《化學(xué)》第模塊常用儀器

分析化學(xué)（第二版）

主編：鐘彤主審：長青大連理工大學(xué)出版社高等職業(yè)教育化工類課程規(guī)劃教材第7模塊常用儀器分析

背景知識任務(wù)一認(rèn)知紫外-可見分光光度計任務(wù)二認(rèn)知酸度計

能力考核水樣中磷酸根含量的測定

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉紫外-可見分光光度計及酸度計的結(jié)構(gòu)及使用方法；2.掌握紫外-可見分光光度法的條件選擇方法；3.掌握紫外-可見分光光度法的定量方法；4.掌握溶液酸度的測定方法、第7模塊常用儀器分析

背景知識（一）紫外-可見分光光度法

一、光吸收定律1.朗伯-比爾定律

當(dāng)一束平行的單色光通過均勻、非散射的稀溶液時（見圖），入射光被溶液吸收的程度與溶液厚度的關(guān)系為:I0LIt式中I0為入射光強度；It為通過溶液后透射光強度；L為溶液液層厚度，或稱光程長度；k為比例常數(shù)，它與入射光波長溶液性質(zhì)、濃度和溫度有關(guān)。這就是朗伯（S.H.Lambert）定律。背景知識It/I0表示溶液對光的透射程度，稱為透射比，用符號T表示。透射比愈大說明透過的光愈多。而I0/It是透射比的倒數(shù)，它表示入射光I0一定時，透過光強度愈小，即愈大，光吸收愈多。所以表示了單色光通過溶液時被吸收的程度，通常稱為吸光度，用A表示，即當(dāng)一束平行單色光照射到同種物質(zhì)不同濃度，相同液層厚度的均勻透明溶液時，入射光通量與溶液濃度的關(guān)系為式中為另一比例常數(shù)，它與入射光波長、液層厚度、溶液性質(zhì)和溫度有關(guān)。c為溶液濃度。這就是比爾（Beer）定律。比爾定律表明；當(dāng)溶液液層厚度和入射光強度一定時，光吸收的程度與溶液濃度成正比。必須指出的是：比爾定律只能在一定濃度范圍才適用。因為濃度過低或過高時，溶質(zhì)會發(fā)生電離或聚合，而產(chǎn)生誤差。背景知識當(dāng)溶液厚度和濃度都可改變時，這時就要考慮兩者同時對透射光通量的影響，則有式中K為比例常數(shù)，與入射光的波長、物質(zhì)的性質(zhì)和溶液的溫度等因素有關(guān)。這就是朗伯-比爾定律，即光吸收定律。它是分光光度法進行定量分析的理論基礎(chǔ)。光吸收定律表明：當(dāng)一束平行單色光通過均勻、非散射的稀溶液時，溶液的吸光度（入射光被溶液吸收的程度）與溶液的濃度及液層厚度的乘積成正比。朗伯-比爾定律應(yīng)用的條件：一是必須使用單色光，二是吸收發(fā)生在均勻的、非散射介質(zhì)，三是吸收過程中，吸收物質(zhì)互相不發(fā)生作用。背景知識2.吸光系數(shù)式中比例常數(shù)K稱為吸光系數(shù)；其物理意義是：單位濃度的溶液液層線厚度為1cm時，在一定波長下測得的吸光度。K值的大小只與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光波長、溶液溫度和溶劑性質(zhì)等有關(guān)，而與溶液濃度和液層厚度無關(guān)。但K值大小因溶液濃度所采用的單位的不同而異。(1)摩爾吸光系數(shù)ε當(dāng)溶液的濃度以物質(zhì)的量濃度（mol·L-1）表示，液層厚度以厘米（cm）表示時，相應(yīng)的比例常數(shù)K稱為摩爾吸光系數(shù)。以ε表示，其單位為L·mol-1·cm-1。這樣，式可以改寫成

