分析化学武汉大学第五版第10章.ppt

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1、第10章 吸光光度法,10.1 概述10.2 吸光光度法基本原理10.3 分光光度计10.4 显色反应及影响因素10.5 光度分析法的设计10.6 吸光光度法的误差10.7 常用的吸光光度法10.8 吸光光度法的应用,吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁,10.1 概述,吸收光谱发射光谱散射光谱,分子光谱原子光谱,10.2 吸光光度法基本原理,1 吸收光谱产生的原因 光:一种电磁波,波粒二象性,当光子的能量与分子的E匹配时，就会吸收光子 E=hu=hc/l,a 跃迁类型 价电子跃迁：*,*;n*,n*E(h)顺序:n*n*,有机化合物的生

2、色原理,b 生色团和助色团 生色团:含有*跃迁的不饱和基团 助色团:含非键电子的杂原子基团,如-NH2,-OH,-CH3 与生色团相连时，会使吸收峰红移，吸收强度增强,2 物质颜色和其吸收光关系,互补色,吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的强度大小 Al关系最大吸收波长 lmax：光吸收最大处的波长,3 一些基本名词和概念,lmax,对比度(l):络合物最大吸收波长(lMRmax)与试剂最大吸收波(lRmax)之差,l,原子光谱为线光谱分子光谱为带光谱,电子跃迁能级分子振动能级分子转动能级,4 朗伯-比尔定律,光吸收定律朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律吸光光度法的理论依据，研究光吸

3、收的最基本定律,I0=Ir+It+Ia,I0=It+Ia,T=It/I0,T:透射比或透光度 A=lg(I0/It)lg(1/T),A:吸光度,朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比,当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗伯比尔定律 光吸收定律 数学表达：Alg(1/T)=Kbc其中，A:吸光度，T:透射比，K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度,注意：平行单色光 均相介质 无反射、散射或光化学反应,摩尔吸光系数 e,灵敏度表示方法,A=e bc,A=Kbc,c:mol/L,e 表

4、示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。单位：(Lmol-1 cm-1),c:g/L,A=abc a:吸光系数,桑德尔(Sandell)灵敏度：S 当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位：mg/cm2 S=M/e,氯磺酚S测定钢中的铌 50ml容量瓶中有Nb30g，用2cm比色池，在650nm测定光吸收，A0.43,求S.(Nb原子量92.91)。有两种做法：根据A=bC,求,3.3104 Lmol-1cm-1,吸光度的加和性,A1=e1bc1A2=e2bc2A=e1bc1+e2bc2,根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及

5、某些化学反应平衡常数的测定,在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多种物质，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸光度之和,1 分光光度计的组成,10.3 吸光光度计,常用光源,单色器 作用:产生单色光 常用的单色器：棱镜和光栅,样品池（比色皿）厚度(光程):0.5,1,2,3,5cm 材质：玻璃比色皿可见光区 石英比色皿可见、紫外光区,检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器：光电管 光电倍增管 光二极管阵列,光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧化铯为红敏，适用6251000nm波长；阴极表面涂锑和铯为紫敏，适用200625nm波长,目视比色法比色管,光电比

6、色法光电比色计 光源、滤光片、比色池、硒光电池、检流计,分光光度法与分光光度计,722型分光光度计光学系统图,1.光源；2.滤光片；3,8聚光镜4,7.狭缝；5.准直镜；6.光栅9.比色池；10.光电管,10.4 显色反应及影响因素,要求：a.选择性好b.灵敏度高(104)c.产物的化学组成稳定d.化学性质稳定e.反应和产物有明显的颜色差别(l60nm),没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定 显色反应,1 显色反应,络合反应,氧化还原反应,2 显色反应类型,离子缔合反应,成盐反应,褪色反应 Zr(IV)-偶氮胂III络合物测定草酸,吸附显色反应 达旦黄测定Mg(II),

7、Mg(OH)2吸附达旦黄呈红色,3 显色剂,无机显色剂:过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾,有机显色剂：偶氮类：偶氮胂III,三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁S,三苯甲烷碱性染料 结晶紫,邻菲罗啉类：新亚铜灵,肟类：丁二肟,4 多元络合物,混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O 离子缔合物 AuCl4-罗丹明B金属离子-配体-表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB,5 影响因素,a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液）影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变l 影响待测离子的存在状态，防止沉淀 影响络合物组成,pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响,b 显色剂的用量,稍过量，处于平台

