第十二章吸光光度法.ppt

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1、1,第十二章 吸光光度法,12-1 物质对光的选择性吸收12-2 光吸收基本定律12-3 吸光光度法的仪器应用12-4 吸光光度分析条件的选择12-5 吸光光度法的应用 思考题,2,吸光光度法,原理：吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法分类：比色法是以比较有色溶液颜色的深浅（透过光）来确定其中有色物质含量的分析方法分光光度法是通过待测溶液对特定波长光的吸收而确定物质含量的分析方法。,3,吸光光度法,4,吸光光度法,主要用于微量组分的测定，其特点如下 灵敏度高。测定试样中质量分数为10-210-5的微量组分，甚至可以测定质量分数为10-610-8的痕量组分。准确度较高。一般比

2、色法的相对误差为5%10%，分光光度法为2%5%操作简单、分析速度快。应用广泛。几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以,5,12-1物质对光的选择性吸收,一、光的基本性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性 光是由光子流组成，光子的能量：E=h=h c/（Planck常数：h=6.626 10-34 J S)光的波长越短（频率越高），其能量越大 表121 电磁波谱表,可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200-400 nm 远紫外区10-200 nm（真空紫外区）近红外光 0.752.5 m 中红外光 2.5 5.0 m 远红外光 5.01000 m,400nm,750nm,7,红

3、外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000m,主要用于有机化合物结构鉴定。紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400 nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。,可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400750 nm，主要用于有色物质的定量分析。吸光光度法的特点：（1）灵敏度高；（2）准确度高；（3）操作简便快速；（4）应用广泛。,二、物质对光的选择性吸收1、物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。物质对光产生选择性吸收的原因,分子、原子或离子具有不连续的量子化能级。只有照射光中光子的能量h与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差E相等的那部分色

4、光才会被物质或其溶液所吸收。不同的物质微粒由于结构不同而具有不同的量子化能级，其能级差也各不相同，因此物质对光的吸收具有选择性。,M+h M*,M+热,M+荧光或磷光,基态 激发态E1（E）E2,E=E2-E1=h,吸收光,发射光,2、物质的颜色与光吸收 物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成)互补色光：如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以得到白光，这两种单色光就叫做互补色光。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补。,互补色光：如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补。,青蓝（绿蓝）,青

5、（蓝绿）,蓝,橙,紫,黄,绿,红,表12-2*物质的颜色与吸收光颜色的互补关系武汉大学（四版）*,光的互补：蓝 黄,溶液的颜色由透射光的波长所决定。透射光与吸收光为互补色光。如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色光而呈现蓝色,用不同波长的单色光照射，测吸光度 吸收曲线与最大吸收波长 max；,3、光吸收曲线 用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制曲线，描述物质对不同波长光的吸收能力。,吸收曲线,17,吸收曲线的讨论：（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长max（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、max

6、不变。（3）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。,（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在max处吸光度A 的差异最大。在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。此特性可作为物质定量分析的依据。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。,1.朗伯比耳定律 当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。如果入射光的强度为I0，吸收光的强度为Ia，透过光的强度为It，反射光的强度为Ir，则它们之间的关系为：,12-2

7、 光吸收的基本定律,I0=Ia+It+Ir,It,Ir,Ia,b,c,I0=Ia+It+Ir,Ir基本不变，其影响可以用同样材质和厚度的比色皿相互抵消，故上式可简化为：,I0=Ia+It,透光率T透过光的强度It与入射光的强度I0之比为透光率（也称透光度、透射比）,吸光度A 物质对光的吸收程度（吸收光 的强度）。,吸光度A与透光率T的关系为：,或：T=10-A,溶液的透光率越小，吸光度越大，表明溶液对光的吸收越强。,例121 某溶液的透光率为40.2%，其吸光度是多少?,解：已知T=40.2%=0.402 则：A=lg T=lg 0.402=0.396透光率为40.2%时，吸光度为0.396。

