分光光度法應(yīng)用的發(fā)展

1、分光光度法應(yīng)用的發(fā)展第1頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一2.6.1 高含量組分的測(cè)定差示分光光度法第2頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一差示分光光度法（1） 普通的分光光度法采用不含已顯色被測(cè)組分的參比溶液，而差示分光光度法則使用一定濃度的經(jīng)顯色的被測(cè)液作參比溶液。 例如：高吸光度差示法是用濃度比試樣溶液稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液在同樣條件下顯色，用作參比溶液來(lái)調(diào)節(jié)T=100% 。第3頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一差示分光光度法（2）例：若普通的分光光度法測(cè)得試樣的T=7.0%, 配制一濃度稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液S,測(cè)得T=10.0%, 二者

2、之差為3%;用差示法時(shí)，以此標(biāo)準(zhǔn)溶液S來(lái)調(diào)節(jié)儀器令T=100%,再來(lái)測(cè)定試樣X(jué),可得T=70.0%, 二者之差為30%。這樣，差示法相當(dāng)于把標(biāo)尺擴(kuò)大了10倍，測(cè)量讀數(shù)的相對(duì)誤差也就縮小了10倍。第4頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一差示分光光度法（3）差示分光光度法的測(cè)定步驟：采用濃度為Cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液為參比溶液; 2）測(cè)定一系列C已知的標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)吸光度(Ar)； 3）繪制Ar-C工作曲線； 4）由測(cè)得試樣溶液得相對(duì)吸光度Ar,x，即可從ArC工作曲線上求出C(5)根據(jù)CxCs+C求出試樣濃度Cx第5頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一Vc 2、差示

3、法與普通法的比較的特點(diǎn) 例：(1)假設(shè)以空白溶液作參比時(shí)，濃度為Cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液透光度Ts10，濃度為Cx的試液的透光度Tx5(如圖)。(2)差示法用濃度為Cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比調(diào)節(jié)Tr100，相當(dāng)于儀器的讀數(shù)標(biāo)尺擴(kuò)大了十倍。 圖214 差示光度法標(biāo)尺擴(kuò)大原理圖 第6頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一3、差示分光光度法(差示法)與普通法光度法的關(guān)系(1)差示法 差示測(cè)定試液濃度(Cx)時(shí)，采用濃度稍低于試樣的標(biāo)準(zhǔn)溶液(Cs)作參比溶液調(diào)節(jié)儀器透光度讀數(shù)為100(A=0)，再測(cè)定試樣溶液的吸光度(Ar稱(chēng)為相對(duì)吸光度)，相對(duì)應(yīng)的透光度(Tr)稱(chēng)為相對(duì)透光度。第7頁(yè)，共26頁(yè)，20

4、22年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一（2）普通光度法與差示法的關(guān)系 普通光度法以純?nèi)軇┗蚩瞻自噭┳鲄⒈热芤?，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)溶液及試液的吸光度分別為As和Ax，對(duì)應(yīng)的透光度為T(mén)s和Tx，根據(jù)比爾定律 AxbCx，AsbCs ArAxAsb(Cx-Cs)bC 上式意義：在符合比爾定律測(cè)定濃度范圍內(nèi)，差示法測(cè)得的相對(duì)吸光度(Ar)與被測(cè)溶液和參比溶液的濃度差(CxCs,即C)或成正比，即可用于定量測(cè)定。此時(shí)試液的Tr,x50，令讀數(shù)落在適宜的范圍內(nèi)，提高了測(cè)定的準(zhǔn)確度。 第8頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一4、參比溶液濃度與測(cè)量誤差的關(guān)系 參比溶液濃度與測(cè)量誤差的關(guān)系可用圖2-1

