第七章 分光光度法

1、第第七章章 分光光度法是一種基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性分光光度法是一種基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法，是生命科學(xué)中吸收而建立起來的一種分析方法，是生命科學(xué)中最常用的分析技術(shù)之一。最常用的分析技術(shù)之一。包括：包括：(1) 可見分光光度法可見分光光度法(2) 紫外紫外-可見分光光度法可見分光光度法(主要主要)(3) 紅外光譜法等紅外光譜法等分光光度法分光光度法(Absorption Photometry)特特 點(diǎn)點(diǎn)(一一) 靈敏度高靈敏度高l 分光光度法測(cè)定物質(zhì)的濃度下限分光光度法測(cè)定物質(zhì)的濃度下限(最低最低濃度濃度)一般可達(dá)一般可達(dá)110-3 %的微量組分。對(duì)固體的微量組分。對(duì)固體試

2、樣一般可測(cè)到試樣一般可測(cè)到10-4 10-5 %的痕量組分。如的痕量組分。如果對(duì)被測(cè)組分事先加以富集，靈敏度還可以果對(duì)被測(cè)組分事先加以富集，靈敏度還可以提高提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。個(gè)數(shù)量級(jí)。 一般分光光度法的相對(duì)誤差為一般分光光度法的相對(duì)誤差為25%，若，若使用精密儀器，相對(duì)誤差可降至使用精密儀器，相對(duì)誤差可降至12%，其準(zhǔn)，其準(zhǔn)確度雖不如滴定分析法及重量法，但對(duì)微量確度雖不如滴定分析法及重量法，但對(duì)微量成分來說，還是比較滿意的，因?yàn)樵谶@種情成分來說，還是比較滿意的，因?yàn)樵谶@種情況下，滴定分析法和重量法準(zhǔn)確度更差，甚況下，滴定分析法和重量法準(zhǔn)確度更差，甚至無法進(jìn)行測(cè)定。至無法進(jìn)行測(cè)定。 (二二)

3、準(zhǔn)確度較高準(zhǔn)確度較高( (三三) )操作操作簡便，測(cè)定速度快簡便，測(cè)定速度快(四四) 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 l 幾乎所有的無機(jī)離子和有機(jī)化合物都可幾乎所有的無機(jī)離子和有機(jī)化合物都可直接或間接地用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。不僅直接或間接地用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。不僅用于定量分析，也可用于某些有機(jī)物的定性用于定量分析，也可用于某些有機(jī)物的定性分析，還可用于某些物理化學(xué)常數(shù)及絡(luò)合物分析，還可用于某些物理化學(xué)常數(shù)及絡(luò)合物組成的測(cè)定。組成的測(cè)定。物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收第一節(jié)第一節(jié)一、光的基本性質(zhì)一、光的基本性質(zhì) 1. 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 光是一種電磁波，具有波粒二象性。光是一種電磁波，具有波

4、粒二象性。 其波長、頻率與速度之間的關(guān)系為：其波長、頻率與速度之間的關(guān)系為：普朗克方程普朗克方程 h：普朗克常數(shù)，其值為：普朗克常數(shù)，其值為6.6310-34Js 普朗克方程表示光的波動(dòng)性與粒子性之間的關(guān)系。普朗克方程表示光的波動(dòng)性與粒子性之間的關(guān)系。波長越長，能量越低；波長越短，能量越高。波長越長，能量越低；波長越短，能量越高。cchE 2. 單色光和復(fù)合光單色光和復(fù)合光(1) 單色光：單色光：指波長處于某一范圍的光。指波長處于某一范圍的光。(2) 復(fù)合光：復(fù)合光：由不同單色光組成的光。由不同單色光組成的光。例如：陽光和白熾燈發(fā)出的光均為復(fù)合光例如：陽光和白熾燈發(fā)出的光均為復(fù)合光3. 3.

5、電磁波譜電磁波譜表表10-1 電磁波譜電磁波譜(1m=106 m=109nm=1010)波波 譜譜 名名 稱稱波波 長長 范范 圍圍分分 析析 方方 法法 射射 線線0.0050.17 nm中子活化分析中子活化分析,莫斯鮑爾譜法莫斯鮑爾譜法X 射射 線線0.110 nmX射線光譜法射線光譜法遠(yuǎn)遠(yuǎn) 紫紫 外外10200 nm真空紫外光譜法真空紫外光譜法近近 紫紫 外外200400 nm紫外光譜法紫外光譜法可可 見見 光光400750 nm比色法比色法,可見吸光光度法可見吸光光度法(光度法光度法)近近 紅紅 外外0.752.5 m紅外光譜法紅外光譜法中中 紅紅 外外2.550 m紅外光譜法紅外光譜

6、法遠(yuǎn)遠(yuǎn) 紅紅 外外501000 m紅外光譜法紅外光譜法微微 波波11000 mm微波光譜法微波光譜法射射 頻頻11000 m核磁共振光譜法核磁共振光譜法4. 可見光和互補(bǔ)光可見光和互補(bǔ)光 (1)可見光可見光:指人的眼睛所能感覺到的光，指人的眼睛所能感覺到的光，波長范圍為波長范圍為(400750nm)的電磁波。的電磁波。 (2)互補(bǔ)光互補(bǔ)光:將兩中適當(dāng)顏色的光按一定將兩中適當(dāng)顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合，如果能形成白光，的強(qiáng)度比例混合，如果能形成白光，這兩種光稱為互補(bǔ)光。這兩種光稱為互補(bǔ)光。圖圖10-1 光的互補(bǔ)色示意圖光的互補(bǔ)色示意圖( /nm)綠綠500580nm黃黃580600nm紫紫40

7、0450nm白光白光青青490500nm橙橙600650nm紅紅650750nm藍(lán)藍(lán)450480nm青藍(lán)青藍(lán)480490nm二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收 如果我們把具有不同顏色的各種如果我們把具有不同顏色的各種物體放置在黑暗處，則什么顏色也看不物體放置在黑暗處，則什么顏色也看不到?？梢娢镔|(zhì)呈現(xiàn)的顏色與光有著密切到。可見物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與光有著密切的關(guān)系，一種物質(zhì)呈現(xiàn)何種顏色，是與的關(guān)系，一種物質(zhì)呈現(xiàn)何種顏色，是與光的組成和物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)的。光的組成和物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)的。( (一一) )物質(zhì)對(duì)光產(chǎn)生選擇性吸收的原因物質(zhì)對(duì)光產(chǎn)生選擇性吸收的原因 當(dāng)光通過透明物體時(shí)，光子是否

8、被物質(zhì)吸收。當(dāng)光通過透明物體時(shí)，光子是否被物質(zhì)吸收。 取決于：取決于：光子所具有的能量光子所具有的能量 物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)AAhcE 1221EEEE）激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)（）價(jià)價(jià)電電子子從從基基態(tài)態(tài)（躍躍遷遷 在可見光區(qū)，不同在可見光區(qū)，不同波長波長的光具有不同的的光具有不同的顏色顏色。當(dāng)。當(dāng)一束陽光一束陽光(白光白光)通過通過棱鏡棱鏡后就色散成紅、橙、黃、后就色散成紅、橙、黃、綠綠等顏色的光，這些光具有不同的波長。等顏色的光，這些光具有不同的波長。 所以不同顏色光，其波長不同，物質(zhì)的顏色正是所以不同顏色光，其波長不同，物質(zhì)的顏色正是由于他們對(duì)不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生的。由于他們對(duì)

