比色分析及分光光度法

会计学1比色 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 及分光光度法PPT课件2基本内容和重点要求掌握物质对光的选择性吸收、吸光度和透光度、朗伯—比尔定律及摩尔吸光系数等知识了解比色分析和分光光度法的特点、基本原理、仪器构造和各部件的作用学习掌握显色反应和显色条件的选择理解掌握分光光度法定量分析中的各种影响因素第1页/共75页3本章内容提要§7.1概述§7.2物质对光的选择性吸收§7.3光吸收基本定律§7.4比色分析和分光光度法及其仪器第2页/共75页4§7.1概述方法依据及分类方法特点第3页/共75页5一、方法依据及分类基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，包括比色法、可见及紫外光度法及红外光谱法等。比色分析法：通过目视比较颜色的深浅来测定物质的浓度。分光光度法：使用分光光度计测定的方法。第4页/共75页6二、分光光度法的特点灵敏度高、选择性好准确度较高应用广泛仪器简单、操作简便、分析快速第5页/共75页7§7.2物质对光的选择性吸收光的基本性质物质对光的选择性吸收第6页/共75页8一、光的基本性质光的波动性和微粒性：第7页/共75页92.电磁波谱图波长/nm10-1110102103104105106107108光谱名称X－射线紫外光可见光红外光微波跃迁类型内层电子中层、外层电子外层电子分子振动或转动分子转动分析方法X－射线光谱法紫外光度法比色及可见光度法红外光谱法微波光谱法Ultraviolet－VisibleSpectrophotometry第8页/共75页103.单色光与复合光单色光：具有同一波长的光复合光：不同波长组成的光可见光的波长大约在400～760nm之间，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成，各种光具有一定的波长范围。第9页/共75页114.互补光第10页/共75页12二、物质对光的选择性吸收第11页/共75页131.物质颜色和吸收颜色的关系物质颜色吸收光颜色波长范围/nm黄绿紫400～450黄蓝450～480橙绿蓝480～490红蓝绿490～500紫红绿500～560紫黄绿560～580蓝黄580～600绿蓝橙600～650蓝绿红650～750第12页/共75页142.吸收光谱图400450500550600650/nmA0.80.60.40.2最大吸收波长max第13页/共75页153.分析依据定性分析：最大吸收波长max定量分析：吸光度大小400450500550600650/nmA0.80.40.60.212第14页/共75页16§7.3光吸收基本定律透光率与吸光度朗伯－比尔定律吸光系数、摩尔吸光系数吸光度的加合性标准曲线（校正曲线）第15页/共75页17一、透光率与吸光度I0IrIaIt透光率或透射比吸光度Transmittanceandabsorptivity第16页/共75页180102030405060708090100T%1.00.70.60.50.40.30.20.10.050A∞透光率T与吸光度A的关系第17页/共75页19二、朗伯—比尔定律Lambert-Beer’sLawA－吸光度K－比例常数，与吸光物质的性质、入射光波长、温度等有关b－液层厚度，cmc－溶液的浓度，molL-1或gL-1第18页/共75页20三、吸光系数、摩尔吸光系数吸光系数a：摩尔吸光系数：关系：e＝Mac－gL-1b－cma=A/(bc)，L·g-1·cm-1c－molL－1b－cm=A/(bc)，L·mol-1·cm-1第19页/共75页21例150mL比色管中，加入含有0.025mg的Fe2+溶液，加入邻二氮菲显色剂，用水稀释至50mL，用2cm比色池，在分光光度计上测得吸光度A=0.190，计算摩尔吸光系数？解：第20页/共75页22四、吸光度的加合性多组分体系中第21页/共75页23Standardcurve，calibratedcurve，workingcurve五、标准曲线（校正曲线）A0.500.400.300.200.1002.04.06.08.010mg/mL第22页/共75页24§7.4比色分析和分光光度法及其仪器目视比色法分光光度法第23页/共75页25一、目视比色法（colorimetry）方法依据方法特点12481640x观察方向c4c3c2c1c1c2c3c4方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。第24页/共75页26二、分光光度法Spectrophotometry第25页/共75页27分光光度计基本部件光源单色器检测器比色皿显示装置第26页/共75页28光源：在可见光和近红外光区，常用钨灯或碘钨灯作光源，它们辐射320－2500nm波长的光；在近紫外区，常使用氢灯或氘灯，它们能辐射180－375nm波长的光。第27页/共75页29单色器：棱镜－用光学玻璃或石英制成。光栅－光通过光栅发生衍射和干涉现象而分光。第28页/共75页30棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫λ1λ2800600500400第29页/共75页31光栅：在镀铝的玻璃 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm)。M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅光栅衍射示意图原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.