第六章分光光度法

1、第六章第六章 吸光光度法吸光光度法吸光光度法是分子光譜分析法的一種，又稱分光光度法吸光光度法是分子光譜分析法的一種，又稱分光光度法.屬于分子吸收光譜分析方法屬于分子吸收光譜分析方法基于外層電子躍遷，電子光譜基于外層電子躍遷，電子光譜6.1 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理吸收光譜產(chǎn)生的原因吸收光譜產(chǎn)生的原因 光光: 一種電磁波一種電磁波 光譜名稱波長(zhǎng)范圍X射線0.110nm遠(yuǎn)紫外光10200nm近紫外光200400nm可見光400750nm近紅外光0.752.5um中紅外光2.55.0um遠(yuǎn)紅外光5.01000um微波0.1100cm無(wú)線電波11000m當(dāng)光子的能量與分子的當(dāng)光子的能量與分

2、子的 E匹匹配時(shí)，就會(huì)吸收光子配時(shí)，就會(huì)吸收光子 I. 躍遷類型躍遷類型 價(jià)電子躍遷價(jià)電子躍遷：*, *; n*, n* E (h) 順序: n* n* 電荷遷移躍遷電荷遷移躍遷 i. 配體配體金屬電荷轉(zhuǎn)移金屬電荷轉(zhuǎn)移 ii. 金屬金屬配體電荷轉(zhuǎn)移配體電荷轉(zhuǎn)移 iii.金屬金屬金屬電荷轉(zhuǎn)移金屬電荷轉(zhuǎn)移有機(jī)化合物的生色原理有機(jī)化合物的生色原理II.生色團(tuán)和助色團(tuán)生色團(tuán)和助色團(tuán) 生色團(tuán)生色團(tuán)：含有含有*躍遷的不飽和基團(tuán)躍遷的不飽和基團(tuán) 助色團(tuán)助色團(tuán): 含非鍵電子的雜原子基團(tuán)。含非鍵電子的雜原子基團(tuán)。 如如-NH2, -OH, -CH3 與生色團(tuán)相連時(shí)，會(huì)使吸收峰紅移，吸收強(qiáng)度增強(qiáng)與生色團(tuán)相連時(shí)，會(huì)

3、使吸收峰紅移，吸收強(qiáng)度增強(qiáng)III. 吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)：吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)：紅移和紫移（藍(lán)移）紅移和紫移（藍(lán)移） 共軛體系大小、共軛體系大小、助色團(tuán)、空間位阻、助色團(tuán)、空間位阻、 溶劑性質(zhì)溶劑性質(zhì)一些基本名詞和概念一些基本名詞和概念n 吸收光譜曲線：吸收光譜曲線：物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下吸收光的物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下吸收光的 強(qiáng)度大小強(qiáng)度大小n 最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng) l lmax：光吸收最大處的波長(zhǎng)光吸收最大處的波長(zhǎng)物質(zhì)的顏色物質(zhì)的顏色吸收光吸收光 顏色顏色波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍( ,nm)黃綠黃橙紅紫紅紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠綠黃綠黃橙紅400-450450-480480-490490-500500-560

4、560-580580-600600-650650-750物質(zhì)的顏色和其吸收光波長(zhǎng)物質(zhì)的顏色和其吸收光波長(zhǎng) 互補(bǔ)色互補(bǔ)色 朗伯定律：光的吸收與溶液層的厚度成正比朗伯定律：光的吸收與溶液層的厚度成正比比爾定律：光的吸收與溶液濃度成正比比爾定律：光的吸收與溶液濃度成正比6.2 朗伯比爾定律朗伯比爾定律 當(dāng)一束平行單色光垂直照射到樣品溶液時(shí)，溶液的吸光當(dāng)一束平行單色光垂直照射到樣品溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度及光程（溶液的厚度）成正比關(guān)系朗度與溶液的濃度及光程（溶液的厚度）成正比關(guān)系朗伯比爾定律伯比爾定律 光的吸收定律光的吸收定律 Alg（1/T）=Kbc其中，其中，K:比例常數(shù)，比例常數(shù)，b:溶

5、液厚度，溶液厚度，c:溶液濃度溶液濃度摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù) e e A = Kbc A = e ebc 單位：?jiǎn)挝唬?( (Lmol-1 cm-1) 吸光物質(zhì)的吸光能力吸光物質(zhì)的吸光能力靈敏度表示方法靈敏度表示方法桑德爾桑德爾(sandell)靈敏度：靈敏度： S 當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為0.001時(shí)，單位截面積時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢測(cè)到的吸光物質(zhì)的最低含量。光程內(nèi)所能檢測(cè)到的吸光物質(zhì)的最低含量。 單位：?jiǎn)挝唬簎g/cm2 S=M/e e 吸光度的加和性吸光度的加和性A1=ebc1A2=ebc2A= ebc1+ ebc2 根據(jù)吸光度的加和性可以進(jìn)行多組分的測(cè)定以及某些化根據(jù)

