分析 第九章 吸光光度法

第九章吸光光度法

9-1吸光光度法的基本原理

9-2光度計及其基本部件

9-3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇

9-4吸光度測量條件的選擇

9-5吸光度法的應(yīng)用提示：

吸光光度法的基本原理：物質(zhì)對光的選擇吸收、朗伯-比爾定律、偏離比爾定律的原因

光度計及其基本部件：

光度計的結(jié)構(gòu)、主要部件、各部分的作用用吸光度法進行定量分析標準曲線法9-1吸光光度法的基本原理簡介：吸光光度法：

基于物質(zhì)對光的選擇吸收而建立的分析方法吸光光度法包括：

比色法、可見分光光度法、紫外分光光度法比色法：比較待測溶液的顏色深淺測定物質(zhì)的濃度分光光度法：計量物質(zhì)的吸光程度吸光光度法的優(yōu)點：靈敏度高（濃度下限10-5~10-6mol·L-1）；相對誤差小于2%~5%；測定迅速；操作簡單；應(yīng)用廣泛?！挝镔|(zhì)對光的選擇吸收物質(zhì)發(fā)光的原因：

在可見光區(qū)，不同波長的光呈現(xiàn)不同的顏色當(dāng)一束白光通過有色溶液時，一些波長的光被溶液吸收，另一些波長的光則透過。溶液的顏色由透射光的波長所決定。吸收光與透射光為互補色I0It紅黃橙藍青紫青藍綠白光物質(zhì)顏色與吸收光顏色的互補關(guān)系物質(zhì)顏色吸收光顏色波長/nm黃綠紫400~450黃藍450~480橙綠藍480~490紅藍綠490~500紫綠綠500~560紫黃綠560~580藍黃580~600綠藍橙600~650藍綠紅650~780

當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)或其溶液時，組成該物質(zhì)的分子、原子或離子與光子發(fā)生“碰撞”，光子的能量被分子、原子所吸收，使這些離子由最低能態(tài)（基態(tài)）躍遷到較高能態(tài)（激發(fā)態(tài)）：

M+hv

→M＊

（基態(tài)）（激發(fā)態(tài)）光子的能量被分子、原子吸收的條件：照射光的能量（hv）與被照射物質(zhì)粒子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差相當(dāng)時才能發(fā)生吸收物質(zhì)對光的選擇吸收：

不同物質(zhì)微粒由于結(jié)構(gòu)不同而具有不同的量子化能級，能量差也不相同，物質(zhì)對光有選擇性吸收。1234B純電子躍遷A雙原子分子能級躍遷△E=hv=hc/λ吸收曲線：

將不同波長的光透過某一固定濃度和厚度有色溶液，測量每一波長下有色溶液對光的吸收程度（吸光度A），然后以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標作圖得一曲線不同濃度KMnO4溶液的光吸收曲線

Aλ討論：不同物質(zhì)吸收曲線形狀和λmax各不相同（定性依據(jù)）

不同濃度同一物質(zhì)最大吸收波長不變，濃度增加吸光度值增加（定量依據(jù)）★吸收曲線是吸光光度法定量分析時選擇測定波長的重要依據(jù)

光的吸收基本定律----朗伯-比爾定律描述物質(zhì)對單色光吸收強弱與液層厚度和待測物濃度的關(guān)系當(dāng)一束平行單色光通過單一均勻的、非散射的吸收光物質(zhì)溶液時，溶質(zhì)吸收了光能，光的強度就要減弱，溶液的吸光度與溶液濃度及液層厚度成正比。A-吸光度

T-透光率（T=I/I0）I0

-入射光強度I-透射光強度

b-液層厚度c-溶液濃度（單位g·L-1

或mol·L-1）

a-吸收系數(shù)（質(zhì)量吸收系數(shù)）?-（摩爾吸收系數(shù)）例：鐵(Ⅱ)質(zhì)量濃度為5.0×10-4g·L-1的溶液，與1，10–鄰二氮雜菲反應(yīng)，生成紅色配合物。該配合物在波長500nm，比色皿厚度為2cm時，測得A=0.19計算1，10-鄰二氮雜菲亞鐵的a及?解：a=A/bc=0.19/2×5.0×10-4=190L·g-1·cm-1?=Ma=55.85×190=1.1×10-4L·mol-1·cm-1?=MaA-無量綱的物理量

如果b的單位取：cm

c的單位?。篻·L-1a的單位為：L·g-1cm-1c

的單位?。簃ol·L-1?的單位為：L·mol-1cm-1標準曲線

入射光在固定液層厚度及強度的情況下，測定一系列不同濃度的標準溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標，以標準溶液濃度為橫坐標作圖。根據(jù)朗伯比爾定律應(yīng)得到一條通過原點的直線。在相同條件下測得試液的吸光度，從標準曲線上查得試液的濃度。在實際工作中特別是在溶液濃度較高時，常會出現(xiàn)標準曲線不成直線的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為偏離比爾定律偏離比爾定律標準曲線