第30页/共75页32吸收池：由无色透明的光学玻璃或石英制成。检测器：硒光电池、光电管或光电倍增管。显示系统：检流计、记录仪、数字显示器、电脑等第31页/共75页33检测器SeAu，Ag半导体h硒光电池Ag、Au第32页/共75页34光电管红敏管625-1000nm蓝敏管200-625nmNi环（片）碱金属光敏阴极h第33页/共75页35光电倍增管待扫描160-700nm1个光电子可产生106～107个电子第34页/共75页36双光束和双波长分光光度计 工作原理 数字放映机工作原理变压器基本工作原理叉车的结构和工作原理袋收尘器工作原理主动脉球囊反搏护理 第35页/共75页37§7.2光度分析法的设计显色反应显色条件的选择测量波长和吸光度范围的选择参比溶液的选择标准曲线的制作第36页/共75页38一、显色反应Colorreaction待测物质本身有较深的颜色，直接测定；待测物质是无色或很浅的颜色，需要选适当的试剂与被测离子反应生成有色化合物再进行测定，此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂（colorreagent）。按显色反应的类型来分，主要有氧化还原反应和络合反应两大类，而络合反应是最主要的。第37页/共75页39显色反应的选择选择性好，干扰少，或干扰容易消除；灵敏度高，有色物质的ε应大于104。有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。有色化合物的化学性质稳定，至少保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定。这就要求有色化合物不容易受外界环境条件的影响。有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大，即显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，要求两者的吸收峰波长之差Δλ（称为对比度）大于60nm。第38页/共75页40显色剂无机显色剂不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高。如用KSCN显色测铁、钼、钨和铌；用钼酸铵显色测硅、磷和钒等。有机显色剂分子中含有生色团和助色团。生色团（chromophoricgroup）：某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。这些基团中的π电子被激发时需能量较小，可吸收波长200nm以上的可见光而显色。助色团（auxochromicgroup）：含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。第39页/共75页41有机显色剂多元络合物三元混配络合物离子缔合物金属离子－络合剂－表面活性剂体系杂多酸第40页/共75页42有机显色剂磺基水杨酸：OO型螯合剂，可与很多高价金属离子生成稳定的螯合物，主要用于测Fe3+。丁二酮肟：NN型螯合剂，用于测定Ni2+。1,10-邻二氮菲：NN型螯合剂，测微量Fe2+。二苯硫腙：含S显色剂，萃取光度测定Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+等。偶氮胂Ⅲ(铀试剂Ⅲ)：偶氮类螯合剂，强酸性溶液中测Th(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、U(Ⅳ)等；在弱酸性溶液中测稀土金属离子。铬天青S：三苯甲烷类显色剂，测定Al3+。结晶紫：三苯甲烷类碱性染料，测定Tl3+。第41页/共75页43多元络合物多元络合物是由三种或三种以上的组分所形成的络合物。目前应用较多的是由一种金属离子与两种配位体所组成的三元络合物。三元络合物在吸光光度分析中应用较普遍。三元混配络合物：金属离子与一种络合剂形成未饱和络合物，然后与另一种络合剂结合，形成三元混合配位络合物，简称三元混配络合物。例如，V(V)，H2O2和吡啶偶氮间苯二酚(PAR)形成1:1:1的有色络合物，可用于钒的测定，其灵敏度高，选择性好。第42页/共75页442.离子缔合物：金属离子先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，再与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要用于萃取光度法。如：Ag+与1,10-邻二氮菲形成阳离子，再与溴邻苯三酚红的阴离子形成深蓝色的离子缔合物。用F-、H2O2、EDTA作掩蔽剂，可测定微量Ag+。作为离子缔合物的阳离子，有碱性染料、1,10-邻二氮菲及其衍生物、安替比林及其衍生物、氯化四苯砷(或磷、锑)等；作为阴离子，有X-，SCN-，ClO4-，无机杂多酸和某些酸性染料等。第43页/共75页453.金属离子－络合剂－表面活性剂体系金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸收峰向长波方向移动（红移），而测定的灵敏度显著提高。目前，常用于这类反应的表面活性剂有溴化十六烷基吡啶、氯化十四烷基二甲基苄胺、氯化十六烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲基铵、溴化羟基十二烷基三甲基铵、OP乳化剂。例如，稀土元素、二甲酚橙及溴化十六烷基吡啶反应，生成三元络合物，在pH8~9时呈蓝紫色，用于痕量稀土元素总量的测定。第44页/共75页464.杂多酸溶液在酸性的条件下，过量的钼酸盐与磷酸盐、硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子作用生成杂多酸，作为吸光光度法测定相应的磷、硅、砷等元素的基础。