6、吸光度的加和性可以進(jìn)行多組分的測(cè)定以及某些化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定6.3 吸光光度法的儀器裝置吸光光度法的儀器裝置光源光源單色器單色器樣品池樣品池檢測(cè)器檢測(cè)器讀出系統(tǒng)讀出系統(tǒng)常用光源：鎢燈，氙燈常用光源：鎢燈，氙燈樣品池（比色皿）樣品池（比色皿） 玻璃比色皿可見光區(qū)玻璃比色皿可見光區(qū) 石英比色皿紫外光區(qū)石英比色皿紫外光區(qū) 檢測(cè)器：檢測(cè)器： 光電管，光電倍增管，光電管，光電倍增管， 光二極管陣列光二極管陣列單色器：?jiǎn)紊鳎?棱鏡、光柵棱鏡、光柵 直接檢測(cè)法直接檢測(cè)法間接檢測(cè)法間接檢測(cè)法 沒(méi)有顏色的化合物，需要通過(guò)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)定量生成有色化合物再測(cè)定沒(méi)有顏色的化合物，需要通過(guò)適當(dāng)?shù)?/p>

7、反應(yīng)定量生成有色化合物再測(cè)定 顯色反應(yīng)顯色反應(yīng) 6.4 6.4 吸光光度法的建立及條件優(yōu)化吸光光度法的建立及條件優(yōu)化1. 選擇顯色反應(yīng)：選擇顯色反應(yīng)：配位反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)物和產(chǎn)物有明配位反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)物和產(chǎn)物有明 顯的顏色差別顯的顏色差別 （對(duì)比度（對(duì)比度 大）大）2. 選擇顯色劑：選擇顯色劑：無(wú)機(jī)顯色劑、有機(jī)顯色劑、多元絡(luò)合顯色劑無(wú)機(jī)顯色劑、有機(jī)顯色劑、多元絡(luò)合顯色劑3. 優(yōu)化顯色反應(yīng)條件優(yōu)化顯色反應(yīng)條件: 介質(zhì)及介質(zhì)及pH值、顯色劑用量、顯色時(shí)間和溫度值、顯色劑用量、顯色時(shí)間和溫度4. 選擇檢測(cè)波長(zhǎng)：選擇檢測(cè)波長(zhǎng)：“吸收最大，干擾最小吸收最大，干擾最小”原則原則5. 選擇

8、合適的濃度：選擇合適的濃度：A0.20.86. 選擇參比溶液選擇參比溶液:試樣空白、試劑空白、褪色空白試樣空白、試劑空白、褪色空白7. 建立標(biāo)準(zhǔn)曲線建立標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)量條件選擇測(cè)量條件選擇對(duì)朗伯比爾定律的偏移對(duì)朗伯比爾定律的偏移非單色光引起的偏移非單色光引起的偏移物理化學(xué)因素：非均勻介質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)物理化學(xué)因素：非均勻介質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)吸光度測(cè)量的誤差吸光度測(cè)量的誤差 吸光度標(biāo)尺刻度不均勻吸光度標(biāo)尺刻度不均勻 A0.434 ，T36. 8% 時(shí)，測(cè)量的相對(duì)誤差最小時(shí)，測(cè)量的相對(duì)誤差最小A=0.20.8, T=1565%，相對(duì)誤差，相對(duì)誤差4% 誤差的計(jì)算誤差的計(jì)算 dc/c= dA/A=dT/TlnT0

9、.434 dT/TlgT 6.5 6.5 吸光光度法的誤差吸光光度法的誤差1.示差吸光光度法示差吸光光度法目的：提高光度分析的準(zhǔn)確度和精密度目的：提高光度分析的準(zhǔn)確度和精密度 解決高（低）濃度組分（解決高（低）濃度組分（i.e. A在在0.20.8以外）問(wèn)題以外）問(wèn)題分類：分類：高吸光度差示法高吸光度差示法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法特點(diǎn)：特點(diǎn)：以標(biāo)準(zhǔn)溶液作空白以標(biāo)準(zhǔn)溶液作空白原理：原理：A相對(duì)相對(duì) = A = e e b cx- e e b c0= e e b c準(zhǔn)確度：讀數(shù)標(biāo)尺擴(kuò)展，準(zhǔn)確度：讀數(shù)標(biāo)尺擴(kuò)展， 相對(duì)誤差減少，相對(duì)誤差減少， c0愈接近愈接

10、近c(diǎn)x，準(zhǔn)確度提高愈顯著，準(zhǔn)確度提高愈顯著6.6 6.6 常用的吸光光度法常用的吸光光度法2.雙波長(zhǎng)吸光光度法雙波長(zhǎng)吸光光度法 目的：解決渾濁樣品光度分析目的：解決渾濁樣品光度分析 消除背景吸收的干擾消除背景吸收的干擾 多組分同時(shí)檢測(cè)多組分同時(shí)檢測(cè) 原理：原理： A = Al1l1-Al2 l2 = （e el1l1- - e el2l2）b c 波長(zhǎng)對(duì)的選擇：波長(zhǎng)對(duì)的選擇： a.等吸光度點(diǎn)法，等吸光度點(diǎn)法， b.系數(shù)倍率法，系數(shù)倍率法，3.導(dǎo)數(shù)吸光光度法導(dǎo)數(shù)吸光光度法在在510nm波長(zhǎng)處，波長(zhǎng)處，2cm比色皿，測(cè)定比色皿，測(cè)定0.0010（w/vw/v）某一有色絡(luò)合物溶液，測(cè)得透）某一有色絡(luò)