入射光在固定液層厚度及強度的情況下，測定一系列不同濃度的標準溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標，以標準溶液濃度為橫坐標作圖。根據(jù)朗伯比爾定律應(yīng)得到一條通過原點的直線。在相同條件下測得試液的吸光度，從標準曲線上查得試液的濃度。在實際工作中特別是在溶液濃度較高時，常會出現(xiàn)標準曲線不成直線的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為偏離比爾定律偏離朗伯比爾定律的原因非單色光的影響：

Beer定律應(yīng)用的重要前提——入射光為單色光照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后并非真正單色光其波長寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡或光柵的分辨率決定為了保證透過光對檢測器的響應(yīng)，必須保證一定的狹縫寬度這就使分離出來的光具一定的譜帶寬度化學(xué)因素引起的偏離Beer定律適用的另一個前提：稀溶液,濃度過高會使C與A關(guān)系偏離定律9-2光度計及其基本部件

光源單色器吸收池檢測器顯示單波長單光束分光光度計單光束分光光度計：特點：使用時來回拉動吸收池→移動誤差對光源要求高比色池配對光源：

能夠發(fā)出測量所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，要求具有一定的光強度并在一定時間內(nèi)能保持穩(wěn)定鎢燈或鹵鎢燈——可見光源350~1000nm氫燈或氘燈——紫外光源200~360nm單色器：產(chǎn)生高光譜純度輻射束（包括狹縫、準直鏡、色散元件）色散元件：將混合光按波長順序分散為不同波長的單色光波

棱鏡——對不同波長的光折射率不同色散元件分出光波長不等距

光柵——衍射和干涉

分出光波長等距吸收池：盛裝樣品試液玻璃——僅適用于可見光區(qū)石英——適用于紫外和可見光區(qū)要求：匹配性（對光的吸收和反射應(yīng)一致）記錄裝置：

訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電管光電倍增管二極管陣列檢測器檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置光電管☆雙光束分光光度計：

特點：雙光束一束照射參比溶液，一束照射待測溶液，不用拉動吸收池，可減小移動差，對光源要求不高，可以實現(xiàn)自動掃描吸收光譜

☆雙波長分光光度計

特點：利用吸光度差值定量消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差9-3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)：將待測組分轉(zhuǎn)變成有顏色化合物的反應(yīng)

在吸光光度分析中所用到的顯色反應(yīng)主要有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。用于吸光光度分析的顯色反應(yīng)應(yīng)滿足下列要求：

⑴選擇性好，干擾少；

⑵靈敏度高；

⑶有色化合物的組成恒定；

⑷有色化合物的性質(zhì)穩(wěn)定

⑸色差大顯色反應(yīng)條件的選擇

1.顯色劑用量2.溶液的酸度3.顯色溫度4.顯色時間5.溶劑

6.測定中的干擾及其消除方法顯色劑

無機顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨等。有機顯色劑：種類繁多偶氮類顯色劑：性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、對比度大，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂III、PAR等。三苯甲烷類：鉻天青S、二甲酚橙等9-4吸光度測量條件的選擇參比溶液的選擇⑴如果樣品溶液、試劑、顯色劑均無色時，選溶劑作參比，稱為“溶劑空白”；⑵如果樣品溶液有色，而試劑、顯色劑無色時，選不加顯色劑的樣品溶液作參比，稱為“樣品空白”；⑶如果試劑、顯色劑有色，而樣品溶液無色時，選不加樣品的試劑、顯色劑溶液作參比，稱為“試劑空白”。入射光波長的選擇入射光的波長選擇應(yīng)根據(jù)吸收光譜曲線,一般選擇λmax。此波長處摩爾吸收系數(shù)值最大，測定有較高的靈敏度，同時在此波長處的一個較小范圍內(nèi)，吸光度變化不大。

控制適當(dāng)?shù)淖x數(shù)范圍

因為吸光度在0.2～0.8范圍內(nèi)測量的讀數(shù)誤差較小，所以，應(yīng)盡量使吸光度讀數(shù)控制在此范圍內(nèi)，為此可采取以下措施：

①控制試液的濃度：含量大時，少取樣或稀釋試液；含量少時，可多取樣或萃取富集。

②選擇不同厚度的比色皿。讀數(shù)太大時，可改用厚度小的比色皿；讀數(shù)太小時，改用厚度大的比色皿。透光率的測量誤差-ΔT影響測定結(jié)果的相對誤差兩個因素：

T和ΔTΔT-儀器刻度讀數(shù)不可靠所引起的誤差（±0.2%）當(dāng)T=0.368（A=0.434）時，濃度相對誤差最小當(dāng)吸光度在0.15~1.0范圍內(nèi)濃度的測量誤差約為1.4%-2.2%9-5用吸光光度法進行定量分析單組分的測定

--標準曲線法蘆丁含量測定

多組分分析

設(shè)某溶液中含有x和y兩種組分，其濃度分別為c(x)和c(y)，它們的吸收光譜可能會出現(xiàn)如圖所示的幾種情況：1．兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）2．兩組分吸收光