第七章光度分析思考題朗伯-比爾定律的物理意義

1、第七章光度分析思考題1. 朗伯 -比爾定律的物理意義是什么？什么是吸收曲線？什么是標(biāo)準(zhǔn)曲線？ans：朗伯 -比爾定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：a=（i0/i ）=kbc 物理意義 ：當(dāng)一束平行的單色光通過(guò)均勻的某吸收溶液時(shí)，溶液對(duì)光的吸收程度吸光度a 與吸光物質(zhì)的濃度c 和光通過(guò)的液層厚度b 的乘積成正比。吸收曲線 （吸收光譜）：測(cè)量某物質(zhì)的溶液對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度a 為縱坐標(biāo)，得到的一條曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線 （工作曲線）：以溶液濃度 c 為橫坐標(biāo)，吸光度a 為縱坐標(biāo)，得到的一條通過(guò)原點(diǎn)的曲線。2. 摩爾吸光系數(shù)的物理意義是什么？ans：摩爾吸光系數(shù) 在數(shù)值上等于濃度為1mol/l

2、，液層厚度為 1cm 時(shí)有色溶液的吸光度。反映吸光物質(zhì)對(duì)光的吸收能力，也反映用吸光光度法測(cè)定該吸光物質(zhì)的靈敏度，是選擇顯色反應(yīng)的重要依據(jù)。3. 為什么目視比色法可以采用復(fù)合光（目光），而光度法必須采用單色光？分光光度計(jì)是如何獲得所需單色光？ans：目視比色法 是用眼睛觀察、比較溶液顏色深淺以確定物質(zhì)含量的方法，目視比色法是比較透射光的強(qiáng)度。分光光度法是比較溶液對(duì)某一波長(zhǎng)光的吸收程度。所以目視比色法可以采用復(fù)合光（日光） ，而分光光度必須采用單色光。分光光度計(jì)使用 棱鏡或光柵 等單色器獲得單色光。4. 符合比爾定律的有色溶液，當(dāng)其濃度增大后，max，t，a 和 有無(wú)變化？有什么變化？ans：ma

3、x和 不變， t 減小， a 增大。5. 同吸收曲線的肩部波長(zhǎng)相比，為什么max處測(cè)量能在較寬的濃度范圍內(nèi)使標(biāo)準(zhǔn)曲線呈線性？ans：在 max處測(cè)量，靈敏度最高， 吸光度隨波長(zhǎng)的變化較小，從而對(duì)比爾定律的偏離較小。此時(shí)入射光光子的能量與被照射物質(zhì)粒子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能量之差非常吻合，無(wú)論濃度大小，有效吸收概率極大，故能在較寬的濃度范圍內(nèi)使吸收曲線呈線性。6. 兩種藍(lán)色溶液，已知每種溶液僅含一種物質(zhì)，同樣條件下用1.00cm 吸收池得到如下吸光度值。問(wèn)這兩種溶液是否是同一種吸光物質(zhì)？解釋之。溶液a770nm a820nm 1 0.622 0.417 2 0.391 0.240 ans：不是。這兩

4、份溶液在兩個(gè)波長(zhǎng)處分別服從朗伯-比爾定律，若為同一吸光物質(zhì)，則在同波長(zhǎng)的 應(yīng)相同，得如下四式：a770，1=770bc1=0.622 （1）a820，1=820bc1=0.417 （2）a770，2=770bc2=0.391 （3）a820，2=820bc2=0.240 （4）則（1）/（2）=0.622/0.417=1.49， （3）/（4）=0.391/0.240=1.63，兩個(gè)比值應(yīng)相等，而實(shí)際不等。所以，這兩種物質(zhì)不含同一吸光物質(zhì)。7. 什么是最佳的吸光度范圍？此范圍的大小取決于什么？測(cè)定時(shí)如何才能獲得適當(dāng)?shù)奈舛茸x數(shù)？ans；當(dāng)吸光度 a 為 0.20.8 時(shí)光度測(cè)量的相對(duì)誤差較小，

5、既是最佳的吸光度讀數(shù)范圍。此范圍的大小取決于溶液濃度和比色皿厚度，故調(diào)整溶液濃度和比色皿厚度可以獲得適當(dāng)?shù)奈舛茸x數(shù)。光度測(cè)量的相對(duì)誤差為：c/c=0.434t/t t8. 顯色劑的選擇原則是?什么顯色條件指的是哪些條件？如何確定適宜的顯色條件？ans：顯色劑的選擇原則：1）摩爾吸光系數(shù)要大；2）選擇性好；3）顯色劑組成恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；4）顯色劑和待測(cè)物質(zhì)形成的有色化合物的顏色與顯色劑本身顏色有明顯的差異。顯色條件 是指：溶液的酸度、顯色劑用量、顯色溫度、顯色時(shí)間、干擾物質(zhì)的消除以及溶劑效應(yīng)等。顯色劑 雖然很多，但總是分為幾類，其中每一類性質(zhì)相近，只要了解顯色劑基本性質(zhì)后，就可以相對(duì)固定其