11、合物溶液，測(cè)得透光率光率T為為0.420，已知，已知2.50103 Lmol-1cm-1，試求該有色絡(luò)合物的摩爾質(zhì)量。，試求該有色絡(luò)合物的摩爾質(zhì)量。 例題例題解：解：已知已知T為為0.420，根據(jù)，根據(jù)A= lgT計(jì)算吸光度計(jì)算吸光度 A=lg0.420=0.377 根據(jù)根據(jù)A=bc計(jì)算有色絡(luò)合物溶液濃度計(jì)算有色絡(luò)合物溶液濃度c=A/b=0.377/(2.51032)7.5410-5(mol/L)根據(jù)有色絡(luò)合物溶液根據(jù)有色絡(luò)合物溶液0.0010濃度，一升該有色絡(luò)合物溶液中有色絡(luò)合物質(zhì)量濃度，一升該有色絡(luò)合物溶液中有色絡(luò)合物質(zhì)量為為10000.00101.0010-2（g）有色絡(luò)合物摩爾質(zhì)量為有

12、色絡(luò)合物摩爾質(zhì)量為Mm/c=(1.00-2)/(7.5410-5)132.6（g/mol） 用雙環(huán)己酮測(cè)定濃度為用雙環(huán)己酮測(cè)定濃度為25.025.0微克微克/50ml/50ml的的CuCu2+2+溶液，波長(zhǎng)溶液，波長(zhǎng)600nm,600nm,吸收池吸收池2cm,2cm,測(cè)得測(cè)得T%=50.1T%=50.1，求摩爾吸光系數(shù)，求摩爾吸光系數(shù)和桑德爾靈敏度和桑德爾靈敏度S S。 例題例題解：用百分透光率計(jì)算溶液吸光度解：用百分透光率計(jì)算溶液吸光度 A-lgT=-lg 0.5010.300 求求Cu2+溶液濃度，溶液濃度，c =(25.010-6103)/505.0010-4（gL-1）根據(jù)公式根據(jù)公式

13、A=bc 求求，A/bc =0.300/(25.0010-4/63.55) =1.91104（Lmol-1cm-1） S=M/= 63.55/（1.91104） 3.7810-3（gcm-2） 某鋼含鎳約某鋼含鎳約0.12，用丁二酮肟光度法測(cè)定。試樣溶液轉(zhuǎn)入，用丁二酮肟光度法測(cè)定。試樣溶液轉(zhuǎn)入100ml容量瓶中，在適宜條件下顯色，定容，容量瓶中，在適宜條件下顯色，定容，1cm比色皿，在比色皿，在470nm測(cè)定，要求測(cè)量誤差最小，應(yīng)該稱取試樣多少克？測(cè)定，要求測(cè)量誤差最小，應(yīng)該稱取試樣多少克？1.3104（Lmol-1cm-1），），MNi=58.69解：根據(jù)光度測(cè)量誤差公式可知：當(dāng)吸光度解：根

14、據(jù)光度測(cè)量誤差公式可知：當(dāng)吸光度A0.434時(shí)，誤差最小，時(shí)，誤差最小， 已知已知b=1, 1.3104，根據(jù)，根據(jù)A=bc c = A/b0.434/（1.31041） 3.3410-5(mol/L) 100ml有色溶液中有色溶液中Ni的含量為的含量為 m=cVM 3.3410-510010-358.69 1.9610-4(g) 已知某鋼含鎳約已知某鋼含鎳約0.12，則應(yīng)稱取試樣質(zhì)量為：，則應(yīng)稱取試樣質(zhì)量為： (1.9610-4/ms)100=0.12 ms=0.16g 用卟啉類顯色劑光度法測(cè)定用卟啉類顯色劑光度法測(cè)定Cu2+，2.00105Lmol-1cm-1。試。試液中液中Cu2+濃度在濃度在5.010-75.010-6mol/L范圍內(nèi)，使用范圍內(nèi)，使用1cm比比色皿進(jìn)行測(cè)定，吸光度和透光率的范圍如何？若光度計(jì)的透光率讀數(shù)色皿進(jìn)行測(cè)定，吸光度和透光率的范圍如何？若光度計(jì)的透光率讀數(shù)誤差誤差T為為0.005，可能引起的濃度測(cè)量相對(duì)誤差為多少？，可能引起的濃度測(cè)量相對(duì)誤差為多少？ 解：已知解：已知2.00105 Lmol-1cm-1,b=1cm 根據(jù)根據(jù)A=bc計(jì)算吸光度范圍，計(jì)算吸光度范圍， A1=2.0010515.010-70.100 A2=2.0010515.010-61.00 根據(jù)公式根據(jù)公式A= -lgT計(jì)算透光率計(jì)算透光率 T1= 10-0.1