示差吸光光度法課件

第八章分光光度法

Spectrophotometry8.1概述8.2光度分析法的設(shè)計(jì)8.3光度分析法的誤差8.4分光光度法的應(yīng)用第八章分光光度法

Spectrophotometry8.18.1概述1分光光度法的特點(diǎn)2光的基本性質(zhì)3物質(zhì)對光的選擇吸收8.1概述2一.分光光度法的特點(diǎn)定義：分吸光光度法是基于物質(zhì)對光的選擇吸收而建立起來的分析方法。包括比色法、可見及紫外分光光度法及紅外光譜法等。我們重點(diǎn)討論可見光區(qū)的分光光度法（又稱分光光度法），其測定對象以金屬離子為主。分光光度法屬于儀器分析法，與化學(xué)分析法相比，主要有以下特點(diǎn)：（1）靈敏度高。可用于微量組分（1℅~10-3℅）和痕量組分的測定（10-4℅~10-5℅）（2）儀器設(shè)備簡單，操作簡便。（3）準(zhǔn)確度較高。一般相對誤差為2℅~5℅。（4）應(yīng)用廣泛。該法不僅可測定絕大多數(shù)無機(jī)陰離子，也可測定許多有機(jī)物；不僅可用于定量分析，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)合物組成的測定。一.分光光度法的特點(diǎn)3二.光的基本性質(zhì)

光是一種電磁波，具有波粒二象性。根據(jù)波長或頻率排列，得到如表8-1所示的電磁波譜表。

二.光的基本性質(zhì)4*單色光（monochromaticlight）：具同一波長的光。*復(fù)合光（multiplexlight）：由不同波長組成的光。*紫外光（ultravioletlight）：波長200~400nm。*可見光（visiblelight）：人眼能感覺到的光，波長在400~750nm。它是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按一定比例混合而成的*波段（waveband）：各種色光的波長范圍不同。*互補(bǔ)色光（complementarycolorlight）：按一定比例混合，得到白光（whitelight）。*物質(zhì)的顏色是因物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的。*單色光（monochromaticlight）：具同一5三.物質(zhì)對光的選擇吸收1.物質(zhì)對光產(chǎn)生選擇吸收的原因物質(zhì)分子內(nèi)部具有一系列不連續(xù)的特征能級，包括電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級。在一般情況下，分子都處于能量最低的基態(tài)。當(dāng)用一束連續(xù)光照射某物質(zhì)時(shí)，若光的能量恰與分子的某一能級能量差相等，則分子會吸收光的能量從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。由于不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不同，對光的吸收具有選擇性，因而產(chǎn)生其特征的吸收光譜。2.物質(zhì)的顏色與光吸收的關(guān)系物質(zhì)的顏色是因物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的，物質(zhì)呈現(xiàn)出的顏色是它所吸收的光的互補(bǔ)色。三.物質(zhì)對光的選擇吸收63.吸收曲線（吸收光譜）*吸收光譜曲線或光吸收曲線（absorptioncurve）：以波長λ為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)作圖。吸收曲線能準(zhǔn)確地描述物質(zhì)對不同波長光的吸收情況。*最大吸收波長（maximumabsorptionwavelengh）：光吸收程度最大處的波長，用λmax表示*吸光度（absorbance）：表示物質(zhì)對光的吸收程度的大小，用A表示。吸收曲線的形狀和λmax位置取決于物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，不同物質(zhì)因分子結(jié)構(gòu)不同而具有各自特征的吸收曲線，據(jù)此可進(jìn)行物質(zhì)的定性分析。在同一波長下吸光度隨著濃度的增大而增大，據(jù)此可進(jìn)行物質(zhì)的定量分析。圖8.1是KMnO4溶液的吸收曲線。在可見光區(qū)，KMnO4溶液對波長525nm附近綠色光的吸收最強(qiáng)，而對紫色和紅色的吸收很弱。λmax=525nm。濃度不同時(shí)，光吸收曲線形狀相同，λmax位置不變。3.吸收曲線（吸收光譜）7示差吸光光度法課件88.2光吸收的基本定律1朗伯-比爾定律2標(biāo)準(zhǔn)曲線及其對朗伯-比爾定律的偏離8.2光吸收的基本定律1朗伯-比爾定律9一.朗伯(LambertJH)和比爾(BeerA)定律朗伯(LambertJH)和比爾(BeerA)定律分別于1760和1852年研究了光的吸收與溶液的厚度及溶液濃度的定量關(guān)系，二者結(jié)合稱為朗伯-比爾定律，也稱為光的吸收定律。

