第-08-章-吸光光度法課件

1、*第八章 吸光光度法8.1 吸光光度法基本原理8.2 光度計及其基本部件8.3 顯色反應與條件的選擇8.4 吸光度測量條件的選擇8.5 吸光光度法的應用原子吸收光譜法（或吸光光度法或分光光度法）分子吸收光譜法紫外可見光分光光度法紅外分光光度法核磁共振譜法 1、定義：基于物質(zhì)對光的選擇性吸收的分析方法 吸光光度法概述*2、特點：（1）靈敏度高：10-310-6molL-1，適用微量組分的測定。（2）準確度高：比色分析，相對誤差510%，分光光度法，25%；（3）應用廣泛：可測定幾乎所有無機物和許多有機物；生產(chǎn)、科研廣泛應用。（4）操作簡便、儀器設備易普及。*3、原理：利用物質(zhì)的顏色深淺與濃度的關(guān)

2、系確定其含量 許多物質(zhì)具有顏色， 例如 MnO4- 粉紅Cr2O72-橙黃FeSCN2+血紅顏色深淺與濃度有關(guān). 2022/9/17NWNU-Department of Chemistry54、光學光譜區(qū)（真空紫外）遠紅外中紅外近紅外可見近紫外遠紫外10nm200nm中層電子200nm 400nm價電子400nm 800nm價電子800 nm 2.5 m分子振動2.5 m 50 m分子振動50 m 300 m分子轉(zhuǎn)動*6、物質(zhì)顏色與光互補色光：把兩種適當顏色的光按一定的強度比例混合，成為白光，稱為互補色光。無色：對光譜中各種色光透過程度相同。有色：物質(zhì)的顏色由它透過或反射的光決定。黑色:幾乎吸

3、收所有的入射光。白色:幾乎全部反射入射光。2022/9/17NWNU-Department of Chemistry8/nm顏色互補光400-450紫黃綠450-480藍黃480-490青藍橙490-500青紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍610-650橙青藍650-760紅青不同顏色的可見光波長及其互補光*8.1 光的吸收基本定律 朗伯-比爾（Larnbert-Beer）定律一 朗伯-比耳定律(光吸收的基本定律)1. 透光率T和吸光度A 當強度為I0 的一束平行單色光通過任何均勻、非散射性的吸光物質(zhì)時，一部分被吸收(強度為Ia),一部分被透過(強度為It同時還有部

4、分被折射或反射(強度可略)。則*2. 朗伯-比爾定律A=LcA 吸光度(absorbance)L 介質(zhì)厚度(length/cm)c 濃度(concentration) 吸光系數(shù)(absorptivity)*2）吸光系數(shù)(Absorptivity)的單位: Lmol-1cm-1當c的單位用molL-1表示時，用k表示. k摩爾吸光系數(shù)(Molar absorptivity) A bc 摩爾吸光系數(shù)k的物理意義：它表示物質(zhì)的濃度為1molL-1、液層的厚度為1cm時，溶液的吸光度。通常配制低濃度的溶液，測得A后，通過計算求得。*（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；（2）不隨濃度c和光程

5、長度L的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時， 僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的值是不同的。在最大吸收波長max處的摩爾吸收系數(shù)max表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達到的最大靈敏度。 5.摩爾吸收系數(shù)的討論*7.朗伯-比爾定律的分析應用(Analytical applications of Lambert-Beers law) 0 1 2 3 4 mol/LA。 。 。 。*0.80.60.40.20溶液濃度的測定A LcA c工作曲線法(校準曲線)Calibration curve*物理性因素：1、難以獲得真正的

6、純單色光。 分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯比耳定律的正或負偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。 *2、介質(zhì)不均勻引起的偏離：膠體、乳濁液或懸浮物質(zhì)溶液吸收、散射。*(2) 化學性因素朗伯比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用；僅在稀溶液(c10 -2 mol L-1時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。 故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液。 溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化。 例： CrO42- + 2H+ = Cr2

7、O72- + H2O*3.朗伯-比爾定律的適用條件1) 單色光: 應選用max處測定2) 吸光質(zhì)點形式不變：離解、絡合、締合會破壞線性關(guān)系， 應控制條件(酸度、濃度、介質(zhì)等)3) 稀溶液： 濃度增大，分子之間作用增強*7、吸收曲線與最大吸收波長 分子結(jié)構(gòu)的復雜性使其對不同波長光的吸收程度不同，用不同波長的單色光照射，測吸光度 吸收曲線與最大吸收波長 max；吸收曲線：測量某種物質(zhì)對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標，得到的一條吸收光譜曲線。*吸收曲線的討論：（1）同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長max（2）不同濃度的同一種物質(zhì)，其