8、,例122 测得某溶液的吸光度为0.434，其透光率是多少?,解：已知A=0.434根据A=lg T得T=10A=100.434=36.8%吸光度为0.434时，透光率为36.8%。,朗伯比耳定律 实践证明，吸光度与溶液浓度、液层厚度及入射光波长等因素有关。若入射光波长不变 朗伯(Lambert)于1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。Ab 比耳(Beer)1852年又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A c二者的结合称为朗伯比耳定律，也称为光的吸收定律。其数学表达式为：,朗伯-比耳定律的数学表达式为：A=Kbc 它表明：当一束平行单色光通过均匀的非散射的溶液时，溶

9、液的吸光度A与吸光物质的浓度c和液层厚度b的乘积成正比。K为常数，它与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。它与b、c 的单位有关（但与c 大小无关）,2、吸光系数a和摩尔吸光系数,吸光系数a：当浓度以g L-1表示，液层厚度用cm表示时，常数K用a表示，其单位为L g-1 cm-1。此时朗伯比尔定律表示为：,摩尔吸光系数：当浓度以mol L-1表示，液层厚度用cm表示时，常数K用表示，其单位为L mol-1 cm-1。此时朗伯比尔定律表示为：,A=abc,A=bc,摩尔吸光系数摩尔吸光系数在数值上等于浓度为1moL L1、光程（液层厚度）为 1cm溶液的吸光度。是吸光物质在特定波长下的

10、特征常数，它与入射光波长、溶液的性质以及温度等因素有关，而与溶液的浓度及液层厚度无关，通常所说某物质的摩尔吸光系数是指在最大吸收波长处的摩尔吸光系数max。值愈大，显色反应的灵敏度愈高。一般认为，,如果改变入射光的波长，则摩尔吸光系数、max 也改变?,错。改变，max 不变。,104 属低灵敏度，104 5104 属中等灵敏度，5104 属高灵敏度。在实际分析中，为了提高灵敏度常选择值较大的有色化合物为被测物质，选择有最大值的光波 作为入射光。,例123 有一浓度为1.0g mL1的Fe2+溶液，以邻二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.

11、380，计算该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数。,解：已知 b=2.0cm A=0.380 铁的摩尔质量M=55.85 g mol1(1)Fe2+的浓度用g L1表示时，c=1.0103 g L1吸光系数a=,=1.9102 L g1 cm1,例123 有一浓度为1.0g mL1的Fe2+溶液，以邻二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数。,(2)Fe2+的浓度用mol L1表示时，c=1.8 mol L1,摩尔吸光系数=,=1.1104 L mol1 cm1,33,例12-4 某有色溶液在2

12、.00cm比色皿中，测得透光率T=50.0%，若改用1.00cm比色皿时，其T1和A1各为多少？,解：有色溶液在2.00cm比色皿中的吸光度为：A=lgT=lg0.500=0.301根据朗伯比尔定律，吸光度与液层厚度成正比，则改用1.00cm比色皿时，其A1和T1各为：A1=1/2A=0.150 由于A1=lgT1 则 T1=10=10=0.708=70.8%,3、标准曲线的绘制及其应用,根据 A=Kbc 若b不变，A c,这是分光光度法进行定量分析的基础，标准曲线就是根据这一原理制作的。标准曲线的绘制：在选定的实验条件下分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光度，以待测组分的含量为横坐标，吸光

13、度为纵坐标作图，得到的通过原点的直线称为标准曲线或工作曲线。,标准曲线法：在同样条件下，测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上查到与之相对应的待测物质的含量。,标准曲线的绘制及标准曲线法,1 2 3 4 5 样品标液 C1 C2 C3 C4 C5 CX A A1 A2 A3 A4 A5 AX,标准曲线不通过原点原因*（后讲）可能是由于参比溶液选择不当，比色皿厚度不等，比色皿位置不妥，比色皿透光面不清洁等原因所引起的。如果有色配合物的解离度较大，特别是当溶液中还有其他配合物时，常使待测物质在低浓度时显色不完全，这也是标准曲线有时不通过原点的原因。,4.偏离朗伯比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的

