比色及吸光光度法

1、分析化學(xué)電子講義比色及吸光光度法比色及吸光光度法教學(xué)目的：1、掌握比色分析法的特點(diǎn)、方法原理，應(yīng)用范圍和一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)2、明確溶液顏色與光吸收的關(guān)系。3、掌握朗伯-比耳定律的物理意義及其應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：朗伯-比耳定律教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)概述一、比色分析法比色分析法：利用比較溶液顏色深淺的方法來(lái)確定溶液中有色物質(zhì)的含量。有色物質(zhì)溶液顏色越深，濃度越大；顏色越淺，濃度越小。二、比色分析法測(cè)定步驟選擇適當(dāng)顯色劑，使被測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色物質(zhì)，稱為顯色階段。測(cè)定無(wú)色溶液時(shí)要進(jìn)行顯色階段。選擇最佳條件測(cè)定溶液的深淺度，稱為比色階段。三、發(fā)展過(guò)程：目視比色法-光電比色法-分光光度計(jì)(吸光光度法)四、比色與分光光度法

2、的特點(diǎn)比色和分光光度法主要用于測(cè)定微量組分。10輝試樣中微量組分(10.001%)常用方法，甚至可測(cè)定4.52、準(zhǔn)確度高：一般比色法相對(duì)誤差為510%，分光光度法為25%，其準(zhǔn)確度雖比重量法和滴定法低，但對(duì)微量組分的測(cè)定已完全滿足要求。如采用精密分光度計(jì)，誤差將減少至12%。3、應(yīng)用廣泛：幾乎所有的無(wú)機(jī)離子和許多有機(jī)化合物都可以直接或間接地用比色法和分光光度法進(jìn)行測(cè)定。4、操作簡(jiǎn)便、快速，儀器設(shè)備也不復(fù)雜。例j如：試樣中含Cu量為0.001%，即在100mg試樣中含CuO.OOImg,用比色法可以測(cè)出。如用碘量法進(jìn)行滴定分析測(cè)定：設(shè)Na2s2。3溶液濃度為0.05mol/L,消耗體積為V(mL

3、)，財(cái)0.001/63.55=0.05-VV=0.0003(mL)所需Na2&C>3標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0003mL,無(wú)法用化學(xué)分析法來(lái)測(cè)定，但比色和吸光光度法完全可以準(zhǔn)確的測(cè)定其含量。第二節(jié)光的基本性質(zhì)：光具有兩象性：波動(dòng)性和粒子性1、波動(dòng)性：入V=C入：波長(zhǎng)(nm)v頻率(Hz)c:速度(3X1O10cm/s)例如：光的反射、折射、衍射、偏振、干涉等現(xiàn)象。2、粒子性：E=hvE:光量子能量h：常數(shù)(普朗克常數(shù)=6.6256X1034J-s)V頻率不同波長(zhǎng)(或頻率)的光，其能量不同。入大一E??；E大一入小。第三節(jié)溶液顏色與光吸收的關(guān)系、光譜的分類可見(jiàn)光：混和光，由波長(zhǎng)400760nm的

4、電磁波按適當(dāng)強(qiáng)度比例混合而成，因人們視覺(jué)可覺(jué)查到，故稱為可見(jiàn)光。紫外光：電磁波的波長(zhǎng)小于400nm。Analytical chemistry分析化學(xué)電子講義比色及吸光光度法紅外光：電磁波的波長(zhǎng)大于760nm<各種單色光的波長(zhǎng)II?紫外線可見(jiàn)光紅外線無(wú)色”色青綠黃綠黃橙紅j無(wú)色1.nJ400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-760<400nm>7601、互補(bǔ)色：當(dāng)將某兩種顏色的光按適當(dāng)強(qiáng)度比例混合時(shí)，可以形成白光，這兩種色光就稱為互補(bǔ)色光。光色互補(bǔ)示意圖溶液所以呈現(xiàn)不同的顏色是由于該溶液對(duì)光具有選擇

5、性吸收。例如:當(dāng)人射光（白光）全部透過(guò)溶液時(shí)一一溶液無(wú)色透明當(dāng)入射光（白光）全部被溶液吸收時(shí)一一溶液黑色當(dāng)入射光（白光）通過(guò)KMnCU溶液時(shí)，該溶液選擇性吸收綠色波長(zhǎng)的光，而將其它的色光兩兩互補(bǔ)成白光而通過(guò)去，只剩下紫紅色，未被互補(bǔ)，所以KMnCU呈現(xiàn)紫色。例如：K2CQ4吸收藍(lán)色光溶液呈黃色2、吸收曲線：將不同波長(zhǎng)的光依次通過(guò)一定濃度的有色溶液，分別測(cè)出它們對(duì)各種波長(zhǎng)光的吸收程度，用吸光度A，或光密度D和消光度E表示。然后以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出曲線，所得曲線稱為光的吸收曲線（吸收光譜），如下圖所示。KMnCU溶液吸收曲線551-c(KMnO4)=2x1CTmol/L;2c(KM

