第七章-分光光度法

nullnull第七章 吸光光度法 Spectrophotometry null 本章学习要求 1. 了解溶液颜色与光吸收的关系 2. 了解吸光光度法的基本概念和 特点，掌握吸收曲线的特点， 了解其应用 3. 掌握Lambert—Beer定律的原 理和应用,掌握吸光系数a和摩 尔吸光系数ε,了解 Lambert —Beer定律的偏离情况 null4. 掌握显色反应的特点,掌握 显色条件和测量条件的选 择 5. 掌握吸光光度法的应用,了 解吸光光度法的仪器， null 吸收光谱分析 Analysis of Absorption Spectroscopy 吸光光度法是以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法. 本章主要讨论可见光区(400-750 nm) 的吸光光度法11.1 基本概念 1.物质对光的选择吸收11.1 基本概念 1.物质对光的选择吸收单色光 具有同一波长的光为单色光. 复合光 由不同波长光组成的混合光 称为复合光。 互补光 透射光与吸收光组成白光， 故称为互补色光 物质的颜色 对不同波长的光选择性吸收 溶液的颜色 被吸收光色的互补色null硫酸铜溶液，吸收黄光 呈现蓝色.青蓝白光绿青蓝紫红橙黄光的互补色示意图高锰酸钾溶液，吸收 绿光, 呈现紫色。 2.吸收曲线 absorption spectrum 2.吸收曲线 absorption spectrum 照射到溶液的入射光有一部分被溶液吸收,另一部分透过溶液. 入射光强度 I0 透射光强度 I 吸收光强度 Ia I0= I + Ia溶 液null透光度 T transmittance T = I / I0 吸光度 A absorbance A= - lg T = lg I0 / InullA~l作图得 吸收曲线 (吸收光谱) 溶液对不同波长的光吸收具有选择性， KMnO4溶液最大吸收波长 lmax= 525nm。 物质的吸收曲线是一种特征曲线。不同浓度溶液的吸收曲线形状相似，最大吸收波长不变。 在最大吸收波长附近，吸光度测量的灵敏度最高。这一特征可作为定量分析选择入射光波长的依据。 11.2 光吸收定律 11.2 光吸收定律1.Lambert-Beer定律 一束平行单色光通过有色溶液时，溶液的吸光度A与液层厚度b和溶液浓度c的乘积成正比。 --------Lambert -Beer定律 A=KbcK—比例常数,与溶液性质, T, l有关 K值随c的单位不同而不同, 液层厚度以cm为单位.c /g·L-1 A=abc a 吸光系数 absorption coefficient 单位: L·g-1 ·cm-1 c/mol·L-1 A= e bc e 摩尔吸光系数 molar absorptivity 单位: L·mol-1 ·cm-1 e molar absorptivity e 表示吸光物质浓度为1mol/l,液层厚度 为1cm时溶液的吸光度. e 值越大，溶液的吸光能力越强， 显色反应的灵敏度越高. e 是吸光物质在特定波长下的特征常数 e 值是选择显色反应的重要依据. Ex.浓度为0.51mg/ml的Cu2+溶液,用双环己酮草酰二腙光度法测定.在600nm波长处用2cm比色皿测得A=0.297.求e , a. e = a·M2. Lambert-Beer定律的偏离2. Lambert-Beer定律的偏离按照Lambert-Beer定律A~c 有线性关系: A=e bc 但有时会发生偏离, 特别在浓度较大时, 偏离更大. 原因:1)非单色光 2)化学因素:离解、缔合、异构化等 Ac011.3 吸光光度分析的方法和仪器11.3 吸光光度分析的方法和仪器1.测定方法 1). 目视比色法 2).分光光度法 定量方法 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 曲线法 标准比较法 As/Ax=Cs/Cx 2.分光光度计 2.分光光度计1.光源 2.单色器 3.吸收池 4.检测系统3.分光光度法的优点 灵敏度高. 10-5~10-6mol/l 准确度好. RE =2~5% 简便,快速,成本低,应用广. 例:用浓度为0.100mg Mn/ml的KMnO4标准溶液.以1cm比色皿在520nm波长处测得该溶液吸光度A为0.500,今取含Mn未知液10.00ml,氧化为MnO4-后,定容至50.00ml,在相同条件下测得A=0.300.求未知液Mn的浓度. 解: 0.500/0.300=0.100/cx cx=0.0600 mg/ml c未=0.0600×50.00/10.00 =0.300 mg/ml 11.4 显色反应和显色条件11.4 显色反应和显色条件1.显色反应 1.灵敏度高. Cu~NH3 e 620=1.2×102 Cu~双硫腙 e 533=5.0×104 2.选择性好 3.显色产物组成恒定,性质稳定. 4.显色产物与显色剂色差大,显色 时颜色变化明显.试剂空白值小. 2.显色条件 2.显色条件 1)显色剂的用量（由实验确定） M + R = MR (被测组分) (显色剂) (有色化合物) R过量,反应完全, MR稳定,A值稳定. 2)酸度 2)酸度大多数显色剂是有机弱酸(碱),显色反应受酸度影响.