14、浓度时，有时标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯比耳定律的偏离。引起这种偏离的因素（两大类）：（1）物理性因素；（2）化学性因素。,（1）物理性因素,难以获得真正的纯单色光。朗伯比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。,非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。,图12-3 工作曲线,很小时，则可近似认为是单色光。为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射光波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。,

15、介质不均匀、散射引起正偏离,朗伯比尔定律只适用于均匀溶液。不均匀的胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，散射（均匀溶液没有散射）使透光率减少，所测吸光度增大，导致对朗伯比尔定律的偏离。,。,(2)化学性因素 高浓度引起的偏差 朗伯-比耳定律假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用，实验证明，这种假定只有在稀溶液时才基本符合。朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。当溶液浓度c 10-2molL-1时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。,反应条件变化引起的偏差 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。因此，严格控制显色反应的条件，就可减少

16、和防止偏离朗伯比尔定律。,例如，以Cr2O72-形式测定铬的含量在水溶液中存在如下平衡：Cr2O72-（橙色）+H2O=2H+2 CrO42-(黄色),吸光度大 吸光度小因此，要严格控制pH值,在符合朗伯比尔定律的范围内，有色物质浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系为 A、增加，增加，增加 B、减小，不变，减小 C、减小，增加，增加 D、增加，不变，减小,下列因素中不会引起偏离朗伯比尔定律的因素（A）单色光不纯（B）溶液浓度太高（C）比色皿的厚度（D）介质不均匀,12-3 吸光光度法的仪器,分光光度法目前应用最广泛，其主要特点如下：1.准确度高。利用分光光度法测定，可以得到纯度较高的单色光，使

17、偏离朗伯比尔定律的现象大为减少，标准曲线的线性范围更宽，分析结果的准确度更高。2.利用物质吸光度的加和性，可以同时测定溶液中两种或两种以上的共存组分。33.分光光度法有紫外分光光度法、可见分光光度法和红外分光光度法之分，不但可以进行定量分析还可以进行物质结构分析。,1、分光光度计的结构,主要部件,（1）光源 光源的作用是发射出特定波长范围的连续光谱。可见光区通常用612V的钨丝灯，在近紫外区，常采用氢灯或氘灯作为光源，其光波范围为160375nm。,（2）.单色器 单色器是将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置，它是分光光度计的核心部件。单色器的色散能力越强，分辨率越高，所获得的单色光就越纯。

18、单色器由色散元件及其附件组成。常用的色散元件为棱镜和光栅。,47,入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝。,49,3.样品室 样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。4.检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。5.信号显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。,50,光电管示意图,

19、光电倍增管示意图,2、分光光度计的类型简介（1）单光束分光光度计：简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。,只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位置，使它们分别置于光路来进行测定,国产751型、752型、721型、722型、UV-1100型、英国SP-500型,单光束分光光度计,53,54,55,56,（2）.双光束分光光度计：自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。,57,58,（3）双波长分光光度计*（本书未介绍）：将不同波长的两束单色光(1、2)

20、快速交替通过同一吸收池而后到达检测器，产生交流信号，无需参比池。两波长同时扫描（=12nm）即可获得导数光谱。,图8-9 分光光度计的类型,12-4 吸光光度法分析条件的选择,1、显色反应及显色反应条件的选择（1）显色反应将待测组分转变为有色化合物的反应称为显色反应。显色反应主要有配位反应和氧化还原反应两类，配位反应是最主要的显色反应。要求显色反应的选择性好（只与待测物质发生显色反应；干扰少或干扰易消除）。,显色反应的灵敏度高（摩尔吸光系数应大于104）显色反应定量进行（组成要恒定，并符合一定的化学式）有色化合物的稳定性好（稳定20分钟以上*）有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大（两者最大吸收