A=εCL（4-5）摩爾吸光系數(shù)的物理意義是：濃度為1mol·L-1的溶液，于厚度為1cm的吸收池中，在一定波長下測得的吸光度。背景知識摩爾吸光系數(shù)是吸光物質(zhì)的重要參數(shù)之一，它表示物質(zhì)對某一特定波長光的吸收能力。ε愈大，表示該物質(zhì)對某波長光的吸收能力愈強，測定的靈敏度也就愈高。因此，測定時，為了提高分析的靈敏度，通常選擇摩爾吸光系數(shù)大的有色化合物進行測定，選擇具有最大ε值的波長作入射光。摩爾吸光系數(shù)由實驗測得。在實際測量中，不能直接取1mol·L-1這樣高濃度的溶液去測量摩爾吸光系數(shù)，只能在稀溶液中測量后，換算成摩爾吸光系數(shù)。背景知識例4-1已知含F(xiàn)e2+濃度為50ug/100mL溶液，用鄰二氮菲顯色，在波長510nm處用2cm吸收池測得A=0.198，計算摩爾吸光系數(shù)。ε=(2)吸光系數(shù)若溶液濃度c以mg/L表示，液層厚度以厘米（cm）表示，其比例常數(shù)稱為吸光系數(shù)，用k表示，其單位為L·cm/mg。這樣可表示為

A=kcL背景知識3.吸光度的加和性在多組分的體系中，在某一波長下，如果各種對光有吸收的物質(zhì)之間沒有相互作用，則體系在該波長的總吸光度等于各組分吸光度的和，即吸光度具有加和性，稱為吸光度加和性原理?？杀硎救缦拢篈總=A1+A2+……An=式中各吸光度的下標(biāo)表示組分1，2，……n。吸光度的加和性對多組分同時定量測定，校正干擾等都極為有用。二、定量方法本節(jié)只討論單組分體系，定量的依據(jù)是光吸收定律.如果樣品是單組分，且遵守吸收定律，這時只要測出被測吸光物質(zhì)最大吸收波長（λmax），就可在此波長下，選用適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海瑴y量試液的吸光度，然后再用工作曲線法或比較法求得分析結(jié)果。背景知識1．標(biāo)準(zhǔn)曲線法工作曲線法又稱標(biāo)準(zhǔn)曲線法，它是實際工作中使用最多的一種定量方法。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制方法是：配制四個以上濃度不同的待測組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以空白溶液為參比溶液，在選定的波長下，分別測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上繪制曲線，此曲線即稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線（或稱工作曲線）。在測定樣品時，應(yīng)按相同的方法制備待測試液（為了保證顯色條件一致，操作時一般是試樣與標(biāo)樣同時顯色），在相同測量條件下測量試液的吸光度，然后在工作曲線上查出待測試液濃度。為了保證測定準(zhǔn)確度，要求標(biāo)樣與試樣溶液的組成保持一致，待測試液的濃度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍內(nèi)，最好在標(biāo)準(zhǔn)曲線中部。標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)定期校準(zhǔn)，如果實驗條件變動（如更換標(biāo)準(zhǔn)溶液、所用試劑重新配制、儀器經(jīng)過修理、更換光源等情況），標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)重新繪制。標(biāo)準(zhǔn)曲線法適于成批樣品的分析，它可以消除一定的隨機誤差。背景知識例4－2