显色反应最适宜的酸度由实验确定 磺基水杨酸与Fe3+在不同条件下形成具有不同组成和颜色的配位化合物: pH 2~3 Fe(ssal)+ pH 4~7 Fe (ssal)2- pH 8~10 Fe(ssal)33- pH>12 Fe(OH)3 3) 温度、时间 3) 温度、时间 适宜的显色时间和温度由实验确定 11.5 吸光度测量条件的选择 11.5 吸光度测量条件的选择 1.入射光波长 1)通常选择lmax 2) lmax处有干扰时,选择干扰最小,吸光度尽可能大的波长进行测量.null 2.参比溶液(空白溶液) 2.参比溶液(空白溶液)在测定时用空白溶液调节仪器A=0(T =100%),以消除溶液中其它物质的干扰,抵消比色皿对光反射、吸收. 1)溶剂空白 试液、试剂、显色剂均无色(无吸收) 则可用溶剂如纯水作参比溶液. 2)试剂空白 试液无色, 显色剂或其它试剂有色(有吸收), 则应选试剂空白. 3)试液空白 试剂、显色剂均无色(无吸收),试液中其它组分有色, 则应采用不加显色剂的试液作参比溶液. 选择参比溶液的总原则是:使试液的吸光度能真正反映待测组分的浓度. 3.吸光度读数范围3.吸光度读数范围任何型号的分光光度计均有一定的读数误差,这是由于光源不稳定,读数不准确等因素造成的. 一定型号的分光光度计透光度读数误差是一常数.（ 0.2 %～  2 %） 在不同的透光度读数范围内引起的浓度相对误差是不同的. 由Lambert-Beer定律可推导出浓度相对误差公式. nullT=36.8%时,A=0.434, Dc/c有极小值nullT很小或很大时, Dc/c都较大. T=65%~20%, A=0.19~0.7. Dc/c<2% 光度测量时,吸光度应控制在合 适的范内: A=0.2~0.7(0.8) 减小浓度测量的相对误差, 提高准确度4.控制吸光度范围的方法4.控制吸光度范围的方法1.改变比色皿的厚度 2.改变试液的浓度(称样量、稀释倍数等) 3.示差法 例1:Fe(phen)32+溶液的 e =1.1×104L·mol-1 ·cm-1, 在lmax处,用2cm比色皿测得溶液吸光度A=2. 若DT=0.5%, 1)求Dc/c. 2)怎样才能使A=0.2~0.7? null 解:2) 溶液浓度不变,改变比色皿厚度: 选0.5cm比色皿,则A=0.5. 或比色皿厚度不变,改变溶液浓度: 稀释3~10倍. (称量减少到 m/3 ~ m/10) A=0.7~0.2 例2.若上题中比色皿厚度为0.5cm,欲使测量误差最小,溶液的浓度应为多少? 11.6 吸光光度法的应用 11.6 吸光光度法的应用 1.单一组分的测定 1).钼蓝法测磷 土壤营养诊断测磷 肥料、谷物种子、果品中磷的测定 血清中磷的测定 水体中磷的测定 PO43-+12MoO42-+27H+ =H7 [P(Mo2O7) 6]+12H2O 钼蓝法反应灵敏度高,显色快,但稳定性差. 钼锑抗法稳定性好.灵敏度高,Vc溶液须新鲜配制.C H+ =0.4~0.8mol/l,室温,10min 2)邻菲罗林法测Fe2+ Fe2++3phen=Fe(phen)32+ lgK=21.3 盐酸羟胺还原Fe3+,可测全Fe 4Fe3++2NH2OH = 4Fe2++N2O+H2O+4H+小结小结光吸收曲线指的是测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度时，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的一条吸收光谱曲线。 标准曲线指的是在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度时，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的一条直线。 null1.符合朗伯-比尔定律的某一吸光物质溶液，其最大吸收波长和吸光度随吸光物质浓度的增大其变化情况如何？ 解：最大吸收波长不变，吸光度增大。 2.吸光物质的摩尔吸收系数与下列哪些因素有关？入射光波长，被测物质的浓度，络合物的解离度，掩蔽剂。 解：入射光波长、络合物的解离度和掩蔽剂。3.试说明吸光光度法中标准曲线不通过原点的原因。 3.试说明吸光光度法中标准曲线不通过原点的原因。 解：可能是由于参比溶液选择不当，吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清洁等原因所引起的。 4. 在吸光光度法中，影响显色反应的因素有哪些？ 解：溶液酸度、显色剂的用量、显色反应时间、显色反应温度、溶剂和干扰物质。null5. 测量吸光度时，应如何选择参比溶液？ 解：（1）当试液及显色剂均无色时，可用蒸馏水作参比溶液；（2）显色剂为无色，而被测试液中存在其他有色离子，可用不加显色剂的被测试液作参比溶液；（3）显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液；（4）显色剂和试剂均有颜色，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干扰；（5）改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。null一束单色光通过厚度为1cm的有色溶液后，强度减弱20%，当它通过5cm厚的相同溶液后，强度将减弱（ ）。 a. 42% b. 58% c. 67% d. 78%null