21、波长之差大于60nm）。显色反应的条件要容易控制 如果反应条件过于严格难于控制，则测定结果的精密度和准确度均较差。,（2）显色剂与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。无机显色剂：少。生成的配合物不够稳定，灵敏度和选择性也不高。目前，仅有硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢和碘化物等尚有使用价值。例如，用KSCN作显色剂测定铁、钼、钨元素；用钼酸胺作显色剂测定磷、硅、钒元素。有机显色剂 在吸光光度分析中广泛应用。能生成极其稳定的螯合物，选择性和灵敏度都较高。一般都含有生色团和助色团。,生色团是某些含不饱和键的基团，如偶氮基（-N=N）、亚硝基（N=O）、羰基（C=O）、硫羰基（C=S）等，电子易被激发

22、而生色。,助色团是某些含有孤对电子的基团，如NH2、NR2、OH、OR、SH、Cl、Br等。这些基团本身虽没有颜色，但它们与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响生色团对光的吸收而使颜色加深。,常见的有机显色剂有：丁二酮肟（Ni2+）、邻二氮菲（Fe2+）、磺基水杨酸（Fe3+）和二苯硫腙（Pb2+、Cu2+、Zn2+、Hg2+、Cd2+）等。,2.显色反应条件的选择,（1）显色剂的用量：适宜用量是通过实验的方法确定。(2)溶液的酸度(3)显色反应的时间(4)显色反应的温度,(1).显色剂用量：吸光度A与显色剂用量 cR的关系曲线如图12-9所 示。选择曲线变化平坦处 作为显色条件。,a.最好。

23、配合物稳定性高。ab区宽，均可选。B、较好。配合比与颜色不完全成正比。ab区较窄。C、不好。需严格控制某一用量。如Fe3+与SCN-，n=1-6，颜色：浅红-红-血红,a b,a b,65,（2）.溶液的pH值大多数金属离子很容易水解 显色剂很多都是有机弱酸 pH 不同，酸度对显色剂平衡浓度和颜色有影响，如XO。酸度不同配合物的配合比往往不同，其颜色也不相同。例如，磺基水杨酸与Fe3+的显色反应，在不同酸度条件下，可生成11（紫红色）、1:2（棕褐色）和13（黄色）三种颜色的配合物，故测定时应严格控制溶液的酸度。,在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大

24、且恒定的平坦区所对应的pH范围。,(3)显色反应的速度有快有慢，生成的有色配合物的稳定性也各不相同。因此，必须用实验来确定最适合测定的时间区间。(4)显色反应的温度 显色反应一般在室温下进行，但有些显色反应速度较慢，必须加热到一定温度才能完成。适宜的反应温度也应通过实验来确定。,2、吸光光度法的测定误差及测定条件的选择,测量误差可分为仪器测量误差和读数误差。（1）.仪器测量误差 主要来源于仪器光源的发光强度不稳定，光电效应的非线性，单色器的质量不好，光电流测量不准，杂散光的影响，比色皿的透光率不一致等因素。高质量的分光光度计仪器测量误差很小。从某种意义上说，仪器测量误差是不可避免的。,2、吸光

25、光度法的测定误差及测定条件的选择,（2）.读数误差 一般分光光度计，透光率的读数误差T为一常数，在0.010.02之间。测定结果的准确度常用浓度的相对误差 表示。与 之间的关系：,（1）,（3）,（3）/（1）：,此式表明：浓度的相对误差等于吸光度的相对误差，但不等于透光率的相对误差。浓度的相对误差不仅与透光率的读数误差 有关，而且还与透光率T值的大小有关。若透光率读数误差，将不同的透光率T代入（128）式可得到浓度测定的相对误差，与T或A的关系见图1211所示。,是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？,T%,A,36.8,65,15,0.8 0.434 0.2,由图可以看出（指一般仪器；高精