示差吸光光度法課件101.朗伯-比爾定律的意義當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的平行單色光垂直照射到長度為b的液層、濃度為c的溶液時(shí)，由于溶液中吸光質(zhì)點(diǎn)(分子或離子)的吸收，通過溶液后光的強(qiáng)度減弱為I：

透過光強(qiáng)度I與人射光強(qiáng)度Io之比稱為透射比或透光度，用T表示.溶液的透射比愈大，表示它對光的吸收愈小;相反，透射比愈小，表示它對光的吸收愈大。1.朗伯-比爾定律的意義11*朗伯-比爾定律表明：當(dāng)一束單色光通過含有吸光物質(zhì)的溶液后，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)的濃度及吸收層厚度成正比。這是進(jìn)行定量分析的理論基礎(chǔ)。比例常數(shù)K與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光波長及溫度等因素有關(guān)。*含有多種吸光物質(zhì)的溶液，由于各吸光物質(zhì)對某一波長的單色光均有吸收作用，若各吸光物質(zhì)的吸光質(zhì)點(diǎn)之間相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)某一波長的單色光通過這樣一種含有多種吸光物質(zhì)的溶液時(shí)，溶液的總吸光度應(yīng)等于各吸光物質(zhì)的吸光度之和。這一規(guī)律稱吸光度的加和性。*朗伯-比爾定律表明：當(dāng)一束單色光通過含有吸光物質(zhì)的溶液后122.吸收系數(shù)和桑德爾(Sandell)靈敏度（1）吸收系數(shù)*吸收系數(shù)a當(dāng)濃度c用g·L-1，液層厚度b用cm為單位表示時(shí)，則K用a來表示稱為吸收系數(shù)，單位為L·g-1·cm-1，它表示物質(zhì)的量濃度為lg·L-1，液層厚度為lcm時(shí)溶液的吸光度。

A=abc*摩爾吸收系數(shù)molarabsorptivity當(dāng)濃度c用mol·L-1，液層厚度b用cm為單位表示，則K用另一符號ε來表示。ε稱為摩爾吸收系數(shù)，單位為L·mol-l·m-1，它表示物質(zhì)的量濃度為lmol·L-1，液層厚度為lcm時(shí)溶液的吸光度。2.吸收系數(shù)和桑德爾(Sandell)靈敏度13兩種吸收系數(shù)之間的關(guān)系為：ε=aM（2）桑德爾(Sandell)靈敏度S桑德爾(Sandell)靈敏度(靈敏度指數(shù))用S來表示。S是指當(dāng)儀器的檢測極限A=0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢測出來的吸光物質(zhì)的最低含量，其單位為μg·cm-2，S與ε及吸光物質(zhì)摩爾質(zhì)量M的關(guān)系為：ε越大。S越小，則測定方法的靈敏度越高。

兩種吸收系數(shù)之間的關(guān)系為：ε=aM14二、標(biāo)準(zhǔn)曲線及其對朗伯-比爾定律的偏離1.標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制據(jù)光的吸收定律:吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c成正比，這是光度法進(jìn)行定量的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)曲線就是根據(jù)這一原理制作的。具體方法為:（1）配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液；（2）在選擇的實(shí)驗(yàn)條件下，分別測量各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度；（3）以標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測組分的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作A-c曲線，得到一條通過原點(diǎn)的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。此時(shí)測量待測溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以查到與之相對應(yīng)的被測物質(zhì)的含量。二、標(biāo)準(zhǔn)曲線及其對朗伯-比爾定律的偏離15有時(shí)標(biāo)準(zhǔn)曲線不通過原點(diǎn)。可能是由于參比溶液選擇不當(dāng)，吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清潔等原因所引起的。若有色絡(luò)合物的解離度較大，特別是當(dāng)溶液中還有其他絡(luò)合劑時(shí)，常便被測物質(zhì)在低濃度時(shí)顯色不完全。找出原因，加以避免。