9、不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生的。 當(dāng)一束白光通過某一物質(zhì)或溶液時(shí)，由于物質(zhì)對(duì)當(dāng)一束白光通過某一物質(zhì)或溶液時(shí)，由于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收，某些波長的光被吸收，另一些波長光的選擇性吸收，某些波長的光被吸收，另一些波長的光則不被吸收而透過溶液。的光則不被吸收而透過溶液。( (二二) ) 物質(zhì)的顏色與光吸收的關(guān)系物質(zhì)的顏色與光吸收的關(guān)系溶液的顏色由溶液的顏色由透過光的波長透過光的波長所決定所決定 (1)如果物質(zhì)把各種波長的光完全都吸收，則呈現(xiàn)黑色；如果物質(zhì)把各種波長的光完全都吸收，則呈現(xiàn)黑色； (2)如果完全反射，則呈現(xiàn)白色；如果完全反射，則呈現(xiàn)白色； (3)如果透過所有的光，則為無色透明溶液；如果

10、透過所有的光，則為無色透明溶液； (4)如果對(duì)各種波長的光吸收程度差不多，則呈現(xiàn)灰色；如果對(duì)各種波長的光吸收程度差不多，則呈現(xiàn)灰色； (5)如果物質(zhì)選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種如果物質(zhì)選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種物質(zhì)的顏色就由它所反射或透過光的顏色來決定。物質(zhì)的顏色就由它所反射或透過光的顏色來決定。 例例 如：如：CuSO4溶液溶液1. 用用不同波長不同波長(400-720nm)的光，照射某一的光，照射某一吸光物質(zhì)的溶液；吸光物質(zhì)的溶液；2. 測(cè)測(cè)吸光度吸光度(A)3. 以以 A作圖，得一作圖，得一曲線曲線直觀地表示出物質(zhì)對(duì)光的吸收直觀地表示出物質(zhì)對(duì)光的吸收特征特征。（三）吸收

11、曲線（三）吸收曲線圖圖10-2 KMnO4溶液的吸收曲線溶液的吸收曲線結(jié)結(jié) 論論 1.某物質(zhì)的吸收光譜表明了該物質(zhì)對(duì)不同波長的光的吸收能力某物質(zhì)的吸收光譜表明了該物質(zhì)對(duì)不同波長的光的吸收能力的分布情況。的分布情況。 2.C、A，即光的吸收程度越大，即光的吸收程度越大 3.最大吸收處只有一個(gè)，稱為最大吸收波長。最大吸收處只有一個(gè)，稱為最大吸收波長。 即：同一物質(zhì)，只有一個(gè)最大吸收峰，即最大吸收波長是固即：同一物質(zhì)，只有一個(gè)最大吸收峰，即最大吸收波長是固定不變的，該峰對(duì)應(yīng)的波長叫定不變的，該峰對(duì)應(yīng)的波長叫max。 KMnO4溶液的溶液的max=525 nm。 定量測(cè)定時(shí)，必須用定量測(cè)定時(shí)，必須用m

12、ax的光照射。的光照射。不同物質(zhì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，則吸收曲線不同，不同物質(zhì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，則吸收曲線不同，max不不同。同。 max只與物質(zhì)的只與物質(zhì)的種類種類有關(guān)，而與有關(guān)，而與濃度無關(guān)濃度無關(guān)。 任何可見光區(qū)內(nèi)、溶液的顏色主要是由任何可見光區(qū)內(nèi)、溶液的顏色主要是由max決定。決定。第二節(jié)第二節(jié)光吸收的基本定律光吸收的基本定律一、朗伯一、朗伯- -比耳定律比耳定律 (1) 布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后在先后在1729年和年和1760年闡明了物質(zhì)對(duì)光的吸收程度年闡明了物質(zhì)對(duì)光的吸收程度與吸收層厚度之間的關(guān)系；與吸收層厚度之間的關(guān)系； (2) 比耳比耳(beer

13、)與與1852年又提出光的吸收程度年又提出光的吸收程度與吸光物質(zhì)濃度之間也有類似的關(guān)系；與吸光物質(zhì)濃度之間也有類似的關(guān)系； (3) 二者結(jié)合起來就得到了朗伯二者結(jié)合起來就得到了朗伯-比耳定律。比耳定律。 (4)該定律奠定了分光光度分析法的理論基礎(chǔ)。該定律奠定了分光光度分析法的理論基礎(chǔ)。 當(dāng)一束平行單色光照射到任何均勻、非散射的介質(zhì)當(dāng)一束平行單色光照射到任何均勻、非散射的介質(zhì)(固體、液體或氣體固體、液體或氣體)。例如：溶液時(shí)，光的一部分被介質(zhì)吸收，一部分透過例如：溶液時(shí)，光的一部分被介質(zhì)吸收，一部分透過溶液、一部分被器皿的表面反射。則它們之間的關(guān)系為：溶液、一部分被器皿的表面反射。則它們之間的關(guān)

14、系為：( (一一) ) 朗伯朗伯- -比耳定律的推導(dǎo)比耳定律的推導(dǎo)入射光的強(qiáng)度為入射光的強(qiáng)度為I0，吸收光的強(qiáng)度為吸收光的強(qiáng)度為Ia，透過光的強(qiáng)度為透過光的強(qiáng)度為It，反射光的強(qiáng)度為反射光的強(qiáng)度為Ir如果如果I0 Ia+It + Ir近似處理近似處理 在分光光度測(cè)定中，盛溶液的比色皿都是在分光光度測(cè)定中，盛溶液的比色皿都是采用相同材質(zhì)的光學(xué)玻璃制成的，反射光的強(qiáng)采用相同材質(zhì)的光學(xué)玻璃制成的，反射光的強(qiáng)度基本上是不變的度基本上是不變的(一般約為入射光強(qiáng)度的一般約為入射光強(qiáng)度的4)其影響可以互相抵消，于是可以簡化為：其影響可以互相抵消，于是可以簡化為：I0 Ia+It 推推 導(dǎo)導(dǎo) 純水對(duì)于可見光的

15、吸收極微，故有純水對(duì)于可見光的吸收極微，故有色液對(duì)光的吸收完全是由溶液中的有色色液對(duì)光的吸收完全是由溶液中的有色質(zhì)點(diǎn)造成的。質(zhì)點(diǎn)造成的。 當(dāng)入射光的強(qiáng)度當(dāng)入射光的強(qiáng)度I0一定時(shí)，如果一定時(shí)，如果Ia越大，越大，It就越小，即透過光的強(qiáng)度越小，就越小，即透過光的強(qiáng)度越小，表明有色溶液對(duì)光的吸收程度就越大。表明有色溶液對(duì)光的吸收程度就越大。I0 Ia+It 實(shí)驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)證明 實(shí)踐證明，有色溶液對(duì)光的吸收實(shí)踐證明，有色溶液對(duì)光的吸收程度，與該溶液的濃度、液層的厚度程度，與該溶液的濃度、液層的厚度以及入射光的強(qiáng)度等因素有關(guān)。如果以及入射光的強(qiáng)度等因素有關(guān)。如果保持入射光的強(qiáng)度不變，則光吸收程保持入射光

16、的強(qiáng)度不變，則光吸收程度與溶液的濃度和液層的厚度有關(guān)。度與溶液的濃度和液層的厚度有關(guān)。 1760年由朗伯推導(dǎo)出了吸光度于吸收介質(zhì)年由朗伯推導(dǎo)出了吸光度于吸收介質(zhì)厚度的關(guān)系式：厚度的關(guān)系式： 1. 朗伯定律朗伯定律bkIIbkIIdbkIdIdbkIdIIdbkdIttbIIt10100111434. 0lgln02.比耳定律比耳定律 比耳比耳(beer)在在1852年提出光的吸收程度與吸年提出光的吸收程度與吸光物質(zhì)濃度之間的關(guān)系：光物質(zhì)濃度之間的關(guān)系：ckIIckIIdckIdIdckIdIIdckdIttcIIt20200222434. 0lgln03.朗伯朗伯-比耳定律比耳定律 如果同時(shí)考