26、度仪器不同）误差最小：当T=36.8%或吸光度 A=0.434时，测定的相对误差 最小。最佳读数范围：T=15%65%或 A=0.20.8之间，测定结果的相对误差 才小于4%，才能满足一般的测定要求。,在吸光光度分析中，吸光度（A）在 范围内，即透光率在（T）在 范围内浓度测量的相对误差最小，当吸光度为 或透光率为 误差最小。,0.20.8,15%65%,0.434,36.8%,、测定条件的选择,（1）.入射波长的选择根据被测物质的吸收曲线来进行选择，选择的原则是“吸收最大，干扰最小”。一般应该选择max为入射光波长。但如果max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波

27、长。,（1）.入射波长的选择,曲线A为钴络合物的吸收曲线曲线B为显色剂的吸收曲线,max,测定,“吸收最大，干扰最小”,（2）吸光度读数范围的选择0.20.8，就可以使测定结果符合一般仪器的准确度要求。当溶液的吸光度不在此范围内时，可以通过改变称样量、稀释溶液以及选择不同的液层厚度（比色皿厚度）来控制吸光度。,某金属离子浓度为4.010-5 molL-1，采用1比色皿，测得吸光度A1=0.40；将溶液稀释一倍后，改用2比色皿，测得A2=0.50，说明该溶液符合朗伯比尔定律的程度（A）基本符合（B）很符合（C）不符合（D）无法说明,、测定条件的选择,（3）参比溶液的选择？吸收池表面对入射光有反射

28、和吸收作用；溶液的不均匀性所引起的散射；过量显色剂、其它试剂、溶剂等引起的吸收，这些因素将影响待测组分吸光度的测量。可采用参比溶液校正的方法消除或减小这些影响。,（3）参比溶液的选择 目的扣除由于比色皿、试剂、显色剂和溶液中其他组分对入射光吸收和反射带来的误差，使测定的吸光度能真实反映待测物质的浓度。参比溶液的选择原则待测溶液的吸光度与参比溶液的吸光度之差是待测组分的真实吸光度。,（3）参比溶液的选择 参比溶液校正方法：在相同的吸收池中装入参比溶液(又称空白溶液)和待测溶液，调节仪器使透过参比溶液的吸光度为零(称为工作零点)，再测定待测溶液的吸光度。这样就扣除了由于比色皿、试剂、显色剂和溶液中

29、其他组分对入射光吸收和反射带来的误差，测得的吸光度才真正反映待测溶液的吸光强度。,分光光度法中所用的参比溶液总是采用不含被测物质和显色剂的空白溶液。,错,参比溶液是指（）。（A）吸光度为零的物质（B）吸光度为1的物质（C）吸光度为固定值的物（D）均不是,（D）,试剂和显色剂均无色，被测试液中存在其他有色离子，应选 作参比溶液。,试液空白,空气可做空白调零吗？,不能,12-3 吸光光度法的应用,定量分析定量分析是吸光光度法的主要用途（主要用于微量组分的测定，也可用于高含量、单组分、多组分、无机离子，有机化合物的测定）。在农业科研工作中，一些有重要意义的元素（如N、P、K、Ca、Mg、S、Si），

30、一些微量元素(Fe、B、Mn、Zn、Cu等)以及蛋白质、氨基酸、核酸、可溶性糖等物质都可以用吸光光度法进行定量分析。吸光光度法进行定量分析的依据是朗伯比尔定律。一般选择待测物质的最大吸收波长为测定波长。,单组分物质的定量分析（1）标准曲线法（2）标准比较法（简单，不够准确）,（1）标准曲线的绘制及标准曲线法,1 2 3 4 5 样品标液 C1 C2 C3 C4 C5 CX A A1 A2 A3 A4 A5 AX,注意,使用标准曲线法定量时，待测试液的浓度要在标准系列的浓度范围之内。只有在标准曲线的线性范围定量，才可能获得准确的分析结果。仪器不同或测定方法不同均得到不同的标准曲线。因此在更换仪器

