhì)吸光能力的量度。摩爾吸光系數(shù)是指濃度為1.0 mol·L，液層度為1cm時(shí)，吸光物質(zhì)

3、的溶液在某一波長下的吸光度。用表示，其單位 。質(zhì)量吸光系數(shù)是吸光物質(zhì)的濃度為1g時(shí)的吸光度，用a表示。其單位 兩者的關(guān)系為 M為被測物的摩爾質(zhì)量。6. 分光光度法的誤差來源有哪些？答：誤差來源主要有兩方面，一是所用儀器提供的單色光不純，因?yàn)閱紊獠患儠r(shí)，朗伯比耳定律中吸光度和濃度之間的關(guān)系偏離線性；二是吸光物質(zhì)本身的化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果同樣引起朗伯比耳定律的偏離。7. 分光光度計(jì)的基本部件有哪些？答：主要部件有：光源，色散元件（單色器），吸收池，檢測器，記錄儀。8. 如何選擇參比溶液？答：選擇參比溶液的原則為（1）若只有顯色反應(yīng)產(chǎn)物有吸收，其它均無吸收時(shí)，可用純?nèi)軇┳鲄⒈热芤骸＃?）若顯色劑或其它

4、試劑有吸收，試樣本身無吸收，則可用“試劑空白”作參比溶液。（3）若試樣本身有吸收，而顯色劑等其它試劑無吸收，可用“試樣空白”作參比溶液。（4）若顯色劑、試樣中其它組分有吸收，則可在試液中加入掩蔽劑將被測組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。9. 何謂示差分光光度法？此法主要適合于哪些樣品的測定？它為什么能提高測定的準(zhǔn)確度？答：示差分光光度法是指試樣溶液的吸光度和標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度之差 與試樣中被測組分濃度之間的定量關(guān)系進(jìn)行分析的方法。此法主要適用于高含量組分的測定。因?yàn)楦邼舛鹊臉悠吠腹饴屎苄?，引起較大的透光率讀數(shù)誤差，而示差分光光度法采用比試樣濃度較低的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液，使透光率的讀數(shù)標(biāo)尺放大，其

5、讀數(shù)在透光率的適宜范圍（10%70%）內(nèi)，可提高測定準(zhǔn)確度。10. 利用光度滴定法判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是什么？答：光度滴定法確定終點(diǎn)的依據(jù)是滴定過程中被測組分與滴定反應(yīng)產(chǎn)物吸光度的變化。以吸光度對滴定體積作圖，所得曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處即為滴定終點(diǎn)，如下圖所示。用EDTA滴定Bi3+ 和Cu2+的光度滴定曲線11. 測定工業(yè)鹽酸中鐵含量時(shí)，常用鹽酸羥胺還原Fe3+，用鄰二氮雜菲顯色。顯色劑本身及其他試劑均無色，鄰二氮雜菲-Fe2+為橙色。用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行工業(yè)鹽酸中微量鐵含量分析時(shí)，應(yīng)選用什么作參比溶液?答：應(yīng)選用純?nèi)軇┳鲄⒈热芤?，如蒸餾水。習(xí) 題1. 有兩種不同濃度的有色溶液，當(dāng)液層厚度相同時(shí)，對于某一

6、波長的光，透光率T分別為（1）65.0%，（2）41.8%，求它們的吸光度A。若已知溶液（1）的濃度為6.51×10-4 mol·L-1，求溶液（2）的濃度。解：透光率換算成吸光度A1 = -lgT1 = -lg0.65 = 0.187A2 = -lgT2 = -lg0.418 = 0.379根據(jù)朗伯比耳定律 A1 = e c1b1 A2 = e c2b2 因?yàn)橄嗤镔|(zhì)的吸光系數(shù)相等，兩式相除后得2. 一束單色光通過厚度為1 cm的有色溶液后，透光率為70%，當(dāng)它們通過5 cm厚的相同溶液后，透光率變?yōu)槎嗌伲拷猓河梢阎獥l件：A1 = e b1 c = -lgT1 = -lg

7、0.70 = 0.155可求出 e c = 0.155/1 = 0.155e c值代入改變厚度后的關(guān)系式中，得A2 = e c b2 = 0155 ´ 5 = 0.775 把吸光度換算為透光率3. 已知某一吸光物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)為1.1×104 L·mol-1·cm-1，當(dāng)此物質(zhì)溶液的濃度為3.00×10-5 mol·L-1，液層厚度為0.5 cm時(shí)，求A和T。解： A = e b c = 4. 用1 cm的比色皿在525 nm波長處測得濃度為1.28×10-4 mol·L-1 KMnO4溶液的透光率是50%，試求