8、吸收曲線形狀相似max不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和max則不同，判斷干擾。（3）吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。*8.2 目視比色法、分光光度法及光度計一、目視比色法1、定義：用眼睛比較溶液顏色深淺以測定物質(zhì)含量的方法。2、優(yōu)點：設備簡單，操作方便，不要求嚴格遵守比爾定律。3、用途: 用在要求不高的常規(guī)分析中。4、缺點：準確度不高，標準系列制作麻煩，容易受干擾。*5、測定方法：標準系列法。1）用同質(zhì)材料的比色管 2）配制不同量的標準溶液 3）同量的顯色劑，相同的實驗條件，配成一套標準色階 4）待測物與標準色階的配制條件相同，置于色階中比較顏色度 *二

9、. 光電比色法(colorimetry)通過濾光片(filter)得一窄范圍的光(幾十nm)光電比色計結(jié)構(gòu)示意圖靈敏度和準確度較差*三. 吸光光度法(spectrophotometer)光源單色器吸收池檢測系統(tǒng)穩(wěn)壓電源通過棱鏡或光柵得到一束近似的單色光.波長可調(diào), 故選擇性好, 準確度高.分光光度法的基本部件* 吸光光度分析法中幾種方法對比方法原理入射光單色器檢測量常用儀器特點目視比色A=Kbc標準系列復合光透過光強度比色管簡便易行 快速、準確度低光電比色A=Kbc標準曲線單色光濾光片吸光度透光率光電比色計準確度較高分光光度A=Kbc標準曲線單色光棱鏡或光柵吸光度透光度分光光度計準確度高應用廣

10、泛* 光度分析儀器的基本部件無論是光電比色計或分光光度計，都是由以下基本部件組成： 光源 單 色 器 比色皿 光電轉(zhuǎn)換器 檢測器作用產(chǎn)生復合光 把復合光變 盛待測液 將透過光轉(zhuǎn) 測量光電流并 成單色光 變?yōu)楣怆娏?將其轉(zhuǎn)為A、T 常用 6-12v鎢絲燈 濾光片 光學玻璃 光電池、 光電管元件 棱鏡 或光柵 石英玻璃、 光電倍增管 光學玻璃*四、光度計及其基本部件 分光光度計*分光光度計* 基本組成光源單色器樣品室檢測器顯示* 主要部件圖示：2022/9/17NWNU-Department of Chemistry351. 光源(Light source)：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的

11、光強度,穩(wěn)定。 可見光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈(320 2500 nm) 紫外區(qū)：氫燈，氘燈(180 375 nm)2. 單色器(monochromator)：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。棱鏡:玻璃350 3200 nm, 石英185 4000 nm光柵:波長范圍寬, 色散均勻,分辨性能好, 使用方便2022/9/17NWNU-Department of Chemistry36 單色器入射狹縫：光源的光由此進入單色器；準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行 光束； 色散元件：將復合光分解成單色光；棱鏡或 光柵；聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得 單色光聚焦至出射狹縫；出射狹縫：202

12、2/9/17NWNU-Department of Chemistry37單色器棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時折射率不同800 600 5004002022/9/17NWNU-Department of Chemistry38光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm )。M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵光柵衍射示意圖原理：利用光通過光柵時發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光.2022/9/17NWNU-Department of Chemistry39光柵*光柵*3. 樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池

13、兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。*4. 檢測系統(tǒng) 將光強度轉(zhuǎn)換成電流來進行測量,用光電檢測器測量。要求：對測定波長范圍內(nèi)的光有快速、靈敏的響應， 產(chǎn)生的光電流應與照射于檢測器上的光強度成正比。*8.3顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應：將待測組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏姆磻ｏ@色劑：與待測組分形成有色化合物的試劑。8.3.1 顯色反應的選擇：1)、顯色反應的類型：配位反應和氧化還原反應。*2)、對顯色反應的要求：靈敏度足夠高:105 超高靈敏，=(610)104 高靈敏,=(26)104中等，2104不靈敏選擇性好：顯色劑只與一組分（或少數(shù)組分）顯色顯色劑在測定波長處無明顯吸收，試劑空

14、白小。對比度：兩有色物質(zhì)最大吸收波長之差=|MAXMR-MAXR|60nm化合物組成及化學性質(zhì)穩(wěn)定以及選擇性好干擾小。*2. 顯色劑無機顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨等。有機顯色劑：種類繁多偶氮類顯色劑：性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反應靈敏度高、選擇性好、對比度大，應用最廣泛。雙硫腙、偶氮胂III、PAR等。 三苯甲烷類：鉻天青S、二甲酚橙等*3. 顯色條件的選擇cRcRcR1). 顯色劑用量(cM、pH一定)Mo(SCN)32+ 淺紅;Mo(SCN)5 橙紅;Mo(SCN)6- 淺紅Fe(SCN)n3-n用量范圍寬用量范圍窄嚴格控制R量*2). 顯色反應酸度（cM、 cR一定）pH1pH10 +H2D2 紅色