31、或仪器使用过久，以及采用不同反应进行吸光度测定时，都需重新绘制标准曲线。,标准曲线不通过原点原因可能是由于参比溶液选择不当，比色皿厚度不等，比色皿位置不妥，比色皿透光面不清洁等原因所引起的。如果有色配合物的解离度较大，特别是当溶液中还有其他配合物时，常使待测物质在低浓度时显色不完全，这也是标准曲线有时不通过原点的原因。,（2）标准比较法（个别样品的测定）将浓度相近的标准溶液cs和未知溶液cx在相同的条件下显色、定容，然后在相同的测定条件下分别测定标准溶液的吸光度As和未知溶液的吸光度Ax。根据朗伯比尔定律得：,(1)As=bcs,(2)Ax=bcx,(1)(2)得：,例：有一标准Fe3+溶液，

32、浓度为6.0gmL-1，测得吸光度为0.304，待测Fe3+溶液在同一条件下测得吸光度为0.510，求试样中铁的含量（mgL-1）。,解：CS=6.0gmL-1=6.0 mgL-1,例：称取0.1320g分析纯（NH4）2SO4，溶解后定容至1L，取10.00mL该溶液，定容至50.00mL，测得其吸光度为0.350；另取试样0.1000g，定容至100.0mL，取1.00mL样品溶液，显色后定容至50.00mL，在同一条件下测得吸光度为0.382，求样品中N的质量分数？,解：Mr（NH4）2SO4=132.0,Mr(N)=14.01,标准溶液：,=5.6010-3 gL-1,试样：,90,谢

33、谢！祝考试成功！,91,92,12-4 吸光光度法分析条件的选择,一、显色反应的选择 选择显色剂 选择显色反应时应考虑的因素：灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波长处无明显吸收，与有色物最大吸收波长之差（对比度），应满足 60nm。常用配位显色反应或氧化还原显色反应对待测离子进行显色后测定。例如：钢中微量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测定，可将其氧化成紫红色的Mn()，在525 nm处,93,进行测定。常用的无机显色剂有：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。有机显色剂种类繁多：如三苯甲烷类有铬天青S、二甲酚橙等；偶氮类有偶氮胂、PAR等。,94,图8-11 吸光度与pH关系曲线,三、

34、干扰的消除 1.加入掩蔽剂选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。例：测定Ti4，,95,加入H3PO4掩蔽剂使Fe3+(黄色)成为Fe(PO)23-(无色)，消除Fe3+的干扰；又如用铬天菁S光度法测定Al3+时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将Fe3+还原为Fe2+，消除Fe3+的干扰。2.选择适当的显色反应条件通过控制适宜的显色条件，消除干扰组分的影响。3.选择适宜的波长避开干扰物的最大吸收，配制适当的参比液，消除干扰组分的影响。,96,4.提高显色反应的选择性利用被测物能形成三元络合物的特点，提高显色反应的选择性。5.分离干扰离子采

35、用适当的分离方法预先除去干扰物质。,97,、吸光光度测量条件的选择（1）.入射波长的选择 一般应该选择max为入射光波长。但如果max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。2.选择适当的参比溶液 吸收池表面对入射光有反射和吸收作用；溶液的不均匀性所引起的散射；过量显色剂、其它试剂、溶剂等引起的吸收，这些因素影响待测组分透光度或吸光度的测量。采用参,98,比溶液校正的方法消除或减小这些影响。在相同的吸收池中装入参比溶液(又称空白溶液)，调节仪器使透过参比池的吸光度为零(称为工作零点)。在此条件下测得的待测溶液的吸光度才真正反映其吸光强度。,99,图8-12 吸光度测

36、定条件的选择曲线A为钴络合物的吸收曲线曲线B为显色剂的吸收曲线,100,参比溶液的选择一般遵循以下原则：若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液；若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸收，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液；若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液；若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。,101,3.控制适宜的吸光度读数范围,不同的透光度读数，产生的误差大小不同：lgT=bc微