6、nO4)=4x10-mol/L;553一c（KMnO4）=6x10-mol/L;4c（KMnO4）=8x10-mol/L由圖可見(jiàn)：在可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)，KMnCU溶液對(duì)波長(zhǎng)為525nm左右的綠色光的吸收程度最大，而對(duì)紫色和紅色光很少吸收。KMnCU溶液人最大=525nm,濃度不同時(shí)，其最大吸收波長(zhǎng)不變，但濃度越大，吸收程度（光的吸光度）越大，吸收峰會(huì)越高。第四節(jié)光的吸收定律(朗伯一比爾定律)當(dāng)一束平行的波長(zhǎng)為人的單色光通過(guò)一均勻的有色溶液時(shí)，光的一部分被比色皿的表面反射回來(lái)，一部分被溶液吸收，一部分則透過(guò)溶液。如圖所示：Io=la+lr+ItIo入射光的強(qiáng)度；la被吸收光的強(qiáng)度；lr一反射光的強(qiáng)度；I

7、t透過(guò)光的強(qiáng)度。在光度分析中，反射光強(qiáng)度卜因使用同種質(zhì)料的比色皿，反射光強(qiáng)度不變，因此反射所引起的誤差互相抵消。貝U：Io=la+It討論：la大lt；則光減弱越多。比色分析法的實(shí)質(zhì)：透過(guò)光強(qiáng)度的變化。如果：濃度c大一la大；液層厚度L大一la大。探當(dāng)入射光波長(zhǎng)不變時(shí)，光吸收程度與溶液的濃度和液層厚度有關(guān)。It透光度或透光率：T=IoT大，光的吸收??；T小，光的吸收大。吸光度：A=log(Io/It)=log(1/T)吸光度也叫光密度D或消光度E。光的吸收定律(又稱為朗伯一比爾定律)：A=log(Io/It)=kcbk為比例常數(shù)，它與入射光的波長(zhǎng)和物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，而與光的強(qiáng)度、溶液濃度及液層厚度

8、無(wú)關(guān)。Analytical chemistry分析化學(xué)電子講義比色及吸光光度法第五節(jié)吸光系數(shù)、摩爾吸光系數(shù)A=log(Io/It)=kcbk：是比例常數(shù) 當(dāng)濃度c單位為g/L,液層厚度L單位為cm,比例常數(shù)k稱為吸光系數(shù)，單位為L(zhǎng)/gcm。 當(dāng)濃度c單位為mol/L,液層厚度L單位為cm,比例常數(shù)k稱為摩爾吸光系數(shù)，用；表示，單位為L(zhǎng)/molcm。貝U:A=cb摩爾吸光系數(shù)是如何求得的呢？3+例如：已知含F(xiàn)e濃度為500pg/L的溶液，用KCNS顯色，在波長(zhǎng)480nm處用2cm比色皿測(cè)得吸光度A=0.19，計(jì)算摩爾吸光系數(shù)。解：Fe3+=500 X 1066 一=8.9X 10-6（mol/L

9、）55.85A=cbA0.194；=1.1X10(L/molcm)-6cb8.9X106X2表示物質(zhì)對(duì)某一特定波長(zhǎng)光的吸收能力，大，則吸收能力強(qiáng)，比色測(cè)定靈敏度高在進(jìn)行比色測(cè)定時(shí)，為提高分析的靈敏度，必需選擇；大的有色化合物進(jìn)行測(cè)定，選擇具有最大；值的波長(zhǎng)作人射光。例如：某樣品中銀含量約0.12%，用吸光光度法測(cè)定，若樣品溶解后轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，在波長(zhǎng)470nm處用1cm比色皿測(cè)量，希望此時(shí)誤差最小，應(yīng)稱試樣多少克？(Ni原子量為58.69已知：b=1cm；=1.3x104測(cè)量誤差最小時(shí)的A值為0.43。解：A=beA0.43-5c=3.3x10(mol/L)4b1.3X104100mL溶液中銀的質(zhì)量=cX100X58.69/1000=1494X104g設(shè)：需要稱取試樣的質(zhì)量為x,則-41.94X10X100=0.12xx=0.16g第六節(jié)光吸收定律的適用范圍A:LA:C朗伯：比ZT7在比色分析中：A = keb朗伯一比爾定律當(dāng)b、k一定時(shí),A=kebAc函數(shù)在坐標(biāo)圖上應(yīng)為直線。例如：配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在一定條件下顯色，使用同樣厚度的比色皿，測(cè)定吸光度，然后以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖得一條直線，稱為工作曲線或標(biāo)準(zhǔn)曲線。在同樣條件下測(cè)出試樣溶液的吸光度，就可從工作曲線上查出試樣溶液的濃度C。在實(shí)際工作中，當(dāng)吸