廣西大學(xué)分析化學(xué)課件 第九章 吸光光度法

第九章吸光光度法§9–1吸光光度法基本原理§9–2光度計(jì)及其基本部件§9–3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇§9–4吸光度測(cè)量條件的選擇§9–5吸光光度法的應(yīng)用§9–6紫外吸收光譜法簡(jiǎn)介利用分光光度計(jì)進(jìn)行比色⑴靈敏——測(cè)試下限10-5~10-6mol/L⑵準(zhǔn)確——相對(duì)誤差2%~5%⑶操作快速簡(jiǎn)便⑷選擇性好，應(yīng)用廣泛特點(diǎn)：吸光光度法——基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立的分析方法比色法可見分光光度法紫外分光光度法……0.001%Fe礦1g，若用0.0016mol/LK2Cr2O7滴定，只需半滴。RE%=?§9–1吸光光度法基本原理能量波長(zhǎng)頻率普朗克常數(shù)速度波長(zhǎng)越短，光的能量越大波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的能量越小紅

橙

黃

綠

青

藍(lán)

紫750nm440nm一光的基本性質(zhì)——波粒二象性射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光(400~750nm)電磁波譜：電磁輻射按波長(zhǎng)順序排列γ射線→

x射線→紫外光→可見光→紅外光→微波→無線電波(基態(tài))(激發(fā)態(tài))純轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷純振動(dòng)躍遷純電子躍遷1234246246AB1雙原子分子能級(jí)躍遷白光紅紫橙青藍(lán)藍(lán)青綠黃光的互補(bǔ)色示意圖溶液的顏色吸收光顏色波長(zhǎng)/nm黃綠紫400~450黃藍(lán)450~480橙綠藍(lán)480~490紅藍(lán)綠490~500紫紅綠500~560紫黃綠560~580藍(lán)黃580~600綠藍(lán)橙600~650藍(lán)綠紅650~750散射反射入射光透射光反射溶液顏色的深淺決定于溶液選擇性吸收光的量，即與溶液中吸光物質(zhì)的濃度有關(guān)。吸光物質(zhì)的濃度越大，溶液的顏色越深。某一波長(zhǎng)的光被溶液吸收，則此溶液顯示出該波長(zhǎng)光的互補(bǔ)色例：KMnO4紫紅色

CuSO4藍(lán)色二物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收為了描述溶液對(duì)不同波長(zhǎng)可見光的吸收作用，通常固定溶液濃度和液層的厚度，測(cè)量溶液對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度，

吸收曲線I0(λ)I(λ)吸光度A=lg(I0/I)b——以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)作圖，所得曲線即為吸收曲線（或稱吸收光譜）300400500600λ/nmCr2O72-350nm525nmMnO4-高錳酸鉀和重鉻酸鉀的吸收曲線（1）同一物質(zhì)，不同濃度，吸收曲線形狀相同。（2）不同物質(zhì)有不同的吸收曲線及（3）吸收曲線是選擇測(cè)量波長(zhǎng)的重要依據(jù)，無干擾物質(zhì)存在時(shí)，一般選三光的吸收基本定律——朗伯-比爾定律1Lambert-Beer定律A——吸光度I0——入射光強(qiáng)度I——透射光強(qiáng)度b——液層厚度(cm)a——吸收系數(shù)bI0(λ)I(λ)物理意義：(P243)當(dāng)一束平行單色光通過單一均勻的、非散射的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，溶液的吸光度A與溶液濃度C和液層厚度b的乘積成正比。標(biāo)準(zhǔn)曲線（工作曲線）固定液層厚度、入射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，測(cè)定一系列不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C為橫坐標(biāo)，A為縱坐標(biāo)作圖所得的過原點(diǎn)的直線。0.40.81.21.60cxAx=0.226用磺基水楊酸法測(cè)定微量鐵，由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出C=6.3mg/mL時(shí)，A=0.420，在與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的條件下，測(cè)量一未知含量的鐵試液，測(cè)得A=0.500，求試液中鐵的含量。例：解：解出a：L·g-1