17、慮溶液的濃度和液層厚度的變化，則如果同時(shí)考慮溶液的濃度和液層厚度的變化，則上述兩個(gè)定律可合并為朗伯上述兩個(gè)定律可合并為朗伯-比耳定律，即得到：比耳定律，即得到：KbcTIIAIIAKbcIItototo 1lglglglg設(shè)設(shè)式中式中:A:吸光度，吸光度， K:比例常數(shù)，與入射比例常數(shù)，與入射光的波長、物質(zhì)的性光的波長、物質(zhì)的性質(zhì)和溶液的溫度等因質(zhì)和溶液的溫度等因素有關(guān)。素有關(guān)。 It/I0=T:透射比透射比(透光度透光度)，光吸收定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式光吸收定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式4.朗伯朗伯-比耳定律比耳定律物理意義物理意義 當(dāng)一束當(dāng)一束平行平行的的單色光垂直單色光垂直通過某一通過某一均勻均勻的、的、非

18、散射非散射的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，其的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，其吸光度吸光度(A)與溶液液層與溶液液層厚度厚度(b)和和濃度濃度(c)的乘積成正比。的乘積成正比。 它不僅適用于溶液，也適用于均勻的氣它不僅適用于溶液，也適用于均勻的氣體、固體狀態(tài)，是體、固體狀態(tài)，是各類光吸收的基本定律，各類光吸收的基本定律，也是各類分光光度法進(jìn)行定量分析的依據(jù)。也是各類分光光度法進(jìn)行定量分析的依據(jù)。5.朗伯朗伯-比耳定律成立的前提比耳定律成立的前提 (1) 入射光為平行單色光且垂直照射。入射光為平行單色光且垂直照射。 (2) 吸光物質(zhì)為均勻非散射體系。吸光物質(zhì)為均勻非散射體系。 (3) 吸光質(zhì)點(diǎn)之間無相互作用。吸光質(zhì)點(diǎn)之間無

19、相互作用。 (4) 輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收，輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收，無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。6.吸光度的加和性吸光度的加和性 當(dāng)介質(zhì)溶液中含有多種吸光組分時(shí)，當(dāng)介質(zhì)溶液中含有多種吸光組分時(shí)，只要各組分間不存在著相互作用，則在某只要各組分間不存在著相互作用，則在某一波長下介質(zhì)的總吸光度是各組分在該波一波長下介質(zhì)的總吸光度是各組分在該波長下吸光度的加和。長下吸光度的加和。 即：即：A = A1 + A2 + + An( (二二) )吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度1. 吸收系數(shù)吸收系數(shù) 朗伯朗伯-比爾定律比爾定律(A=Kbc)中的系數(shù)中的系數(shù)

20、(K)因濃度因濃度(c)所取的單位不同，有兩種表所取的單位不同，有兩種表示方式：示方式： 當(dāng)當(dāng)c：g.L-1 b：cm時(shí)時(shí)K用用a表示，稱為吸收系數(shù)，表示，稱為吸收系數(shù)，其單位為其單位為L.g-1.cm-1 ，這時(shí)朗伯這時(shí)朗伯-比耳定律變?yōu)椋罕榷勺優(yōu)椋?Aabc(1) 吸收系數(shù)吸收系數(shù)(a)(2) 摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)( ) 當(dāng)當(dāng)c：mol.L-1 ， b：cm時(shí)時(shí) K用用表示，稱為摩爾吸收系數(shù)，表示，稱為摩爾吸收系數(shù)， 其單位為其單位為L.mol-1.cm-1 ， 這時(shí)朗伯這時(shí)朗伯-比耳定律變?yōu)椋罕榷勺優(yōu)椋?A bc摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)( ( ) )的物理意義的物理意義 當(dāng)吸

21、光物質(zhì)的濃度為當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度為1molL-1，吸收層厚度為，吸收層厚度為1cm時(shí)，吸光物時(shí)，吸光物質(zhì)對(duì)某波長光的吸光度。質(zhì)對(duì)某波長光的吸光度。摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)( ( ) )的性質(zhì)的性質(zhì) 表示了吸光物質(zhì)的濃度為表示了吸光物質(zhì)的濃度為1molL-1 ，液層，液層厚度為厚度為1cm，物質(zhì)對(duì)光的吸收能力。，物質(zhì)對(duì)光的吸收能力。 與溶液的濃度和液層厚度無關(guān)，只與物質(zhì)與溶液的濃度和液層厚度無關(guān)，只與物質(zhì)的性質(zhì)及光的波長等有關(guān)。的性質(zhì)及光的波長等有關(guān)。 在波長、溫度、溶劑等條件一定時(shí)在波長、溫度、溶劑等條件一定時(shí) 的大小取決于物質(zhì)的性質(zhì)。的大小取決于物質(zhì)的性質(zhì)。 是吸光物質(zhì)的特征常數(shù)，不同物質(zhì)具有

22、是吸光物質(zhì)的特征常數(shù)，不同物質(zhì)具有不同的不同的 。 對(duì)于同一物質(zhì)，當(dāng)其他條件一定時(shí)對(duì)于同一物質(zhì)，當(dāng)其他條件一定時(shí)(溫度溫度等等) ，的大小取決于波長。的大小取決于波長。 = f ( ) 能表示物質(zhì)對(duì)能表示物質(zhì)對(duì)某一波長某一波長的光的的光的吸收吸收能力。能力。 越大越大，表明物質(zhì)對(duì)某，表明物質(zhì)對(duì)某 的光吸收能力的光吸收能力越強(qiáng)越強(qiáng)。 當(dāng)當(dāng) 為為 max， 為為max max是一重要的是一重要的特征常數(shù)特征常數(shù)，它反映了某吸光，它反映了某吸光物質(zhì)吸收能力可能達(dá)到的最高度。物質(zhì)吸收能力可能達(dá)到的最高度。 常用來衡量光度法常用來衡量光度法靈敏度靈敏度的高低，的高低， max越大，表明測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度

23、越高越大，表明測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高 一般認(rèn)為一般認(rèn)為max 104 L mol-1 cm-1的方法較的方法較靈敏。靈敏。 (所以書寫所以書寫時(shí)應(yīng)標(biāo)明波長時(shí)應(yīng)標(biāo)明波長) 目前最大的目前最大的的數(shù)量級(jí)可達(dá)的數(shù)量級(jí)可達(dá)106 如：如：Cu雙流腙配合物雙流腙配合物 495=1.5105 L mol-1 cm-1 (3) 吸收系數(shù)吸收系數(shù)(a)與摩爾吸收系數(shù)與摩爾吸收系數(shù)( ) 的關(guān)系的關(guān)系 吸收系數(shù)吸收系數(shù)(a)常用于化合物組成不明，常用于化合物組成不明，相對(duì)分子質(zhì)量尚不清楚的情況。相對(duì)分子質(zhì)量尚不清楚的情況。 摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)( )的應(yīng)用更廣泛。的應(yīng)用更廣泛。 = a M2. 桑德爾靈敏度

24、桑德爾靈敏度(Sandell) S 吸光光度法的靈敏度除用摩爾吸收吸光光度法的靈敏度除用摩爾吸收系數(shù)系數(shù) 表示外，還常用桑德爾靈敏度表示外，還常用桑德爾靈敏度S表表示。示。 定義：定義：當(dāng)光度儀器的檢測(cè)極限為當(dāng)光度儀器的檢測(cè)極限為A=0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢出的吸光物質(zhì)的最低質(zhì)量出的吸光物質(zhì)的最低質(zhì)量 單位：單位： gcm-23.3.桑德爾靈敏度桑德爾靈敏度( (S) )與與摩爾吸收摩爾吸收系數(shù)系數(shù)( ( ) )的關(guān)系的關(guān)系 由桑德爾靈敏度由桑德爾靈敏度S的定義可得到：的定義可得到： A=0.001= bc 001. 0 bcS 單位：單位： gcm-2

25、g MSMbcMbcMS 33610001. 0101010001例例 題：題： 用鄰二氮菲分光光度法測(cè)鐵。已知溶液用鄰二氮菲分光光度法測(cè)鐵。已知溶液中中Fe2+的濃度為的濃度為500 g L-1 ，液層厚度為，液層厚度為2cm，在，在508nm處測(cè)得透射比為處測(cè)得透射比為0.645。 計(jì)算：吸光系數(shù)計(jì)算：吸光系數(shù) a、摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù) 、桑德桑德爾靈敏度爾靈敏度S (MFe=55.85 g mol-1)解：解： A= - lgT= - lg0.645 = 0.190(三位有效數(shù)字三位有效數(shù)字) c = 500 g L-1 =5.0010-4 g L-1 b=2cm11241090.