6、他條件，如僅改變酸度，測(cè)量顯色溶液的吸光度，就可以找出溶液的酸度的最佳條件。再比如僅改變顯色劑用量，測(cè)定顯色溶液的吸光度，就可以找出顯色劑用量的最佳條件。9. 什么是三元配合物？什么是膠束增溶分光光度法？涉及它們的顯色反應(yīng)有哪些特點(diǎn)？ans：由一種中心離子和兩種配位體形成的配合物稱為三元配合物 。其中該中心離子能分別與這兩種配位體單獨(dú)發(fā)生配位反應(yīng)，且該中心離子與一種配位體形成的配合物必須是配位不飽和的，只有再與另一種配位體配位后，才能滿足其中心離子配位數(shù)要求。交束增溶分光光度法：當(dāng)在金屬離子和顯色劑的配位體系中加入表面活性劑時(shí)，由于表面活性劑的增溶、增敏、增穩(wěn)和褪色等作用，不僅能使某些原本難溶

7、于水的顯色體系可以在水溶液中測(cè)定，而且能大大提高分析的靈敏度，有時(shí)還能提高測(cè)定的選擇性和改善測(cè)量條件。這類方法稱為膠束增溶分光光度法。表面活性劑既含能與水相溶的親水基，又含有能與油相溶的親油基，而配位體多為有機(jī)試劑，光度測(cè)定又多在水相中進(jìn)行，因此膠束增溶分光光度法中表面活性劑在顯色反應(yīng)中作用是明顯的。10.分光光度計(jì)由哪些部分組成？各部分的功能如何？ans：分光光度計(jì)由光源、單色器、樣品室、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)組成。光源 ：產(chǎn)生穩(wěn)定的入射光；單色器 ：靠棱鏡或光柵將復(fù)合光分解為按波長(zhǎng)順序排列的單色光；樣品室 ：用來(lái)盛放比色池，比色池由玻璃或石英制成；檢測(cè)器 ：是一種光電轉(zhuǎn)換元件，它將通過(guò)比色池

8、的光信號(hào)變成可測(cè)量的電信號(hào)；數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng) ：將可測(cè)量的電信號(hào)變成吸光度植顯示出來(lái)。習(xí) 題1.某試液用2.00cm 比色皿測(cè)量時(shí)， t=60.0%。若用 1.00cm 和3.00cm 的比色皿測(cè)量時(shí)，t%及 a 各是多少？ans：a=- t=kbc 同一溶液， k，c 為定值：a1/a2= t1/ t2=b1/b2 b1=1.00cm 時(shí)：a1=b1/b2a2=b1/b2（- t2）=1.00/2.00 （- 0.6 ）=0.111 t1=10-a1=77.4% b3=3.00cm 時(shí)： a3=b3/b2a2=b3/b2（- t2）=3.00/2.00 （- 0.6 ）=0.333 t3=10-

9、a3=46.5% 2.濃度為 25.5ug/50ml 的 cu2+溶液，用雙環(huán)己酮草酰二蹤顯色后測(cè)定。在 =600nm 處用 2cm 比色皿測(cè)得 a=0.300，求透光率t，吸光系數(shù) a，摩爾吸光系數(shù) 及桑德?tīng)栰`敏度s。ans： a=- t=kbc t=10-a=10-0.300=50.1% cmglbcaa./1094.21050105 .25200.0300.0236cmmollbca./1087.1105055.63105.25200.0300.0436234/1040.31087.155.63cmugms3.以 mno4-形式測(cè)定某合金中錳。溶解0.500g 合金試樣并將錳全部氧化為m

10、no4-后，溶液稀釋至500ml，用 1cm 比色皿在525nm 處測(cè)得該溶液的吸光度為0.400；而另一1.0010-4mol/lkmno4標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液 在 相 同 條 件 下 測(cè) 得 的 吸 光 度 為0.585 。設(shè) kmno4溶液在此濃度范圍服從比爾定律，求合金中mn的百分含量。ans：a=bc =a/bc=0.585/1.001.00 10-4=5.85 103l/mol.cm c=a/ b=0.400/5.851031.00=6.84 10-5mol/l %376.0%10050010005.094.541084.6%5mn4.苯胺（ c6h5nh2）與苦味酸（三硝基苯酚）能生成