37、分：dlgT0.434dlnT=-0.434T-1 dT=b dc两式相除得：,102,dc/c=（0.434/TlgT）dT 以有限值表示可得：c/c=（0.434/TlgT）T 浓度测量值的相对误差（c/c）不仅与仪器的透光度误差T 有关，而且与其透光度读数T 的值也有关。是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？,103,最佳读数范围与最佳值 设：T=1%，则可绘出溶液浓度相对误差c/c与其透光度T 的关系曲线。如图所示：当：T=1%，T 在20%65%之间时，浓度相对误差较小，最佳读数范围。用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在T%=2065%(吸光度 A=0.700.20)。可求出浓度相对误

38、差最小时的透光度Tmin为：Tmin36.8%,Amin0.434,104,四、标准曲线法绘图示例：,105,8-5 吸光光度法的应用,一、示差分光光度法（示差法）普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。示差法需要较大的入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cscx)。则：Ax=bcx As=bcs,106,x s=b(cxcs）=bc 测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差。示差法测得的吸光度与c呈直线关系。由标准曲线上查得相应的c值，则待测溶液浓度cx：

39、cx=cx+c,107,示差法标尺扩展原理：普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs 做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍,108,图8-13 是不同As的溶液作参比时相对误差函数曲线。由图可见，随着参比溶液浓度增加，浓度相对误差减小。若参比溶液选择适当，则示差法测定的准确度可与滴定法接近。二、多组分的同时测定 1.若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。2.若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加和性求解联立方程组得出各组分的含量。,109,A1=a1bCa b1bCb A2=a2bCa b2bC

40、b,图8-13 相对误差函数曲线,图8-14双组分的吸收曲线,110,8-6 紫外吸收光谱简介,一、有机化合物电子跃迁的类型 有机化合物的紫外可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：电子、电子、n电子。分子轨道理论：一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：n n,111,跃迁 所需能量最大，电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收波长200nm，只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲烷的

41、为125nm,乙烷max为135nm。n跃迁 所需能量较大。吸收波长为150250nm，大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到。含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n*跃迁。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n*跃迁的分别为173nm、183nm和227nm。,112,跃迁 所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，摩尔吸光系数max一般在104Lmol1cm1以上，属于强吸收。不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均可发生该类跃迁。如：乙烯*跃迁的为162 nm，max为:1104 L mol-1cm1。n 跃迁 需能量最低，吸收波长200nm。这类跃迁在跃迁选律上属于禁

42、阻跃迁，摩尔吸光系数一般为10100 Lmol-1 cm-1，吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和键同时存在时发生n 跃迁。丙酮n 跃迁的为275nm max为22 Lmol-1 cm-1（溶剂环己烷)。,113,红移与蓝移 有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化:max向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移(或紫移)。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。,114,二、影响紫外吸收光谱的因素1.溶剂的影响 溶剂极性的变化会使化合物的紫外吸收光谱形状改变。例如，在非极性的庚烷溶剂中，苯酚在270nm处出现

43、中等强度的吸收峰并有精细结构；但在极性的乙醇溶剂中，这些精细结构变得不明显或消失。2.溶剂pH的影响 当被测物质具有酸性或碱性基团时，溶剂的pH值的变化对光谱的影响较大。3.空间效应 若存在空间阻碍，影响较大共轭体系的生成，则最大吸收波长较短，吸光系数小。,115,三、紫外吸收光谱法的应用1.计算最大吸收波长2.比较吸收光谱3.同分异构体和顺反异构的确定4.纯度检验,116,第八章 吸光光度法思考题,1朗伯-比耳定律的物理意义是什么？写出其数学表达式。2摩尔吸光系数的物理意义是什么？其大小与哪些因素有关？在分析化学中有何意义？3什么是吸收曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？4显色反应如何选