5、5表示： 圖中A0.0為普通法的誤差曲線,設(shè)儀器透光度讀數(shù)的絕對(duì)誤差Tr0.05， 由圖可見(jiàn)： 隨著參比溶液濃度的增加，即Ts減少，濃度相對(duì)誤差也減小 ,結(jié)果差示法測(cè)定的準(zhǔn)確度可與重量法或滴定法接近。 圖215不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比時(shí)的誤差曲線 第9頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一由圖可知：1、 高吸光度的參比溶液能降低測(cè)量誤差，但是濃度越高，透過(guò)光線越弱，產(chǎn)生的光電流就越小，以至調(diào)節(jié)儀器的滿標(biāo)有困難。 為此，要求儀器必須增強(qiáng)入射光的強(qiáng)度，或能增加光電流的放大倍數(shù)，以便在使用高吸光度參比溶液時(shí)，仍能調(diào)節(jié)儀器的滿標(biāo)度（T100）。 圖215不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比時(shí)的誤差曲

6、線 第10頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一由圖可知：2、差示法對(duì)儀器的靈敏度和穩(wěn)定性提出了較高的要求。 差示分光光度法校正曲線的線形關(guān)系往往受到破壞，測(cè)定范圍小，這是實(shí)際工作中必須注意的。 圖215不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比時(shí)的誤差曲線 第11頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一2.6.2 多組分混合物的分析計(jì)算數(shù)學(xué)分光光度法 分光光度法可以不經(jīng)分離而測(cè)定試液中兩種以上組分。 如果兩種組分的吸收曲線彼此不相干擾，可方便地選擇適當(dāng)?shù)夭ㄩL(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，如果兩種組分地吸收曲線相互干擾時(shí)，則可用解聯(lián)立方程式的方法，求出各組分的含量。第12頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5

7、月20日，9點(diǎn)45分，星期一例： 鋼鐵中Mn和Cr的測(cè)定:試樣經(jīng)過(guò)處理后，得到MnO4和Cr2O72。首先用KMnO4和KMnO標(biāo)準(zhǔn)溶液制作吸收曲線，如右圖。 從圖得知它們?cè)诳梢?jiàn)光區(qū)的吸收峰分別是540nm和440nm （KCr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液分別在吸收峰，但當(dāng)波長(zhǎng)小于425nm時(shí)，F(xiàn)e3+會(huì)有強(qiáng)烈吸收，故不采用350nm吸收峰，而用440nm波長(zhǎng)時(shí)的小吸收峰）。 圖216 KMnO4和K2Cr2O7的吸收曲線第13頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一例：續(xù)（一） 用KMnO4和KCr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液分別在波長(zhǎng)540nm（1）和440nm（2）測(cè)定吸收光度，并根據(jù)A/bc計(jì)算K

8、MnO4在1及2的摩爾吸光系數(shù)(1)、（2）和KCr2O7在1及2的摩爾吸光系數(shù)2(1)、2(2).再分別在波長(zhǎng)1及2測(cè)定試液的總吸光度A1和A2。 圖216 KMnO4和K2Cr2O7的吸收曲線第14頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一例：續(xù)（二） 設(shè)試液中MnO4和Cr2O72濃度分別為c1及c2。根據(jù)吸光度加和原理，設(shè)b1cm，則有： 將上式聯(lián)立求解，則得下式：第15頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一例：續(xù)（二） 將上式聯(lián)立求解，則得 根據(jù)同樣原理還可以擴(kuò)展到三組分物質(zhì)的分析，即在3個(gè)總的吸光度，從3個(gè)聯(lián)立方程求解3個(gè)未知組分的濃度。第16頁(yè)，共

9、26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一2.6.3 分光光度滴定法圖217 幾種典型光度滴定曲線 利用分光光度計(jì)測(cè)量滴定過(guò)程中吸光度的變化，來(lái)確定終點(diǎn)的方法稱(chēng)為分光光度滴定法。 由于滴定劑、待測(cè)物質(zhì)和產(chǎn)物對(duì)光吸收的不同，因此光度滴定曲線有多種形狀。如圖： 第17頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一幾種典型光度滴定曲線 待測(cè)物質(zhì)對(duì)光吸收，滴 定劑和產(chǎn)物都不吸收。 滴定劑有吸收，待測(cè)物質(zhì)和產(chǎn)物都不吸收。(c) 產(chǎn)物有吸收，待測(cè)物質(zhì)和滴定劑都不吸收。圖217 幾種典型光度滴定曲線 第18頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一幾種典型光度滴定曲線（二）(