8、：（1）此溶液的吸光度是多少？（2）如果KMnO4的濃度是原來濃度的兩倍，透光率和吸光度各是多少？（3）在1cm比色皿中，若透光率是75，則其濃度又是多少？解：（1）A = -lgT = -lg0.5 = 0.301 （2）濃度為2倍時(shí)， c = 2 ´ 1.28 ´ 10-4 = 2.56 ´ 10-4（mol·L-1）此時(shí)兩種溶液的吸光度相比可得 透光率為 （3） 透光率T = 75%時(shí)，A = -lgT = -lg0.75 = 0.125故濃度為5. 濃度為25.5 µg / 50 mL的Cu2+ 溶液，用雙環(huán)己酮草酰二腙比色測定。在波長

9、600 nm處，用1 cm的比色皿測得T = 70.8%，求摩爾吸光系數(shù)和質(zhì)量吸光系數(shù)。解：Cu2+ 溶液的濃度：透光率換算為吸光度： A = -lgT = -lg0.708 = 0.150根據(jù)朗伯比耳定律6. 0.088 mg Fe3+，用硫氰酸鹽顯色后，在容量瓶中用水稀釋至50 mL，用1cm比色皿，在波長480 nm處測得A = 0.740。求吸光系數(shù)a和 e 。解： 先計(jì)算Fe3+ 溶液的濃度 由朗伯比耳定律A = e b c 7. 有一化合物的摩爾質(zhì)量是125，摩爾吸光系數(shù)為2.50×104 L·mol-1·cm-1，今欲配制該化合物的溶液1L，使其在稀

10、釋1200倍后，在1 cm的比色皿中測得的吸光度為0.60，則應(yīng)稱取該化合物多少克？解：根據(jù)朗伯比耳定律求算該物質(zhì)溶液的濃度 稀釋前的濃度為1200 × 2.4×10-5 = 2.88 ×10-2（ molL-1）要配制1L該溶液所需稱量化合物的質(zhì)量為8. 今有一臺分光光度計(jì)，透光率的讀數(shù)誤差為0.5%。計(jì)算在下列吸光度時(shí)，測得的濃度相對誤差（只考慮正誤差）？從計(jì)算結(jié)果得出何結(jié)論 ？ （1）0.095 （2）0.631 （3）0.803 （4）0.942解：已知透光率讀數(shù)誤差 T = 0.5%（1）當(dāng)A = 0.095時(shí)， 由誤差公式： （2）當(dāng)A = 0.631

11、時(shí)， 由誤差公式： （3）當(dāng)A = 0.803 時(shí)， 由誤差公式： （4）當(dāng)A = 0.942時(shí)， 由誤差公式： 結(jié)果表明吸光度過大或過小時(shí)，產(chǎn)生的相對誤差較大。9. 某溶液濃度為c，以純試劑作參比溶液時(shí)，吸光度A為0.434，設(shè)儀器讀數(shù)誤差為0.2%，（1）求濃度的相對誤差。（2）在相同測量條件下，濃度為3c的溶液在測量時(shí)引起的濃度相對誤差為多少？（只考慮正誤差）（3）計(jì)算結(jié)果說明什么？解：（1）吸光度換算為透光率 ，已知T = 0.2%根據(jù)濃度相對誤差公式（2）其他條件不變，濃度變?yōu)?c時(shí)，吸光度變?yōu)锳 = 3A1 = 3 × 0.434 = 1.302則透光率為 （3）結(jié)果表明

12、濃度過大時(shí)，相對誤差較大。10.在1.00 cm比色皿中測得下列數(shù)據(jù)，求A+B混合液中A和B的物質(zhì)的量濃度分別為多少？溶液濃度/ mol·L-1吸光度（450 nm）吸光度（700 nm）A5.0×1040.8000.100B2.0×1040.1000.600A+ B未知0.6001.000解：根據(jù)已知條件，計(jì)算不同物質(zhì)在兩個(gè)波長下的摩爾吸光系數(shù)A物質(zhì)：l1 = 450 nm處， A = ， l2 = 700 nm處， A = ，B物質(zhì)：l1 = 450nm處， A = ， l2 = 700nm處， A = ，根據(jù)混合試樣的測定數(shù)據(jù)，可以建立如下聯(lián)立方程式：解上述

13、聯(lián)立方程式 11. 用8羥基喹啉氯仿萃取比色法測定Fe3+ 和Al3+ 時(shí)，吸收曲線有部分重疊。在相應(yīng)的條件下，用純鋁1mg在波長390 nm 和470 nm 處分別測得A為0.025和0.000，純鐵1mg在波長390 nm 和470 nm 處分別測得A為0.010和0.020?，F(xiàn)取1mg含鐵、鋁的試樣， 在波長390 nm和470 nm 處測得試液的吸光度分別為0.500和0.300。求試樣中Fe和Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：先計(jì)算鋁和鐵在不同波長下的質(zhì)量吸光系數(shù)，設(shè)吸收池厚度為1.0 cm，標(biāo)樣和試樣體積均為1.0 L。因?yàn)锳l和鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度均為1mg /L，由朗伯比耳定律在l = 390