26、11000. 52190. 0 cmgLbcAa1641095.885.551000.5 Lmolc11461006. 11095. 82190. 0 cmmolLbcA 2341027. 51006. 185.55 cmgMS ( (三三) )標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及應(yīng)用 1. 1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線 配制一系列已知濃度的配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在確定的波長和光標(biāo)準(zhǔn)溶液，在確定的波長和光程等條件下，分別測(cè)定系列溶程等條件下，分別測(cè)定系列溶液的吸光度液的吸光度(A)，然后以吸光，然后以吸光度為縱坐標(biāo)，以濃度度為縱坐標(biāo)，以濃度(c)為橫為橫坐標(biāo)作圖，得到一條曲線，稱坐標(biāo)作圖，得

27、到一條曲線，稱標(biāo)準(zhǔn)曲線，也稱做工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線，也稱做工作曲線。2. 2. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線的應(yīng)用 (1)曲線的斜率為曲線的斜率為 b，由，由于于b是定值，由此可得到是定值，由此可得到摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù) ； (2) 可根據(jù)未知液的可根據(jù)未知液的Ax,在在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出未知液的標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出未知液的濃度濃度cx。A= bc二、引起偏離朗伯二、引起偏離朗伯- -比耳比耳定律的原因定律的原因 根據(jù)郎伯根據(jù)郎伯-比爾定律，當(dāng)吸收層厚度不變比爾定律，當(dāng)吸收層厚度不變時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)當(dāng)是一條通過原點(diǎn)的直線，時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)當(dāng)是一條通過原點(diǎn)的直線，即即A與與c成正比關(guān)系，稱之為服從比爾定律。成正比

28、關(guān)系，稱之為服從比爾定律。 但在實(shí)際測(cè)定中，標(biāo)準(zhǔn)曲線會(huì)出現(xiàn)向濃但在實(shí)際測(cè)定中，標(biāo)準(zhǔn)曲線會(huì)出現(xiàn)向濃度軸彎曲度軸彎曲(負(fù)偏離負(fù)偏離)和向吸光度軸彎曲和向吸光度軸彎曲(正偏離正偏離)，這種現(xiàn)象稱為對(duì)郎伯這種現(xiàn)象稱為對(duì)郎伯-比爾定律的偏離。比爾定律的偏離。( (一一) ) 物理因素物理因素 1.單色光不純所引起的偏離單色光不純所引起的偏離l 嚴(yán)格地講，朗伯嚴(yán)格地講，朗伯-比耳定律只對(duì)一定波長比耳定律只對(duì)一定波長的單色光才成立。但在實(shí)際工作中，目前用的單色光才成立。但在實(shí)際工作中，目前用各種方法得到的入射光并非純的單色光，而各種方法得到的入射光并非純的單色光，而是具有一定波長范圍的單色光。那么，在這是具

29、有一定波長范圍的單色光。那么，在這種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關(guān)種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關(guān)系，因而導(dǎo)致了對(duì)朗伯系，因而導(dǎo)致了對(duì)朗伯比耳定律的偏離。比耳定律的偏離。2.非平行入射光引起的偏離非平行入射光引起的偏離 非平行入射光將導(dǎo)致光束的平均非平行入射光將導(dǎo)致光束的平均光程光程b大于吸收池的厚度大于吸收池的厚度b，實(shí)際測(cè)，實(shí)際測(cè)得的吸光度將大于理論值，從而產(chǎn)生得的吸光度將大于理論值，從而產(chǎn)生正偏離。正偏離。3介質(zhì)不均勻引起的偏離介質(zhì)不均勻引起的偏離 朗伯朗伯-比耳定律是建立在均勻、非散射比耳定律是建立在均勻、非散射基礎(chǔ)上的一般規(guī)律、如果介質(zhì)不均勻，呈膠基礎(chǔ)上的一般規(guī)律、如果介

30、質(zhì)不均勻，呈膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)存在，則入射光除了被體、乳濁、懸浮狀態(tài)存在，則入射光除了被吸收之外、還會(huì)有反射、散射作用。在這種吸收之外、還會(huì)有反射、散射作用。在這種情況下，物質(zhì)的吸光度比實(shí)際的吸光度大得情況下，物質(zhì)的吸光度比實(shí)際的吸光度大得多，必然要導(dǎo)致對(duì)朗伯多，必然要導(dǎo)致對(duì)朗伯-比耳定律的偏離，產(chǎn)比耳定律的偏離，產(chǎn)生正偏離。生正偏離。 （二）化學(xué)因素（二）化學(xué)因素1溶液濃度過高引起的偏離溶液濃度過高引起的偏離 朗伯朗伯-比耳定律是建立在吸光質(zhì)點(diǎn)之間沒有比耳定律是建立在吸光質(zhì)點(diǎn)之間沒有相互作用的前提下。但當(dāng)溶液濃度較高時(shí)，吸相互作用的前提下。但當(dāng)溶液濃度較高時(shí)，吸光物質(zhì)的分子或離子間的平均距

31、離減小，從而光物質(zhì)的分子或離子間的平均距離減小，從而改變物質(zhì)對(duì)光的吸收能力，即改變物質(zhì)的摩爾改變物質(zhì)對(duì)光的吸收能力，即改變物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)。濃度增加，相互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致在吸收系數(shù)。濃度增加，相互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致在高濃度范圍內(nèi)摩爾吸收系數(shù)不恒定而使吸光度高濃度范圍內(nèi)摩爾吸收系數(shù)不恒定而使吸光度與濃度之間的線性關(guān)系被破壞。與濃度之間的線性關(guān)系被破壞。2. 化學(xué)反應(yīng)引起的偏離化學(xué)反應(yīng)引起的偏離 溶液中吸光物質(zhì)常因解離、締合、溶液中吸光物質(zhì)常因解離、締合、形成新的化合物或在光照射下發(fā)生互變形成新的化合物或在光照射下發(fā)生互變異構(gòu)等，從而破壞了平衡濃度與分析濃異構(gòu)等，從而破壞了平衡濃度與分析濃度之間的正比

32、關(guān)系，也就破壞了吸光度度之間的正比關(guān)系，也就破壞了吸光度A與分析濃度與分析濃度c之間的線性關(guān)系，產(chǎn)生對(duì)之間的線性關(guān)系，產(chǎn)生對(duì)朗伯朗伯-比耳定律的偏離。比耳定律的偏離。第三節(jié)第三節(jié)吸光光度法的儀器吸光光度法的儀器第四節(jié)第四節(jié)包包 括：括：(1) 反應(yīng)條件反應(yīng)條件(2) 測(cè)量條件測(cè)量條件一、顯色反應(yīng)及其條件的選擇一、顯色反應(yīng)及其條件的選擇( (一一) ) 顯色反應(yīng)和顯色劑顯色反應(yīng)和顯色劑 顯色反應(yīng)：顯色反應(yīng)：將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩瘜⒈粶y(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏姆磻?yīng)稱為合物的反應(yīng)稱為。顯色劑：顯色劑：能與被測(cè)組分反應(yīng)使之生成能與被測(cè)組分反應(yīng)使之生成有色物質(zhì)的試劑稱為有色物質(zhì)的試劑稱為 。1. 1. 顯