10、d) 待測(cè)物質(zhì)和滴定劑都有吸收，產(chǎn)物不吸收。(e) 滴定劑和產(chǎn)物有吸收，待測(cè)物質(zhì)不吸收。(f) 待測(cè)物質(zhì)和產(chǎn)物都有吸收，而滴定劑不吸收。圖217 幾種典型光度滴定曲線 第19頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一分光光度滴定法 如果滴定反應(yīng)進(jìn)行得完全，滴定曲線是由兩條直線組成的，它們的交點(diǎn)就是終點(diǎn)。如果反應(yīng)不完全，則在終點(diǎn)區(qū)域是曲線，這時(shí)必須延長(zhǎng)兩條曲線的直線部分使其相交求得終點(diǎn)。 第20頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一分光光度滴定法（二） 這種方法由于能測(cè)出化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近溶液顏色的微弱變化，并且由多次測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)確定終點(diǎn)，因而有較高的精密度。 其次，

11、分光光度滴定只有參與滴定反應(yīng)的有色雜質(zhì)才干擾測(cè)定，如果有色不參與滴定，盡管它對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)光有吸收，也不會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，因此分光光度滴定法有較好的選擇性。 同時(shí)，在滴定劑、待測(cè)物質(zhì)或反應(yīng)產(chǎn)物中，只要有一種對(duì)紫外及可見(jiàn)光有吸收，就可以進(jìn)行光度滴定，這樣就降低了對(duì)滴定反應(yīng)的要求，是滴定分析獲得更廣泛應(yīng)用。第21頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一2.6.4 雙波長(zhǎng)分光光度法 雙波長(zhǎng)分光光度法是從光源發(fā)出的光線，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)可以調(diào)節(jié)的單色器得到兩個(gè)不同的波長(zhǎng)(1和2)的單色光，并利用旋光器RM使1和2光交替通過(guò)同一吸收池，測(cè)定二波長(zhǎng)下吸光度差值A(chǔ)，求得待測(cè)組分含量的方法。 其原理如下

12、： 圖218 雙波長(zhǎng)分光光度法測(cè)定原理示意圖第22頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一原理： 設(shè)在兩個(gè)波長(zhǎng)處都有背景吸收，吸光度為Ab，并且兩道單色光的強(qiáng)度都相等于I0，則在兩個(gè)波長(zhǎng)位置，有下列關(guān)系：1和2一般相差很少，Ab可視為相等，固有：第23頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一2.6.5 導(dǎo)數(shù)分光光度法（一） 根據(jù)吸收定律: 若通過(guò)自動(dòng)控制夾縫和自動(dòng)電路調(diào)節(jié)，使I0在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持恒定，dI0/d0，則 由上式可以知道導(dǎo)數(shù)信號(hào)與濃度成正比，所以可以用于定量測(cè)定，稱(chēng)之為導(dǎo)數(shù)分光光度法。第24頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期一2.6.5 導(dǎo)數(shù)分光光度法（二） 如右圖： 表示了近似高斯曲線的單一吸收曲線和它的一至四階導(dǎo)數(shù)曲線。 導(dǎo)數(shù)光譜特別使用于痕量分析，重疊光譜的分離，吸收背景的消除，以及渾濁液、乳濁物的研究及鑒別。 （a）是它們的基本光譜。 （b）是它們的四階導(dǎo)數(shù)光譜。圖219 吸收曲線及一至四階導(dǎo)數(shù)曲線 第25頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)