杂多酸法需要还原反应的酸度范围较窄，必须严格控制反应条件。很多还原剂都可应用于杂多酸法中。氯化亚锡及某些有机还原剂，例1-氨基-2-萘酚-4-磺酸加亚硫酸盐和氢醌常用于磷的测定。硫酸肼在煮沸溶液中作砷钼酸盐和磷钼酸盐的还原剂。抗坏血酸也是较好的还原剂。第45页/共75页47二、显色条件的选择实验条件包括：溶液酸度、显色剂用量、试剂加入顺序、显色时间、显色温度、有机络合物的稳定性及共存离子的干扰等。溶液的酸度M+HR=MR+H+影响被测金属离子的存在状态影响显色剂的平衡浓度和颜色影响络合物的组成可由pH与吸光度关系曲线确定pH范围。pHA0第46页/共75页482.显色剂的用量M(被测组分)+R(显色剂)=MR(有色络合物)为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但显色剂不是越多越好。有些显色反应，显色剂加入太多，反而会引起副反应，对测定不利。在实际工作中根据实验结果来确定显色剂的用量。cA0cA0cA0123第47页/共75页493.显色反应时间有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并在较长时间内保持不变;有些显色反应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色;有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。制作吸光度-时间曲线确定适宜时间。tA0tA0tA0123第48页/共75页504.显色反应温度显色反应大多在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。5.溶剂有机溶剂降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。如在Fe(SCN)3的溶液中加入丙酮颜色加深。还可能提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成等。第49页/共75页516.干扰及其消除方法试样中存在干扰物质会影响被测组分的测定。例如干扰物质本身有颜色或与显色剂反应，在测量条件下也有吸收，造成正干扰。干扰物质与被测组分反应或与显色剂反应，便显色反应不完全，也会造成干扰。干扰物质在测量条件下从溶液中析出，便溶液变混浊，无法准确测定溶液的吸光度。第50页/共75页52为消除以上原因引起干扰，可采取方法：控制溶液酸度加入掩蔽剂：选取的条件是掩蔽剂不与待测离子作用，掩蔽剂以及它与干扰物质形成的络合物的颜色应不干扰待测离子的测定。利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态。利用校正系数用参比溶液消除显色剂和共存有色离子的干扰。选择适当的波长当溶液中存在有消耗显色剂的干扰离子时，可通过增加显色剂的用量来消除干扰。分离：以上方法均不奏效时，采用预分离方法。第51页/共75页53三、测量波长和吸光度范围的选择测量波长的选择“最大吸收原则”（maximumabsorption）不仅灵敏度高，且能减少或消除由非单色光引起的对朗伯-比尔定律的偏离。“吸收最大、干扰最小”在最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定A/nm012第52页/共75页54选择测定波长l2？还是l3？选择原则：灵敏度高，测量准确，干扰少。l1l2l3l/nmA被测物与显色剂形成的络合物显色剂0第53页/共75页55吸光度范围的选择从仪器测量误差的角度来看，为使测量结果得到较高的准确度，一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在0.2~0.8范围内。可通过控制溶液的浓度（如改变试样的取样量或改变显色体系的体积）或选择不同厚度的吸收池来达到目的。第54页/共75页56四、参比溶液的选择参比溶液作用：调节仪器的零点，消除由吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差，扣除干扰的影响。即将参比溶液装入光学性质相同，厚度相同的比色皿，调节仪器使透过参比皿的吸光度A参为零（T%＝100）第55页/共75页57四、参比溶液的选择参比溶液选择：蒸馏水：试液及显色剂均无色。不加显色剂的被测试液：显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子。不加试样溶液的试剂空白：显色剂有颜色。一份试液加适当掩蔽剂掩蔽被测组分，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：显色剂和试液均有颜色。改变加入试剂顺序，使被测组分不显色。第56页/共75页58§7.3光度分析法的误差误差来源：偏离朗伯－比尔定律非单色光引起的偏离非平行入射光引起的偏离介质不均匀引起的偏离由于溶液本身的化学反应引起的偏离测量吸光度引入的误差吸光度A在0.2－0.8之间，测量的相对误差较小。A0.500.400.300.200.1002.04.06.08.010mg/mL正偏离负偏离第57页/共75页59一、偏离朗伯－比尔定律非单色光引起的偏离目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的复合光，物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯－比尔定律的偏离。