33、色反應(yīng)顯色反應(yīng) 顯色反應(yīng)可分兩大類顯色反應(yīng)可分兩大類： (1) 絡(luò)合反應(yīng)絡(luò)合反應(yīng) 例如：鄰二氮菲與例如：鄰二氮菲與Fe2+絡(luò)合使得本來顏色很絡(luò)合使得本來顏色很淺的淺的Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色鄰二氮菲亞鐵絡(luò)合物。轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色鄰二氮菲亞鐵絡(luò)合物。 絡(luò)合反應(yīng)是最主要的顯色反應(yīng)絡(luò)合反應(yīng)是最主要的顯色反應(yīng)。 (2) 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) 例如：用過硫酸胺將接近無色的例如：用過硫酸胺將接近無色的Mn2+氧化為氧化為紫色的紫色的MnO4-。選擇顯色劑和顯色反應(yīng)的一般標(biāo)準(zhǔn)選擇顯色劑和顯色反應(yīng)的一般標(biāo)準(zhǔn) 一種被測(cè)組分究競應(yīng)該用哪一種被測(cè)組分究競應(yīng)該用哪種顯色劑和顯色反應(yīng)，可根據(jù)所種顯色劑和顯色反應(yīng)，可根據(jù)所需標(biāo)準(zhǔn)加

34、以選擇。需標(biāo)準(zhǔn)加以選擇。(1) (1) 選擇性要好選擇性要好 一種顯色劑最好只與一種被測(cè)組一種顯色劑最好只與一種被測(cè)組分起顯色反應(yīng)，這樣干擾就少?；蛘叻制痫@色反應(yīng)，這樣干擾就少?；蛘吒蓴_離子容易被消除、或者顯色劑與干擾離子容易被消除、或者顯色劑與被測(cè)組分和干擾離子生成的有色化合被測(cè)組分和干擾離子生成的有色化合物的吸收峰相隔較遠(yuǎn)。物的吸收峰相隔較遠(yuǎn)。(2)(2)靈敏度要高靈敏度要高 由于吸光光度法一般是測(cè)定微量組分的，由于吸光光度法一般是測(cè)定微量組分的，靈敏度高的顯色反應(yīng)有利于微量組分的測(cè)定。靈敏度高的顯色反應(yīng)有利于微量組分的測(cè)定。靈敏度的高低可從摩爾吸光系數(shù)值的大小來靈敏度的高低可從摩爾吸光系

35、數(shù)值的大小來判斷，判斷， 值大靈敏度高，否則靈敏度低。但應(yīng)值大靈敏度高，否則靈敏度低。但應(yīng)注意，靈敏度高的顯色反應(yīng)，并不一定選擇注意，靈敏度高的顯色反應(yīng)，并不一定選擇性就好，對(duì)于高含量的組分不一定要選用靈性就好，對(duì)于高含量的組分不一定要選用靈敏度高的顯色反應(yīng)。敏度高的顯色反應(yīng)。(3)(3)對(duì)比度要大對(duì)比度要大 即如果顯色劑有顏色，則有色化即如果顯色劑有顏色，則有色化合物與顯色劑的最大吸收波長的差別合物與顯色劑的最大吸收波長的差別要大，一般要求在要大，一般要求在60nm以上。以上。nm60RmaxMRmax (4)(4)有色化合物要穩(wěn)定、組成要恒定有色化合物要穩(wěn)定、組成要恒定 有色化合物的組成若

36、不確定，測(cè)定的重有色化合物的組成若不確定，測(cè)定的重現(xiàn)性就較差。有色化合物若易受空氣的氧化、現(xiàn)性就較差。有色化合物若易受空氣的氧化、日光的照射而分解，就會(huì)引入測(cè)量誤差。日光的照射而分解，就會(huì)引入測(cè)量誤差。 這樣可以保證測(cè)量結(jié)果有良好的重現(xiàn)性這樣可以保證測(cè)量結(jié)果有良好的重現(xiàn)性和足夠高的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)條件也易于控制。和足夠高的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)條件也易于控制。(5)(5)顯色反應(yīng)的條件要易于控制顯色反應(yīng)的條件要易于控制 如果條件要求過于嚴(yán)格，難以控制，如果條件要求過于嚴(yán)格，難以控制，測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性就差。測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性就差。2. 2. 顯色劑顯色劑 常用的顯色劑主要有兩大類：常用的顯色劑主要有兩大類： (

37、1) 無機(jī)顯色劑無機(jī)顯色劑 (2) 有機(jī)顯色劑有機(jī)顯色劑(1) 無機(jī)顯色劑無機(jī)顯色劑 許多無機(jī)試劑能與金屬離子起顯色反應(yīng)，許多無機(jī)試劑能與金屬離子起顯色反應(yīng)，如如 C u2 +與 氨 水 形 成 深 藍(lán) 色 的 絡(luò) 離 子與 氨 水 形 成 深 藍(lán) 色 的 絡(luò) 離 子Cu(NH4)42+，SCN-與與Fe3+形成紅色的絡(luò)合物形成紅色的絡(luò)合物Fe(SCN)2+或或Fe(SCN)63-等。但是多數(shù)無機(jī)等。但是多數(shù)無機(jī)顯色劑的靈敏度和選擇性都不高，其中性能顯色劑的靈敏度和選擇性都不高，其中性能較好，目前還有實(shí)用價(jià)值的有硫氰酸鹽、鉬較好，目前還有實(shí)用價(jià)值的有硫氰酸鹽、鉬酸銨、氨水和過氧化氫等。酸銨、氨

38、水和過氧化氫等。(2) 有機(jī)顯色劑有機(jī)顯色劑 許多有機(jī)試劑，在一定條件下，能與金許多有機(jī)試劑，在一定條件下，能與金屬離子生成有色的金屬螯合物屬離子生成有色的金屬螯合物(具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物的絡(luò)合物)。 有機(jī)顯色劑與金屬離子能形成穩(wěn)定的、有機(jī)顯色劑與金屬離子能形成穩(wěn)定的、具有特征顏色的螯合物，其靈敏度和選擇性具有特征顏色的螯合物，其靈敏度和選擇性較高，是光度分析中研究最多、應(yīng)用最廣的較高，是光度分析中研究最多、應(yīng)用最廣的一類顯色劑。一類顯色劑。金屬螯合物應(yīng)用于光度分析的優(yōu)點(diǎn)金屬螯合物應(yīng)用于光度分析的優(yōu)點(diǎn)1. 大部分金屬螯合物都呈現(xiàn)鮮明的顏色，摩大部分金屬螯合物都呈現(xiàn)鮮明的顏色，摩爾吸

39、光系數(shù)大于爾吸光系數(shù)大于104，因而測(cè)定的靈敏度很，因而測(cè)定的靈敏度很高；高；2. 金屬螯合物都很穩(wěn)定，一般離解常數(shù)都很金屬螯合物都很穩(wěn)定，一般離解常數(shù)都很小，而且能抗輻射；小，而且能抗輻射；3. 專用性強(qiáng)，絕大多數(shù)有機(jī)整合劑，在一定專用性強(qiáng)，絕大多數(shù)有機(jī)整合劑，在一定條件下，只與少數(shù)或其一種金屬離子絡(luò)合，條件下，只與少數(shù)或其一種金屬離子絡(luò)合，而且同一種有機(jī)螯合劑與不同的金屬離子絡(luò)而且同一種有機(jī)螯合劑與不同的金屬離子絡(luò)合時(shí)，生成具有特征顏色的螯合物。合時(shí)，生成具有特征顏色的螯合物。4. 雖然大部分金屬螯合物難溶于水，但可被萃雖然大部分金屬螯合物難溶于水，但可被萃取到有機(jī)溶劑中，大大發(fā)展了萃取光