分別取0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00mL10ug/mL的Fe2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于6個50mL的容量瓶中，顯色后，稀釋至刻度，在480nm處，以試劑空白作參比，測吸光度，得A分別為0、0.102、0.204、0.306、0.408、0.510。另取5.00mL水樣，經(jīng)同樣處理后，稀釋至50mL，在相同條件下，測其吸光度得0.300,求水樣中鐵含量。解由題意可知背景知識背景知識2．比較法這種方法是用一個已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液（cS），在一定條件下，測得其吸光度AS，然后在相同條件下測得試液cx的吸光度Ax，設(shè)試液、標(biāo)準(zhǔn)溶液完全符合朗伯-比爾定律，則使用這方法要求：cx與cs濃度應(yīng)接近，且都符合吸收定律。比較法適于個別樣品的測定。背景知識例4－3有20ug/mL鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液，測其吸光度As=0.365，求在相同條件下，測吸光度Ax＝0.402的含鈷樣液中，鈷的含量。任務(wù)一任務(wù)鬼一謙認(rèn)腫知紫嫂外-可見院分光簡光度略計一、紫外-可見吹分光酷光度例計的功簡介1、紫支外-可見邪分光田光度嬌計儀醒器結(jié)猜構(gòu)光源憤→島單敵色器解→累吸收匹池悉→斥檢測草器→薄顯左示系雜統(tǒng)光源生：紫鑒外分延光光前度計宇一般謠用氫熊燈或丈氘燈獸，主崗要提肌供18必0～35浴0的連飲續(xù)光幕譜；軍可見倚分光江光度孕計一疤般用叫鎢燈半或碘速鎢燈亦，主萌要提猴供32喉0～10旁00析nm的連鳥續(xù)光膊譜。軍所謂撿紫外嫂可見薯分光讀光度膨計也億就是興說這延個儀辱器可摸以更僑換光蒜源，金能夠賭測定怎吸收釀峰在輔紫外浙和可革見光隱部分柔的化找合物物。單色笨器：很作用箏是把角光源感發(fā)出信的連冷續(xù)光談譜分暴解為芒單色幸光，72正1分光磚光度削計的瘋單色骨器為響棱鏡廢；72刷2等分悶光光泛度計百的單走色器筆為光卻柵。吸收浴池：愉又叫肌比色楊皿，庭用于給盛裝好溶液扔；吸怨收池萍的制既材有失玻璃棉和石紅英兩導(dǎo)種。徹玻璃詞吸收通池用德于可盤見光捐光區(qū)延測定徒。若灰在紫般外光察區(qū)測浮定，營則必厭須使滋用石洗英吸即收池拜。檢測組器：便是把羽光信射號轉(zhuǎn)逃化為頁電信廁號的價元件思，72位1的檢故測器質(zhì)是光輪電管；晌目前冷紫外-可見戴分光桑光度峰計廣貨泛使臣用光秘電倍媽增管忌作檢盞測器泥。顯示協(xié)系統(tǒng)龍：是秒把檢北測器勾產(chǎn)生幼的電替信號蹤蝶，經(jīng)潮放大其后，鐮用一采定的層方式崇顯示出貞來任務(wù)一2.注意或事項（1）連袍續(xù)使出用紫堆外—可見盜分光凍光度攔計的遼時間董不應(yīng)學(xué)超過索兩小健時，聽最好俘是間晶歇半繞小時禿后，陪再繼垃續(xù)使鏈用。（2）每撤次使輸用完菠比色陣皿后宅，要燭用去嘗例子犯水洗筍凈并鋒倒置秀晾干漠后，寺存放遣在比愧色皿遇盒中枯。在狠日常遮使用慰中應(yīng)姑注意耽保護詳比色舒皿的搶透光淹面，脅使其掘不受辰損壞巡壽并避螺免產(chǎn)構(gòu)生劃周痕，跌一面屑影響生透光古率。（3）儀炮器不螞能受桂潮?？嘣谌浙~常使健用中非，應(yīng)遞經(jīng)常販注意丟單色捆器上別的防燭潮硅捕膠（感在儀彈器的襪底部蔽）是昨否變拔色，蜻如硅膚膠的李顏色建已變啊紅，啦應(yīng)立漏即取剖出烘貼干或承更換慎。（4）在翁托運極或移均動一那起時跡，應(yīng)踢注意濤小心送輕放槐。任務(wù)一二、超任務(wù)并實施項目節(jié)二十煎水中梳微量域鐵的愚測定一、附能力蔑目標(biāo)1．能挨繪制悄吸收韻光譜斯曲線烈和選偉擇測塞量波閥長；2．學(xué)磚會用匆標(biāo)準(zhǔn)溝曲線御法定廟量3．學(xué)堪會72酸1分光讓光度兩計的如操作慈使用伸。二、議實驗訂原理鄰二丈氮菲丘又稱定鄰菲噴羅啉棵，是振測定蹲微量捕鐵的雙一種幟較好喉的顯襪色劑犯。在pH匪=2～9的溶沖液中諸，鄰晝二氮胸菲與延二價頸鐵生鄙成穩(wěn)功定的惑