·cm-1

(2)摩爾吸收系數(shù)

b的單位為cm

c的單位為mol/L(1)吸收系數(shù)

a

b的單位為cm

c的單位為g/L2.吸收系數(shù)、摩爾吸收系數(shù)注：與溶液濃度無關(guān)——最大吸收波長(zhǎng)處的摩爾吸收系數(shù)（即A最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的摩爾吸收系數(shù)）與有關(guān)的因素

①吸光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)②溶劑③波長(zhǎng)④溫度⑤儀器性能在特定波長(zhǎng)和溶劑的情況下是吸光物質(zhì)的特征常數(shù)?？勺鳛槎ㄐ澡b定的參數(shù)，也可用以估量定量方法的靈敏度(3)與a的關(guān)系

表觀摩爾吸收系數(shù)例：Fe2+濃度為5.0×10-4g/L，與1,10-鄰二氮雜菲反應(yīng)生成橙紅色絡(luò)合物。在波長(zhǎng)508nm，比色皿厚度b=2cm時(shí)，測(cè)得A=0.19，計(jì)算1,10-鄰二氮雜菲亞鐵絡(luò)合物的a及。解：由A=abc得：透射光強(qiáng)度入射光強(qiáng)度4.透光率T3.吸光度的加和性多組份體系中，各吸光物質(zhì)之間沒有相互作用，則：

A總=A1+A2+……+An目前儀器不能提供真正的單色光、吸光物質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變（表觀偏離）四偏離比爾定律的原因

1.入射光不純

入射光：對(duì)于的吸光度A1：

對(duì)于的吸光度A2：I01

+I02入射光強(qiáng)度：I1

+I2透過光強(qiáng)度：A與C不成線性關(guān)系，偏離比爾定律符合比爾定律譜帶A譜帶Bⅰ選用譜帶A的復(fù)合光工作曲線不會(huì)偏離比爾定律ⅱ選用譜帶B的復(fù)合光工作曲線將偏離比爾定律2.由于溶液中的化學(xué)反應(yīng)引起的偏離

例：

Cr2O72-+H2O2H++2CrO42-

（橙）（黃）消除方法：使作工作曲線和測(cè)量時(shí)的條件一致3.被測(cè)溶液濃度太大消除方法：稀釋溶液4.介質(zhì)不均勻消除方法：使溶液澄清、透明§9–2光度計(jì)及其基本部件1.光源發(fā)射的光強(qiáng)度足夠、為連續(xù)光譜、在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定鎢絲燈氫燈氘燈光源單色器吸收池檢測(cè)器參比池單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)按結(jié)構(gòu)分：可見光區(qū)近紫外光區(qū)2.單色器將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光①棱鏡入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡會(huì)聚透鏡焦點(diǎn)曲線出射狹縫單色光的純度決定于棱鏡的色散率和出射狹縫的寬度單色光半寬度：5～10nm3.吸收池比色皿光學(xué)玻璃或石英制成

0.5cm、1cm、2cm、3cm、5cm等規(guī)格②光柵透射光柵反射光柵在拋光的金屬表面上刻畫一系列等距離的平行刻線或在復(fù)制光柵表面噴鍍一層鋁薄膜而制成衍射原理單色光半寬度：0.1nm①光電管4.檢測(cè)系統(tǒng)將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電流來進(jìn)行測(cè)定的光電轉(zhuǎn)換器②光電二極管陣列絲陽(yáng)極光敏陰極R直流放大器指示器堿金屬、堿金屬氧化物由一系列光電二極管排列在硅晶片上組成§9–3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇專屬顯色劑(特效顯色劑）一顯色反應(yīng)