40、度法。取到有機(jī)溶劑中，大大發(fā)展了萃取光度法。5. 在顯色分子中，金屬所占的比率很低，提高在顯色分子中，金屬所占的比率很低，提高了測(cè)定的靈敏度。了測(cè)定的靈敏度。 因此，有機(jī)顯色劑是光度分析中應(yīng)用最多因此，有機(jī)顯色劑是光度分析中應(yīng)用最多最廣的顯色劑，尋找高選擇性、高靈敏度的有最廣的顯色劑，尋找高選擇性、高靈敏度的有機(jī)顯色劑，是光度分析發(fā)展和研究的重要內(nèi)容。機(jī)顯色劑，是光度分析發(fā)展和研究的重要內(nèi)容。 有機(jī)化合物為什么有顏色，主有機(jī)化合物為什么有顏色，主要由其結(jié)構(gòu)決定，即其結(jié)構(gòu)具有特要由其結(jié)構(gòu)決定，即其結(jié)構(gòu)具有特殊的生色基團(tuán)和助色基團(tuán)。殊的生色基團(tuán)和助色基團(tuán)。有機(jī)顯色劑的結(jié)構(gòu)有機(jī)顯色劑的結(jié)構(gòu)生色團(tuán)生色

41、團(tuán) 在有機(jī)化合物分子中，凡是包含有共軛在有機(jī)化合物分子中，凡是包含有共軛雙鍵的基團(tuán)如雙鍵的基團(tuán)如NN、NO、NO2、對(duì)醌基、對(duì)醌基、CO(羰基羰基)、CS(硫羰基硫羰基)等，一般都具有顏色，原因是這些基團(tuán)中的等，一般都具有顏色，原因是這些基團(tuán)中的 電子被光激發(fā)時(shí)，只需要較小的能量，能電子被光激發(fā)時(shí)，只需要較小的能量，能吸收波長大于吸收波長大于200nm的光，因此，稱這些的光，因此，稱這些基團(tuán)為生色團(tuán)?；鶊F(tuán)為生色團(tuán)。助色團(tuán)助色團(tuán) 某些含有未共用電子對(duì)的基團(tuán)如胺基某些含有未共用電子對(duì)的基團(tuán)如胺基NH2，RHN，R2N(具有一對(duì)未共用電子對(duì)具有一對(duì)未共用電子對(duì))，羥基，羥基-OH(具具有兩對(duì)末共用電

42、子對(duì)有兩對(duì)末共用電子對(duì))，以及鹵代基，以及鹵代基F，Cl，Br，I等，它們與生色基團(tuán)上的不飽和鍵互相作用，等，它們與生色基團(tuán)上的不飽和鍵互相作用，引起永久性的電荷移動(dòng)，從而減小了分子的活化能促引起永久性的電荷移動(dòng)，從而減小了分子的活化能促使試劑對(duì)光的最大吸收使試劑對(duì)光的最大吸收“紅移紅移” (向長波方向移動(dòng)向長波方向移動(dòng))，使試劑顏色加深，這些基團(tuán)稱為助色團(tuán)。使試劑顏色加深，這些基團(tuán)稱為助色團(tuán)。 含有生色基團(tuán)的有機(jī)化合物常常能與許多全屬含有生色基團(tuán)的有機(jī)化合物常常能與許多全屬離子化合生成性質(zhì)穩(wěn)定且具有特征顏色的化合物，離子化合生成性質(zhì)穩(wěn)定且具有特征顏色的化合物，且靈敏度和選擇性都很高，這就為用

43、光度法測(cè)定這且靈敏度和選擇性都很高，這就為用光度法測(cè)定這些離子提供了很好的條件。些離子提供了很好的條件。 有機(jī)顯色劑的種類很多，常用的有：有機(jī)顯色劑的種類很多，常用的有： 1. 鄰二氮菲鄰二氮菲 2. 雙硫腙雙硫腙 3. 二甲酚橙二甲酚橙 4. 偶氮胂偶氮胂III 5. 鉻天青鉻天青S常用的有機(jī)顯色劑常用的有機(jī)顯色劑( (二二) ) 顯色反應(yīng)條件的選擇顯色反應(yīng)條件的選擇 顯色反應(yīng)能否完全滿足光度法的顯色反應(yīng)能否完全滿足光度法的要求，除了與顯色劑的性質(zhì)有主要關(guān)要求，除了與顯色劑的性質(zhì)有主要關(guān)系外，控制好顯色反應(yīng)的條件也是十系外，控制好顯色反應(yīng)的條件也是十分重要的，如果顯色條件不合適，將分重要的，

44、如果顯色條件不合適，將會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。1.顯色劑的用量顯色劑的用量 顯色就是將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色化合物。顯色就是將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色化合物。 表示：表示： M + R = MR (被測(cè)組分被測(cè)組分) (顯色劑顯色劑) (有色化合物有色化合物) 反應(yīng)在一定程度上是可逆的。為了減少反應(yīng)在一定程度上是可逆的。為了減少反應(yīng)的可逆性，根據(jù)同離子效應(yīng)，加入過量反應(yīng)的可逆性，根據(jù)同離子效應(yīng)，加入過量的顯色劑是必要的，但也不能過量太多，否的顯色劑是必要的，但也不能過量太多，否則會(huì)引起副反應(yīng)，對(duì)測(cè)定反而不利。則會(huì)引起副反應(yīng)，對(duì)測(cè)定反而不利。 合適的加入量由實(shí)驗(yàn)確定。合適的加入量由

45、實(shí)驗(yàn)確定。顯色劑的用量的實(shí)驗(yàn)確定顯色劑的用量的實(shí)驗(yàn)確定 1. 配置一系列固定了被測(cè)組分的濃度配置一系列固定了被測(cè)組分的濃度和其它條件，只有加入的顯色劑量不和其它條件，只有加入的顯色劑量不同的測(cè)試溶液。同的測(cè)試溶液。 2. 測(cè)其吸光度。測(cè)其吸光度。 3. 以吸光度以吸光度A對(duì)顯色劑對(duì)顯色劑c作圖。作圖。試液吸光度與顯色劑濃度的關(guān)系曲線試液吸光度與顯色劑濃度的關(guān)系曲線A隨隨c的增加而增的增加而增大，曲線出現(xiàn)平大，曲線出現(xiàn)平臺(tái)，這是顯色劑臺(tái)，這是顯色劑濃度的選擇范圍。濃度的選擇范圍。A隨隨c的增加而增的增加而增大而又下降，曲大而又下降，曲線出現(xiàn)最大值，線出現(xiàn)最大值，這是顯色劑濃度這是顯色劑濃度的選擇

46、范圍。的選擇范圍。A隨隨c的增加而不的增加而不斷增大，曲線不斷增大，曲線不出現(xiàn)平臺(tái)，這時(shí)出現(xiàn)平臺(tái)，這時(shí)必須嚴(yán)格控制顯必須嚴(yán)格控制顯色劑用量。色劑用量。2.溶液的酸度溶液的酸度 溶液酸度對(duì)顯色反應(yīng)的影響很大，這溶液酸度對(duì)顯色反應(yīng)的影響很大，這是由于溶液的酸度直接影響著金屬離子是由于溶液的酸度直接影響著金屬離子和顯色劑的存在形式以及有色絡(luò)合物的和顯色劑的存在形式以及有色絡(luò)合物的組成和穩(wěn)定性。因此，控制溶液適宜的組成和穩(wěn)定性。因此，控制溶液適宜的酸度，是保證光度分析獲得良好結(jié)果的酸度，是保證光度分析獲得良好結(jié)果的重要條件之一。重要條件之一。(1) 酸度對(duì)被測(cè)物質(zhì)存在狀態(tài)的影響酸度對(duì)被測(cè)物質(zhì)存在狀態(tài)的