8、区,c 显色反应时间,针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定,d 显色反应温度,加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解,e 溶剂,f 干扰离子,有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率,消除办法：提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰)选择适当波长,10.5 光度分析法的设计,1.选择显色反应2.选择显色剂3.优化显色反应条件4.选择检测波长5.选择合适的浓度6.选择参比溶液7.建立标准曲线,测量条件选择,1 测定波长选择,选择原则：“吸收最大，干扰最小”,灵敏度

9、,选择性,2 测定浓度控制,控制浓度 吸光度A：0.20.8,减少测量误差,3 参比溶液选择,仪器调零消除吸收池壁和溶液对入射光的反射 扣除干扰,试剂空白试样空白褪色空白,4 标准曲线制作,理论基础：朗伯-比尔定律,相同条件下测定不同浓度标准溶液的吸光度AAc 作图,10.6 吸光光度法的误差,非单色光引起的偏移物理化学因素：非均匀介质及化学反应吸光度测量的误差,对朗伯-比尔定律的偏移,1 非单色光引起的偏移,复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。,非均匀介质 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测

10、吸光度增加，导致线性关系上弯,2 物理化学因素,离解、缔合、异构等如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H+2CrO42-PAR的偶氮醌腙式,化学反应,吸光度标尺刻度不均匀,3 吸光度测量的误差,A0.434，T36.8%时，测量的相对误差最小A=0.20.8,T=1565%，相对误差4%,dc/c=dA/A=dT/TlnT,Er=dc/c100=dA/A100=dT/TlnT100,令ST=0.01,计算T不同值时的Sc/c，当TlnT对T进行微分时，其值为零时，Sc/c最小，此时T=0.368。,1.示差吸光光度法目的：提高光度分析的准确度和精密度 解决高(低)浓度组分(i.e.

11、A在0.20.8以外)问题分类：高吸光度差示法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法特点：以标准溶液作空白原理：A相对=A=bcx-bc0=b c准确度：读数标尺扩展,相对误差减少,c0愈接近cx,准确度提高愈显著,10.7 常用的吸光光度法,例：硫脲还原硫氰酸盐比色法测定钢铁中的钼。酸溶，硫酸高氯酸介质中，硫脲还原铁（III）为铁(II),除干扰，还原钼（VI）为五价，2.00mg/100ml的钼标准溶液为参比溶液，用的钼标准溶液，绘制工作曲线和测定样品溶液的吸光度,480nm测定A。,2.双波长吸光光度法 目的：解决浑浊样品光度分析 消除背景吸收的干扰 多组分同时检测 原理：A=Al1-Al2

12、=（l1-l2）b c 波长对的选择：a.等吸光度点法，b.系数倍率法,选l1为参比波长,l2为测量波长得 Al1=xl1bcx+yl1bcy Al2=xl2bcx+yl2bcy A=Al2-Al1=(x2bcx+yl2bcy)-(xl1bcx+yl1bcy)在等吸光度的位置(G,F),yl2 yl1，则上式成为 A=(xl2-xl1）bcx A与cx成正比,可用于测定,例,苯酚与2,4,6-三氯苯酚(y)混合物中苯酚(x)的双波长分光光度法测定。,3.导数吸光光度法,目的：提高分辨率 去除背景干扰 原理：dnA/dln l,10.8 吸光光度法的应用,1 测定弱酸和弱碱的离解常数,AHB和A

13、B-分别为有机弱酸HB在强酸和强碱性时的吸光度，它们此时分别全部以HB或B-形式存在。,HB H+B-,pKa=pH+lg,HB,B-,A=AHB+AB-,对pH作图即可求得pKa,2 络合物组成确定,饱和法（摩尔比法）,制备一系列含钌3.010-5 mol/L(固定不变)和不同浓度（小于12.010-5 mol/L）的PDT溶液，按实验条件，485nm测定吸光度,作图。,PDT:Ru=2:1,等摩尔连续变化法,固定M+L,改变M,获得一系列吸光度值，吸光度最大的值所对应的M与L的比值，即获得M:L比值。,Co(III)与3，5二氯PADAT的比值为1:2,平衡移动法,固定M,不断改变L，以lgMLn/M为纵坐标，lgL为横坐标，作图，斜率n即是络合物中L:M的比值；纵轴上的截距lgK是络合物的稳定常数。,lgK+nlgL=lg(MLn/M),lgK+nlgL=lgA/(Amax-A),3 分析应用,痕量金属分析临床分析食品分析,