15、518 Pb2+ + pH8-9 +H2D2 粉色 510 Hg2+ + pH6 +H2D2 橙色 485 2.加入掩蔽劑 測Hg2+ +H2D2 + ( EDTA-Bi3+/KSCN-Ag+ ) Sr-mBCZm +硫脲 -Cu/磺基水揚酸Al Fe 2022/9/17523.利用氧化還原反應,改變干擾離子價態(tài) 鉻天青S+Al3+Vc-Fe3+Fe2+消除Fe3+的干擾 4.利用生成惰性絡合物 Ni2+ pH=2 NiR 分解 Ni2+ Fe3+ Zn2+ 5.分離干擾元素 6.利用校正系數(shù) 7.利用參比液消除顯色劑, 試劑帶入的干擾 8.選擇適當?shù)臏y量波長 *化學法 Co2, Fe3+Co

16、2+FeF63-Co(SCN)2 (藍)NaFSCNCo2+Fe2+,Sn4+(2)Sn2+Co(SCN)2SCN測Co2(含F(xiàn)e3+)掩蔽法氧化還原法例:*測Co2 (生成絡合物性質(zhì)不同)Co2+, Zn2+,Ni2+, Fe2+ CoR,ZnR NiR,FeRCoR, Zn2+ ,Ni2+ , Fe2+ 鈷試劑RH+如不能通過控制酸度和掩蔽的辦法消除干擾，則需采取分離法。測Fe3(控制pH)Fe3+, Cu2+FeSS （紫紅）Cu2+pH 2.5SS磺基水楊酸* 8.4 測量條件的選擇 8.4.1. 選擇適當?shù)臏y定波長515655釷-偶氮砷III A絡合物試劑415500鈷-亞硝基紅鹽

17、A絡合物試劑*2）參比溶液(空白溶液)的選擇：注：采用空白對比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和界面反射等因素對透光率的干擾*8.4.3:吸光度讀數(shù)范圍的選擇選A=0.20.8 T 在 20%65% 之間時, 濃度相對誤差較小， 最佳讀數(shù)范圍濃度相對誤差最小時的透射比Tmin為： Tmin 36.8%, Amin 0.434 通過改變吸收池厚度或待測液濃度，使吸光度讀數(shù)處在適宜范圍。普通分光光度法不適于高含量或極低含量物質(zhì)的測定。*標準曲線的制作1、制作依據(jù)：比爾定律 A =bc吸光度與吸光物質(zhì)的含量呈正比關(guān)系2、制作方法：在選擇的實驗條件下，從低濃度到高濃度分別測量一系列（不少于5）不同含量

18、的標準溶液的吸光度，以標準溶液中待測組分的含量為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，得到一條通過原點的直線，稱為標準曲線（或工作曲線）。此時再測量待測溶液的吸光度，在標準曲線上就可以查到與之相對應的被測物質(zhì)的含量。3、標準曲線不通過原點原因：參比選擇不當；吸收池厚度不等；吸收池位置不妥；吸收池不清潔等。8.5 吸光光度法的應用*一、天然水中亞鐵離子的測定二、飲用水中二氧化氯的測定雙硫腙分光光度法測鎘在強堿性介質(zhì)中，鎘離子與雙硫腙反應，生成紅色螯合物，用CHCl3萃取分離后，于518nm處測定其吸光度，標準曲線定量。汞（日本水俁?。ㄒ唬╇p硫腙分光光度法（二）冷原子吸收法 （三）冷原子熒光法采樣時，每采

19、集1升水樣應立即加入10ml硫酸或7ml硝酸，使水樣pH值低于或等于1。若取樣后不能立即進行測定，向每升樣品中加入5%高錳酸鉀溶液4ml，必要時多加一些，使其呈現(xiàn)持久的淡紅色。樣品貯存于硼硅酸玻璃瓶中，廢水樣品應加酸至1%。測汞水樣的保存與處理 雙硫腙分光光度法測汞原理有機汞無機汞H+,氧化劑95測其吸光度標準曲線定量Hg2+雙硫腙溶液485nm橙色螯合物CCl4 萃取酸性介質(zhì)4-氨基安替比林分光光度法測定微量酚測定原理：pH10.00.2的介質(zhì)中，在鐵氰化鉀的存在下，酚類化合物與4-氨基安替比林（4-AAP）反應，生成橙紅色的吲哚酚安替比林染料，在510nm波長處有最大吸收，用比色法定量。該法所測酚類不是總酚，而只是與4-AAP顯色的酚，并以苯酚為標準，結(jié)果以苯酚計算含量。 （一）氨氮1、測定意義：有助于評價水體被污染和自凈狀況2、測定方法 1）水樣采集與保存、預處理：絮凝沉淀法、蒸餾法 2）測定光度法離子選擇電極法蒸餾及滴定法納氏試劑光度法水楊酸-次氯酸鹽光度法氣相分子吸收光譜法