47、影響 大部分高價(jià)金屬離子都容易水解，當(dāng)溶大部分高價(jià)金屬離子都容易水解，當(dāng)溶液的酸度降低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列羥基絡(luò)離子液的酸度降低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列羥基絡(luò)離子或多核羥基絡(luò)離子。高價(jià)金屬離子的水解象或多核羥基絡(luò)離子。高價(jià)金屬離子的水解象多元弱酸的電離一樣，是分級(jí)進(jìn)行的。多元弱酸的電離一樣，是分級(jí)進(jìn)行的。 隨著水解的進(jìn)行，同時(shí)還發(fā)生各種類型隨著水解的進(jìn)行，同時(shí)還發(fā)生各種類型的聚合反應(yīng)。聚合度隨著時(shí)間增大，而最終的聚合反應(yīng)。聚合度隨著時(shí)間增大，而最終將導(dǎo)致沉淀的生成。顯然，金屬離子的水解，將導(dǎo)致沉淀的生成。顯然，金屬離子的水解，對(duì)于顯色反應(yīng)的進(jìn)行是不利的，故溶液的酸對(duì)于顯色反應(yīng)的進(jìn)行是不利的，故溶液的酸度不

48、能太低。度不能太低。(2) 酸度對(duì)顯色劑濃度和顏色的影響酸度對(duì)顯色劑濃度和顏色的影響 光度分析中所用的大部分顯色劑都是有機(jī)弱酸。光度分析中所用的大部分顯色劑都是有機(jī)弱酸。顯色反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，首先是有機(jī)弱酸發(fā)生離解，其次才顯色反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，首先是有機(jī)弱酸發(fā)生離解，其次才是絡(luò)陰離子與金屬離子絡(luò)合。是絡(luò)陰離子與金屬離子絡(luò)合。 M + HRMR + H+ 從反應(yīng)式可以看出，溶液的酸度影響著顯色劑的從反應(yīng)式可以看出，溶液的酸度影響著顯色劑的離解離解,并影響著顯色反應(yīng)的完全程度。當(dāng)然，溶液酸并影響著顯色反應(yīng)的完全程度。當(dāng)然，溶液酸度對(duì)顯色劑離解程度影響的大小，也與顯色劑的離解度對(duì)顯色劑離解程度影響的大小，也與顯

49、色劑的離解常數(shù)有關(guān)，常數(shù)有關(guān)，Ka大時(shí)，允許的酸度可大；大時(shí)，允許的酸度可大；Ka很小時(shí)，很小時(shí)，允許的酸度就要小些，故溶液的酸度不能太高。允許的酸度就要小些，故溶液的酸度不能太高。 例例 如：如： 許多顯色劑本身就是酸堿指示劑，當(dāng)溶液酸度許多顯色劑本身就是酸堿指示劑，當(dāng)溶液酸度改變時(shí)，顯色劑本身就有顏色變化。如果顯色劑在改變時(shí)，顯色劑本身就有顏色變化。如果顯色劑在某一酸度時(shí)，絡(luò)合反應(yīng)和指示劑反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，兩某一酸度時(shí)，絡(luò)合反應(yīng)和指示劑反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，兩種顏色同時(shí)存在，就無法進(jìn)行光度測(cè)定。種顏色同時(shí)存在，就無法進(jìn)行光度測(cè)定。 例如：二甲酚橙在溶液的例如：二甲酚橙在溶液的pH6.3時(shí)呈紅色，在時(shí)呈

50、紅色，在pH6.3時(shí)呈檸檬黃色，在時(shí)呈檸檬黃色，在pH6.3時(shí)，呈中間色，故時(shí)，呈中間色，故pH6.3時(shí)，是它的變色點(diǎn)。而二甲酚橙與金屬離時(shí)，是它的變色點(diǎn)。而二甲酚橙與金屬離子的絡(luò)合物卻呈現(xiàn)紅色。因此，二甲酚橙只有在子的絡(luò)合物卻呈現(xiàn)紅色。因此，二甲酚橙只有在pH6的酸性溶液中可作為金屬離子的顯色劑。如果在的酸性溶液中可作為金屬離子的顯色劑。如果在pH6的酸度下進(jìn)行光度測(cè)定，就會(huì)引入很大誤差。的酸度下進(jìn)行光度測(cè)定，就會(huì)引入很大誤差。 對(duì)于某些逐級(jí)形成絡(luò)合物的顯色反應(yīng)、在對(duì)于某些逐級(jí)形成絡(luò)合物的顯色反應(yīng)、在不同的酸度時(shí)，生成不同絡(luò)合比的絡(luò)合物。例不同的酸度時(shí)，生成不同絡(luò)合比的絡(luò)合物。例如鐵與水楊酸

51、的絡(luò)合反應(yīng)，當(dāng)如鐵與水楊酸的絡(luò)合反應(yīng)，當(dāng) pH4 Fe3+(C7H4O3)2-+ (1:1) 紫色紫色 4pH9 Fe3+(C7H4O3)22- (1:2) 紅色紅色 pH9 Fe3+(C7H4O3)32-3- (1:3) 黃色黃色 在這種情況下，必須控制合適的酸度，才在這種情況下，必須控制合適的酸度，才可獲得好的分析結(jié)果。可獲得好的分析結(jié)果。(3)對(duì)絡(luò)合物組成和顏色的影響對(duì)絡(luò)合物組成和顏色的影響 (1) (1) 時(shí)間時(shí)間 顯色反應(yīng)的速度有快有慢。大多數(shù)顯色反應(yīng)速度顯色反應(yīng)的速度有快有慢。大多數(shù)顯色反應(yīng)速度較慢，需要一定時(shí)間，溶液的顏色才能達(dá)到穩(wěn)定程度。較慢，需要一定時(shí)間，溶液的顏色才能達(dá)到穩(wěn)

52、定程度。有些有色化合物放置一段時(shí)間后，由于空氣的氧化，有些有色化合物放置一段時(shí)間后，由于空氣的氧化，試劑的分解或揮發(fā)，光的照射等原因，使顏色減退。試劑的分解或揮發(fā)，光的照射等原因，使顏色減退。適宜的顯色時(shí)間和有色溶液穩(wěn)定程度，也必須通過實(shí)適宜的顯色時(shí)間和有色溶液穩(wěn)定程度，也必須通過實(shí)驗(yàn)來確定。實(shí)驗(yàn)方法是配制一份顯色溶液，從加入顯驗(yàn)來確定。實(shí)驗(yàn)方法是配制一份顯色溶液，從加入顯色劑計(jì)算時(shí)間、每隔幾分鐘測(cè)定一次吸光度，繪制色劑計(jì)算時(shí)間、每隔幾分鐘測(cè)定一次吸光度，繪制A-t曲線，根據(jù)曲線來確定適宜的時(shí)間。曲線，根據(jù)曲線來確定適宜的時(shí)間。 3.時(shí)間和溫度時(shí)間和溫度 不同的顯色反應(yīng)需要不同的溫度，一般不同

53、的顯色反應(yīng)需要不同的溫度，一般顯色反應(yīng)可在室溫下完成。但是有些顯色反顯色反應(yīng)可在室溫下完成。但是有些顯色反應(yīng)需要加熱至一定的溫度才能完成；也有些應(yīng)需要加熱至一定的溫度才能完成；也有些有色絡(luò)合物在較高溫度下容易分解。因此，有色絡(luò)合物在較高溫度下容易分解。因此，應(yīng)根據(jù)不同的情況選擇適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行顯色。應(yīng)根據(jù)不同的情況選擇適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行顯色。溫度對(duì)光的吸收及顏色的深淺也有一定的影溫度對(duì)光的吸收及顏色的深淺也有一定的影響，故標(biāo)樣和試樣的顯色溫度應(yīng)保持一樣。響，故標(biāo)樣和試樣的顯色溫度應(yīng)保持一樣。合適顯色溫度也必須通過實(shí)驗(yàn)確定合適顯色溫度也必須通過實(shí)驗(yàn)確定,做做A-T曲曲線即可求出。線即可求出。 (2)