44、择？5吸光度测量条件如何选择？6光度分析法中，参比溶液应如何选择？答案,117,1.答：当一束平行的单色光通过液层厚度为b的有色溶液时，溶液的吸光度A与液层的厚度b和溶液的浓度c成正比。即A=lg(I0/I)=bc2.答：摩尔吸光系数在数值上等于1molL-1吸光物质在1cm光程中的吸光度。它是吸光物质在特定波长下的一个特征常数。其单位为L mol-1 cm-1。由于值与入射光波长有关，故表示时，应注明所用入射光波长。在分析化学中，值的大小反应了：（1）吸光物质对某一特定波长光吸光能力大小的量度。值越大，该吸光物质的吸光能力越强。（2）衡量光度分析方法灵敏度的重要指标，值越大，方法的灵敏度越高

45、。,118,3.答：以入射光波长作横坐标，用分光光度计测量每一波长下物质对光的吸光度作纵坐标所绘制的曲线，称为吸收曲线。其作用是：选择入射光波长，在此波长下测量吸光度，则分析的灵敏度最高。因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据。在某特定波长下，用分光光度计测量一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，然后以浓度为横坐标，对应的吸光度值为纵坐标所绘制的曲线，称为标准曲线（亦称工作曲线）。它是作为待测物质定量分析的依据。如果在相同条件下测得待测试液的吸光度值，从标准曲线上就可查得待测试液的浓度，这就是标准曲线法。,119,4.答：显色反应的选择原则是：（1）选择生成的有色物质（MR）的较大的显

46、色反应；（2）显色剂（R）在测定波长处无吸收，即尽可能小；（3）反应生成的有色物质（MR）的组成要恒定，化学性质稳定。5.答：吸光度测量条件包括三个主要方面：（1）入射光波长的选择：入射光的波长应根据吸收曲线选择max为宜。因在此波长处值最大，使测定具有较高的灵敏度。（2）参比溶液的选择：在吸光度的测量中，由于比色皿的反射以及溶剂、试剂等对光的吸收，使得,120,测得的吸光度值不能真实地反映待测物质对光的吸收，也就不能真实地反映待测物质的浓度。为了校正上述影响需要正确选择参比溶液。通过调节仪器使参比溶液的吸光度为零（A=0）,或透光度T=100%。借此消除上述影响。（3）吸光度读数范围的选择

47、吸光度值太大或太小时，读数波动所引起的吸光度读数误差较大，为了减小读数误差，应使测量的吸光度值控制在A=0.11.0（或透光度T在80%10%）范围之内。可以采用以下措施：（a）控制溶液的浓度，如改变试样的称量，或改变溶液的稀释度等；（b）选择不同厚度的比色皿，以改变光程的长度。,121,6.答：参比溶液的选择原则如下：（1）若仅待测物（M）与显色剂（R）的反应产物（MR）有吸收，可用蒸馏水作参比溶液。（2）若待测物（M）无吸收，而显色剂（R）或其它试剂（R）有吸收，则用不加试样的空白溶液作参比溶液。（3）若试样中的其它组分有吸收（待测物M之外的组分，如N），但不与显色剂反应，当显色剂无吸收时

48、，可用试样溶液作参比溶液；当显色剂有吸收时，可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。总之，选择参比溶液的原则是：应使测得的试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。,122,7.答：示差光度法是用一个比被测试液浓度（cx）稍低的标准溶液（cs）作参比溶液与试液进行比较。以cs作参比溶液，调节仪器透光度读数为100%（A=0），测得的吸光度是试液与参比溶液的吸光度差值（称为相对吸光度），即A=b(cx-cs)=bc。由此可知，被测试液与参比溶液的吸光度差值（A）与两溶液浓度之差(c)成正比，这就是示差光度法的基本原理。示差光度法常采用标准曲线法进行定量分析。以上述浓度为cs的标准溶液作参比溶液，测定一系列c已知的标准溶液的相对吸光度A，绘制Ac工作曲线，再测未知液的相对吸光度A，由工作曲线查出相应的c，经换算cx=cs+c，即为所求。,