克服非单色光引起的偏离的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ：使用比较好的单色器人射光波长选择在被测物质的最大吸收处测定时应选择适当的浓度范围第58页/共75页60介质不均匀引起的偏离溶液不均匀时，入射光通过溶液后，有一部分因散射现象而损失，使透射比减少，实测吸光度增加，使标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲（正偏离）。在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊。第59页/共75页61由于溶液本身的化学反应引起的偏离溶液中的吸光物质常因解离、络合、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化而改变其浓度，因而导致偏离朗伯—比尔定律。由于溶液中各吸光物质质点间的相互作用第60页/共75页62二、吸光度测量引起的误差仪器测量不准确，如光源不稳定、实验条件偶然变动、读数不准确等。对于同一仪器，读数的波动对透射比为一定值；而对吸光度读数波动不为定值。0102030405060708090100T%1.00.70.60.50.40.30.20.10.050A第61页/共75页63当A=0.434(或透射比T=36.8%)时，测量的相对误差最小。待测溶液的透射比T在15%~65%之间，或使吸光度A在0.2~0.8之间，才能保证测量的相对误差较小。00.20.40.60.81.0T108642108642|Et|%0.368第62页/共75页64§7.4应用铁的测定：＋Fe2+NN3NNFe32+pH=5显色，max＝508nm，＝1.1×104Lmol-1cm-1第63页/共75页65硅钼蓝法测定微量SiO2pH0.5~2显色，提高温度可加快硅钼黄形成，max＝810nm，通常在620～660nm测定。PO43-、AsO43-有干扰（F-）第64页/共75页66钛的测定（H2O2法）H2SO4介质显色，max＝410nm，＝720Lmol-1cm-1干扰：Fe3+－H3PO4V、W、Mo、U有干扰，但一般样品中不存在。第65页/共75页67弱酸和弱碱解离常数的测定第66页/共75页68本章小结概述物质对光的选择性吸收光吸收基本定律比色分析和分光光度法及其仪器第67页/共75页69示差吸光光度法DifferentialSpectrophotometry原理：吸光度差与这两种溶液的浓度差成正比。以把空白溶液作为参比的稀溶液的标准曲线作为ΔA和Δc的标准曲线，根据测得的ΔA求出相应的Δc值，从cx=c0+c可求出待测试液的浓度，这就是示差吸光光度法定量的基本原理。第68页/共75页70示差吸光光度法的误差Δc(即cx-c0)，测量误差为x%，结果为cx±(cx-c0)×x%；普通光度法的结果为cx±cx·x%。因cx只是稍大于c0，故cx总是远大于Δc，故示差吸光光度法的准确度高。参比溶液的浓度越接近待测试液的浓度，测量误差越小，最小误差可小于0.3％。标尺扩展：01020304050607080901000102030405060708090100Tx第69页/共75页71双波长吸光光度法（dual-wavelengthSpectrophotometry）使两束不同波长的单色光以一定的时间间隔交替地照射同一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值。这样就可以从分析波长的信号中扣除来自参比波长的信号，消除各种干扰，得待测组分的含量。分析方法的灵敏度、选择性及测量的精密度高。被广泛用于环境试样及生物试样的分析。ΔA与吸光物质浓度成正比。这是定量的理论依据。只用一个吸收池，以试液本身对某一波长的光的吸光度为参比，消除了因试液与参比液及两个吸收池之间的差异引起的测量误差，提高测量的准确度。第70页/共75页72A=Al1-Al2光源光栅l1l2斩光嚣吸收池光电倍增管双波长分光光度法光路示意图All1l2等吸收法确定波长对第71页/共75页73双波长吸光光度法的应用混浊试液中组分测定：一般选择待测组分的最大吸收波长为测量波长(λl)，选择与其相近而两波长相差在40~60nm范围内且有较大的ΔA值的波长为参比波长。单组分的测定：进行单组分的测定，以络合物吸收峰作测量波长，参比波长的选择有：以等吸收点为参比波长;以有色络合物吸收曲线下端的某一波长作为参比波长；以显色剂的吸收峰为参比波长。两组分共存时的分别测定：当两种组分的吸收光谱有重叠时，要测定其中一个组分就必须消除另一组分的光吸收。对于相互干扰的双组分体系，它们的吸收光谱重叠，选择参比波长和测定波长的条件是:待测组分在两波长处的吸光度之差ΔA要足够大，干扰组分在两波长处的吸光度应相等，这样用双波长法测得的吸光度差只与待测组分的浓度成线性关系，与干扰组分无关，从而消除了干扰。第72页/共75页74导数分光光度法（DerivativeSpectrometry）吸收光谱曲线一阶导数光谱曲线二阶导数光谱曲线第73页/共75页75络合物组成的测定饱和法(又称摩尔比法)固定一种组分(通常是金属离子M)的浓度，改变络合剂(R)的浓度，得到一系列[R]/[M]比值不同的溶液，并配制相应的试剂空白作参比液，分别测定其吸光度。以吸光度A为纵坐标，[R]/[M]为横坐标作图。连续变化法(又称等摩尔系列法)cM+cR=c，改变cM和cR的相对量，配制一系列溶液，在有色络合物的最大吸收波长处测量这一系列溶液的吸光度。当溶液中络合MRn浓度最大时，cR/cM比值为n。　　当cM/c为0.5时，络合比为1:1；　　当cM/c为0.33，络合比为1:2；　　当cM/c=0.25时，络合比为1:3。第74页/共75页