14、nm 處： 在l = 470 nm 處： 利用未知溶液的濃度和吸光度建立聯(lián)立方程式 解聯(lián)立方程 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 12. 用普通的分光光度法測定0.00100 mol·L-1 鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液和含鋅的試樣溶液，分別測得 = 0.700，= 1.00。若用0.00100 mol·L-1 鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液，此時(shí)試樣溶液的吸光度是多少？讀數(shù)標(biāo)尺擴(kuò)大了多少倍？解：用標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液時(shí)，可用示差法求算試樣溶液的吸光度先計(jì)算試樣溶液的濃度再利用標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度和濃度計(jì)算eb值：根據(jù)示差法，標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液時(shí)，試樣溶液的吸光度為 因普通分光光度法時(shí)，試樣的透光率而示差法時(shí)試樣的透光率為

15、所以讀數(shù)標(biāo)尺擴(kuò)大了倍。13. 用硅鉬藍(lán)法測定SiO2。用濃度為0.020 mg·mL-1 的SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液， 測定另一濃度為0.100 mg·mL-1的SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液， 測得透光率T為14.4%。 今有一未知溶液，在相同的條件下測得透光率T為31.8%。求該未知溶液的SiO2濃度。（提示：AxAs = abc。）解：透光率換算為吸光度A = -lgT = -lg0.144 = 0.842根據(jù)示差法原理由已知濃度的溶液的吸光度，求出質(zhì)量吸光系數(shù)與液層厚度的乘積ab ， 因樣品的透光率為31.8，其吸光度 A = -lgT = -lg0.318 = 0.498故，

16、試樣中SiO2的濃度為14. 用磺基水楊酸法測定微量鐵。標(biāo)準(zhǔn)溶液是由0.2160 g的NH4Fe(SO4)2·12H2O溶于水中稀釋至500 mL配制。根據(jù)下列數(shù)據(jù)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液體積V/mL0.02.04.06.08.010.0吸光度A0.00.1650.3200.4800.6300.790某試液5.0 mL，稀釋至250 mL。取此稀釋液2.0 mL，與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同條件下顯色和測定吸光度，測得A = 0.500，求試液中鐵的含量（mg /mL）。 解：原始鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為所加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖可得如下標(biāo)準(zhǔn)曲線與回歸方程。因?yàn)樵嚇拥奈舛葹?/p>

17、0.5，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找對應(yīng)的體積為6.2 mL若利用回歸方程 y = 0.0786 x+ 0.0043，計(jì)算得相應(yīng)體積為6.3 mL根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，6.3 mL相當(dāng)?shù)蔫F物質(zhì)的量為 再根據(jù)被測試樣的稀釋倍數(shù)計(jì)算原來溶液的濃度 15. 若某一元弱酸的濃度為2.0×10-4 mol·L-1時(shí)，在不同的pH緩沖溶液中，以1.0 cm吸收池于520 nm波長下測得如下吸光度數(shù)據(jù)： pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50 A 0.890 0.890 0.692 0.552 0.385 0.260 0.260計(jì)算該一元弱酸的離解常數(shù)。解：由酸常數(shù)

18、的計(jì)算公式式中 AHL為高酸度時(shí)的吸光度，本題中為AHL = 0.890；為低酸度時(shí)的吸光度，本題中為 A為某一酸度時(shí)的吸光度，可選H+ = 10-3.41時(shí)，A = 0.552 則可計(jì)算酸常數(shù)16. 用摩爾比法測定鎂與有機(jī)試劑的配合比，固定鎂的濃度為1.0×10-3 mol·L-1，加入改變有機(jī)試劑的濃度，分別測定吸光度，測得如下表的數(shù)據(jù)。求配合物的組成和配合物的穩(wěn)定常數(shù)。序號cMg / mol·L-1cHR / mol·L-1A11.0×10-30.2×10-30.06521.0×10-30.4×10-30.1

19、5031.0×10-30.6×10-30.22541.0×10-30.8×10-30.29451.0×10-31.0×10-30.35561.0×10-31.2×10-30.38571.0×10-31.4×10-30.40081.0×10-32.0×10-30.400解：由表中的數(shù)據(jù)可計(jì)算出金屬鎂與有機(jī)試劑的摩爾比，并整理成如下表摩爾比0.20.40.60.81.01.21.42.0吸光度A0.0650.1500.2250.2940.3550.3850.4000.400以摩爾比為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖可得如下關(guān)系曲線。延長兩個(gè)直線部分，相交于B點(diǎn)，測得B點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)1.0，說明配合物的摩爾比為1:1，即配合物的組成為 MgR。 配合物的穩(wěn)定常數(shù)可按下式計(jì)算吸光度與摩爾比的關(guān)系曲線式中配合物的摩爾吸光系數(shù)可利用吸光度A0 = 0.400和金屬鎂離子濃度1.0×10-3 mol·L-1來計(jì)算即 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)先計(jì)算不同吸光度時(shí)的穩(wěn)定常數(shù)，再平均即可得到該配合