1.顯色反應(yīng)——將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏膽?yīng)。（配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)）顯色劑——與待測(cè)組分形成有色化合物的試劑2.顯色反應(yīng)的選擇①靈敏度高②選擇性好③顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無明顯吸收④反應(yīng)生成的有色化合物組成恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定對(duì)比度顯色反應(yīng)：M+nR===MRn

（待測(cè)組分）（顯色劑）（有色化合物）

1.顯色劑用量二顯色條件的選擇2.顯色酸度3.顯色溫度4.顯色時(shí)間pHt(分鐘)對(duì)顯色劑濃度控制：圖①

a~b之間濃度控制無需太嚴(yán)格圖②嚴(yán)格控制圖③十分嚴(yán)格地控制圖①圖②圖③三．干擾離子的消除四．顯色劑1.加入配位掩蔽劑或氧化還原掩蔽劑，使干擾離子生成無色配合物或無色離子2.選擇適當(dāng)?shù)娘@色條件以避免干擾3.分離干擾離子1.無機(jī)顯色劑2.有機(jī)顯色劑五三元配合物在光度分析中的應(yīng)用特性簡(jiǎn)介§9–4吸光度測(cè)量條件的選擇一入射光波長(zhǎng)的選擇一般選擇作為測(cè)量波長(zhǎng)

①此時(shí)最大，所以測(cè)量的靈敏度最大②可以消除因入射光單色性差引起的偏離朗伯-比爾定律現(xiàn)象

若在處有干擾，則選擇值隨變化不大的區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)“吸收最大，干擾最小”為原則I’I參比I’I試液散射反射入射光I0透射光I反射二參比溶液的選擇調(diào)節(jié)儀器A=0（T=100%）被測(cè)試液顯色劑其他試劑參比溶液－－－－＋－

－－＋－＋

＋

＋－－

＋

＋－空白溶液（不含被測(cè)試樣）試樣空白(不加顯色劑)純?nèi)軇┭诒伪粶y(cè)組分后加顯色劑選擇參比溶液的原則：

盡量消除或減少非被測(cè)組分對(duì)透射光強(qiáng)度的減弱△T△T△T△C1△C3△C2由式：可推導(dǎo)出三吸光度讀數(shù)范圍的選擇透光率讀數(shù)誤差△T一般為0.2%~1%測(cè)量結(jié)果的精度以濃度的相對(duì)誤差表示當(dāng)T=36.8%即吸光度讀數(shù)

A=0.434時(shí)，

濃度相對(duì)誤差最小，約為1.4%一般控制A=0.15~1.0即：T=70％

~10％設(shè)儀器讀數(shù)誤差△T為0.5%減小誤差的方法：1.改變濃度2.改變比色皿厚度36.8%T(%)△C/C(%)§9–5吸光光度法的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)溶液Cs：被測(cè)試液Cx：一高含量組分的測(cè)定——示差法1.原理：采用濃度稍低于試液的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，以此調(diào)節(jié)儀器T=100%，然后再測(cè)試液吸光度普通光度法測(cè)定時(shí)，標(biāo)液Cs的透光率Ts=10%0

試液Cx的透光率Tx=5%示差法測(cè)定，以Cs為參比，調(diào)節(jié)儀器Tr=100%，標(biāo)尺放大10倍，∴Tx=50%2.優(yōu)點(diǎn)提高常量組分測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度5102040608010020406080100050普通光度法%T示差光度法%TrTsTxT/%Tr/%標(biāo)尺放大倍數(shù)==5倍560%0.222例：以空白溶液作參比時(shí)，某標(biāo)準(zhǔn)溶液的透光率為20%，被測(cè)試液的透光率為12%。若以此標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，則被測(cè)試液的透光率為

，吸光度A為

，相當(dāng)于將讀數(shù)標(biāo)尺放大

倍。3.示差法的濃度相對(duì)誤差：4.示差法對(duì)儀器的要求儀器單色器質(zhì)量高，電子學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性好Ts——參