11、1：1 的鹽-苦味酸苯胺，其max=359nm，359nm=1.25104l/ （mol.cm） 。將 0.200g 苯胺試樣溶解后定容為500ml。 取 25.0ml 該溶液與足量苦味酸反應(yīng)后，轉(zhuǎn)入250ml 容量瓶。并稀釋至刻度，再取此反應(yīng)液 10.0ml 稀釋到 100ml 后用 1.00cm比色皿在 359nm處測(cè)得吸光度a=0.425，求此苯胺試樣的純度。ans：a=bc c=a/bc=0.425/1.001.25 104=3.40 10-5mol/l %1 .79%10050010002.010100252501.931040.3%5苯胺5.用磺基水楊酸法測(cè)定微量鐵。標(biāo)準(zhǔn)溶液是由0

12、.2158g 鐵銨釩nh4fe （so4）2.12h2o溶于水稀釋至500ml 配成的。取適量標(biāo)準(zhǔn)溶液在 50ml 容量瓶中顯色，然后以吸光度a為縱坐標(biāo)，鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)為橫坐標(biāo)，用所得數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)液（ ml）0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 a 0.0 0.165 0.320 0.480 0.630 0.790 試樣溶液 5.00ml 稀釋至 250ml，再吸取此稀釋液2.00ml ，在與標(biāo)準(zhǔn)溶液相同條件下顯色后，測(cè)得吸光度為0.555 ，求試樣溶液中鐵的含量（ g/l ） 。ans：用所得數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如下：工作曲線y = 0.0792x00.20.40.60.81

13、024681012標(biāo)液(ml)a從曲線上查出：樣液a=0.555 時(shí)，相當(dāng)標(biāo)液7.0ml。lgfe/75.800.52500.7100000.250018.48285.552158.0%6.兩種無(wú)色物質(zhì)x和 y，反應(yīng)生成一種在550nm處 550nm=450l/（mol.cm）的有色配合物xy 。該配合物的離解常數(shù)是6.0010-4。當(dāng)混合等體積的0.0100mol/l的 x 和 y 溶液時(shí)，用1.00cm 吸收池在 550nm處測(cè)得的吸光度應(yīng)是多少？ans： xy = x + y 0.00500-x x x 421000.600500.0 xxk01000.600500.01000.6442

14、xx解得： x=1.46 10-3 cxy=0.00500-1.46 10-3=3.5410-3mol/l a=bc=4501.00 3.54 10-3=1.59 7.某鋼鐵樣含鎳約0.12%，擬用丁二肟作顯色劑進(jìn)行光度測(cè)定（配合物組成比1：1， =1.3104（l/mol.cm ） 。試樣溶解后需轉(zhuǎn)入 100ml 容量瓶，沖稀至刻度后方能用于顯色反應(yīng)，若顯色時(shí)含鎳溶液又將被稀釋5 倍。問(wèn)欲在 470nm用 1.00cm 吸收池測(cè)量時(shí)的測(cè)量誤差最小，問(wèn)應(yīng)稱取試樣約多少克？ans：測(cè)量誤差最小時(shí)：a=0.434 c=a/b=0.434/1.3 1041.00=3.34 10-5mol/l w=5

15、 3.34 10-5（100/1000 ）58.69/0.12% 0.8g 8.在 1.00cm 比色皿中測(cè)得如下數(shù)據(jù)溶液濃度a415nma455nmti（iv）-h2o2配合物1.0010-3mol/l0.805 0.465 v（v）-h2o2配合物1.0010-2mol/l0.400 0.600 鈦釩合金試樣溶液未知0.685 0.513 若鈦礬未知試樣溶液是由1.00g 鈦礬合金經(jīng)溶解后在一定條件下與過(guò)量h2o2反應(yīng)后稀釋至100ml 所得，求此合金中鈦、礬的百分含量。ans：據(jù)題意可求出：415，ti=a/bc=0.805/1.0 01.00 10-3=805 mol/l415，v=a

16、/bc=0.400/1.001.00 10-2=40.0 mol/l 455，ti=a/bc=0.465/1.0 01.00 10-3=465 mol/l 455，vi=a/bc=0.600/1.001.0010-2=60.0 mol/l 由 a具有加和性得：0.685=415，tibcti+415，vbcv=8051.00 cti+40.0 1.00 cv0.513=455，tibcti+455，vbcv=4651.00 cti+60.0 1.00 cv解方程得：cti=6.9310-4 mol/lcv=3.1810-3 mol/l ti%= 6.9310-447.88 100/1000/1.00=0.332% v%=3.1810-350.94 100/1000/1.00=1.62% 9.設(shè)有混合物含x和 y兩種組分。已知x 在波長(zhǎng) 1和 2處的 1=1.80103l/ （mol.cm）和