54、(2) 溫度溫度 4.有機(jī)溶劑和表面活性劑有機(jī)溶劑和表面活性劑 溶劑對(duì)顯色反應(yīng)的影響表現(xiàn)在溶劑對(duì)顯色反應(yīng)的影響表現(xiàn)在下列幾方面。下列幾方面。 (1) 溶劑影響絡(luò)合物的離解度溶劑影響絡(luò)合物的離解度 許多有色化合物在水中的離解度大，許多有色化合物在水中的離解度大，而 在 有 機(jī) 溶 劑 中 的 離 解 度 小 ， 如 在而 在 有 機(jī) 溶 劑 中 的 離 解 度 小 ， 如 在Fe(SCN)3溶液中加入可與水混溶的有機(jī)試溶液中加入可與水混溶的有機(jī)試劑劑(如丙酮如丙酮)，由于降低了，由于降低了Fe(SCN)3的離解的離解度而使顏色加深提高了測(cè)定的靈酸度。度而使顏色加深提高了測(cè)定的靈酸度。(2) 溶劑

55、改變絡(luò)合物顏色溶劑改變絡(luò)合物顏色 溶劑改變絡(luò)合物顏色的原因可能是各溶劑改變絡(luò)合物顏色的原因可能是各種溶劑分子的極性不同、介電常數(shù)不同，種溶劑分子的極性不同、介電常數(shù)不同，從而影響到絡(luò)合物的穩(wěn)定性，改變了絡(luò)合從而影響到絡(luò)合物的穩(wěn)定性，改變了絡(luò)合物分子內(nèi)部的狀態(tài)或者形成不同的溶劑化物分子內(nèi)部的狀態(tài)或者形成不同的溶劑化物的結(jié)果。物的結(jié)果。(3) 溶劑影響顯色反應(yīng)的速度溶劑影響顯色反應(yīng)的速度 例如，當(dāng)用氯代磺酚例如，當(dāng)用氯代磺酚S測(cè)定測(cè)定Nb時(shí)，在水溶液中顯色需幾小時(shí)，時(shí)，在水溶液中顯色需幾小時(shí)，如果加入丙酮后，僅需如果加入丙酮后，僅需30分鐘。分鐘。 表面活性劑的加入可以提高顯色表面活性劑的加入可以

56、提高顯色反應(yīng)的靈敏度，增加有色化合物的穩(wěn)反應(yīng)的靈敏度，增加有色化合物的穩(wěn)定性。其作用原理一方面是膠束增溶，定性。其作用原理一方面是膠束增溶，另一方面是可形成含有表面活性劑的另一方面是可形成含有表面活性劑的多元絡(luò)合物。多元絡(luò)合物。 表面活性劑的使用表面活性劑的使用 共存離子存在時(shí)對(duì)光度測(cè)定的影共存離子存在時(shí)對(duì)光度測(cè)定的影響有以下幾種類型：響有以下幾種類型：5.共存離子的干擾及消除共存離子的干擾及消除(1) 與試劑生成有色絡(luò)合物與試劑生成有色絡(luò)合物 如用硅鉬藍(lán)光度法測(cè)定鋼中硅時(shí)，如用硅鉬藍(lán)光度法測(cè)定鋼中硅時(shí)，磷也能與鉬酸銨生成絡(luò)合物，同時(shí)被磷也能與鉬酸銨生成絡(luò)合物，同時(shí)被還原為鉬藍(lán)，使結(jié)果偏高。還

57、原為鉬藍(lán)，使結(jié)果偏高。(2) 干擾離子本身有顏色干擾離子本身有顏色 如如Co2+(紅色紅色)、Cr3+(綠色綠色)、Cu2+(藍(lán)色藍(lán)色)。(3) 與試劑結(jié)合成無色絡(luò)合物與試劑結(jié)合成無色絡(luò)合物 與試劑結(jié)合成無色絡(luò)合物消耗大與試劑結(jié)合成無色絡(luò)合物消耗大量試劑而使被測(cè)離子絡(luò)合不完全。量試劑而使被測(cè)離子絡(luò)合不完全。 如用水揚(yáng)酸測(cè)如用水揚(yáng)酸測(cè)Fe3+時(shí)，時(shí)，Al3+、Cu2+等有影響。等有影響。(4) 與被測(cè)離子結(jié)合成離解度與被測(cè)離子結(jié)合成離解度小的另一化合物小的另一化合物 如由于如由于F-的存在，能與的存在，能與Fe3+以以FeF63-形式存在，形式存在，F(xiàn)e(SCN)3本不會(huì)生本不會(huì)生成，因而無法進(jìn)

58、行測(cè)定。成，因而無法進(jìn)行測(cè)定。(1) (1) 控制酸度控制酸度 控制顯色溶液的酸度，是消除干擾的簡便控制顯色溶液的酸度，是消除干擾的簡便而重要的方法。許多顯色劑是有機(jī)弱酸，控制而重要的方法。許多顯色劑是有機(jī)弱酸，控制溶液的酸度，就可以控制顯色劑溶液的酸度，就可以控制顯色劑R的濃度，這的濃度，這樣就可以使某種金屬離子顯色，使另外一些金樣就可以使某種金屬離子顯色，使另外一些金屬離子不能生成有色絡(luò)合物。屬離子不能生成有色絡(luò)合物。 當(dāng)溶液的情況比較復(fù)雜，或各種常數(shù)值不當(dāng)溶液的情況比較復(fù)雜，或各種常數(shù)值不知道時(shí)，則溶液最適合的知道時(shí)，則溶液最適合的pH值須通過實(shí)驗(yàn)方值須通過實(shí)驗(yàn)方法來確定。法來確定。 消

59、除干擾的方法主要有以下三種：消除干擾的方法主要有以下三種： 在顯色溶液里加一種能與干擾離子反應(yīng)在顯色溶液里加一種能與干擾離子反應(yīng)生成無色絡(luò)合物的試劑，也是消除干擾的有生成無色絡(luò)合物的試劑，也是消除干擾的有效而常用的方法。效而常用的方法。例如：用硫氰酸鹽作顯色劑測(cè)定例如：用硫氰酸鹽作顯色劑測(cè)定Co2+時(shí)，時(shí)，F(xiàn)e3+有干擾，可加入氟化物，使有干擾，可加入氟化物，使Fe3+與與F-結(jié)結(jié)合生成無色而穩(wěn)定的合生成無色而穩(wěn)定的FeF63-，就可以消除干，就可以消除干擾。擾。 在另外的情況下，也可通過氧化在另外的情況下，也可通過氧化還原還原反應(yīng)，改變干擾離子的價(jià)態(tài)以消除于擾。反應(yīng)，改變干擾離子的價(jià)態(tài)以消除

60、于擾。（2 2）加入掩蔽劑）加入掩蔽劑（3 3）采用萃取光度法）采用萃取光度法 用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑萃取有色組分，用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑萃取有色組分，如用丁二酮肟測(cè)定鈀時(shí)，鈀與丁二酮如用丁二酮肟測(cè)定鈀時(shí)，鈀與丁二酮肟所形成的內(nèi)絡(luò)鹽，可被氯仿從酸性肟所形成的內(nèi)絡(luò)鹽，可被氯仿從酸性溶液中選擇性地萃取。許多干擾離子溶液中選擇性地萃取。許多干擾離子則不被萃取。則不被萃取。A. 在不同波長下測(cè)定兩種顯色配合物的吸光度在不同波長下測(cè)定兩種顯色配合物的吸光度,對(duì)它對(duì)它們進(jìn)行同時(shí)測(cè)定。們進(jìn)行同時(shí)測(cè)定。B. 尋找新的顯色反應(yīng)尋找新的顯色反應(yīng) 如將二元配合物改變?yōu)槿浜衔?。如將二元配合物改變?yōu)槿浜衔?。C. 分離干擾離