有時(shí)標(biāo)準(zhǔn)曲線不通過原點(diǎn)?？赡苁怯捎趨⒈热芤哼x擇不當(dāng)，吸收池厚162.引起偏離朗伯-比爾定律的因素在分光光度分析中，經(jīng)常出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線不呈直線的情況，如圖8.3，標(biāo)準(zhǔn)曲線有時(shí)向濃度軸彎曲（負(fù)偏離），有時(shí)向吸光度軸彎曲（正偏離），這種現(xiàn)象稱為偏離朗伯-比爾定律。若在曲線彎曲部分進(jìn)行定量，將會引起較大的誤差。偏離朗伯－比爾定律的原因主要是儀器或溶液的實(shí)際條件與朗伯-比爾定律所要求的理想條件不一致。（1）非單色光引起的偏離朗伯-比爾定律只適用于單色光，但由于單色器色散能力的限制和出口狹縫需要保持一定的寬度，所以目前各種分光光度計(jì)得到的入射光實(shí)際上都是具有某一波段的復(fù)合光。由于物質(zhì)對不同波長光的吸收程度的不同，因而導(dǎo)致對朗伯－比爾定律的偏離。2.引起偏離朗伯-比爾定律的因素17克服非單色光引起的偏離的措施是使用比較好的單色器，從而獲得純度較高的“單色光”，使標(biāo)準(zhǔn)曲線有較寬的線性范圍；入射光波長選擇在被測物質(zhì)的最大吸收處，保證測定有較高的靈敏度，此處的吸收曲線較為平坦，在此最大吸收波長附近各波長的光的ε值大體相等，由于非單色光引起的偏離要比在其他波長處小得多；測定時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臐舛确秶?，使吸光度讀數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍內(nèi)。（2）非平行入射光引起的偏離朗伯-比爾定律要求采用平行光垂直入射。若入射光為非平行光，就不能保證入射光全部垂直通過吸收池，可能導(dǎo)致平均光程大于吸收池厚度，實(shí)際測得的吸光度將大于理論值，引起正偏離?？朔菃紊庖鸬钠x的措施是使用比較好18（3）介質(zhì)不均勻引起的偏離朗伯－比爾定律要求吸光物質(zhì)的溶液是均勻的。如果被測溶液不均勻，是膠體溶液、乳濁液或懸浮液時(shí)，入射光通過溶液后，除一部分被試液吸收外，還有一部分因散射現(xiàn)象而損失，使透射比減少，因而實(shí)測吸光度增加，便標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向吸光度軸彎曲，引起正偏離，故在光度法中應(yīng)避免溶液產(chǎn)生膠體或混濁。（4）由于溶液本身的化學(xué)反應(yīng)引起的偏離溶液中的吸光物質(zhì)常因解離、締合、形成新化合物或互變異構(gòu)等化學(xué)變化而改變其濃度，因而導(dǎo)致偏離朗伯—比爾定律。（3）介質(zhì)不均勻引起的偏離19A解離大部分有機(jī)酸堿的酸式、堿式對光有不同的吸收性質(zhì)，溶液的酸度不同，酸(堿)解離程度不同，導(dǎo)致酸式與堿式的比例改變，使溶液的吸光度發(fā)生改變。B絡(luò)合顯色劑與金屬離子生成的是多級絡(luò)合物，且各級絡(luò)合物對光的吸收性質(zhì)不同，例如在Fe(Ⅲ)與SCN-的絡(luò)合物中，F(xiàn)e(SCN)3顏色最深，F(xiàn)e(SCN)２＋顏色最淺，故SCN-濃度越大，溶液顏色越深，即吸光度越大。C締合例如在酸性條件下，CrO42-會締合生成Cr2O72-，而它們對光的吸收有很大的不同。在分析測定中，要控制溶液的條件，使被測組分以一種形式存在，以克服化學(xué)因素所引起的對朗伯－比爾定律的偏離。A解離大部分有機(jī)酸堿的酸式、堿式對光有不同的吸收性質(zhì)，208.3分光光度計(jì)及其基本部件

分光光度計(jì)按工作波長范圍分類，紫外、可見分光光度計(jì)應(yīng)用于無機(jī)物和有機(jī)物含量的測定，紅外分光光度計(jì)主要用于結(jié)構(gòu)分析。分光光度計(jì)又可分為單光束和雙光束兩類。722型分光光度計(jì)是數(shù)字顯示的單光束、可見分光光度計(jì)（recordingspectrophotometer）。分光光度計(jì)的基本部件有光源、單色器、比色皿、檢測器和顯示裝置。如圖８.４8.3分光光度計(jì)及其基本部件21示差吸光光度法課件221.光源

（lightsource）

在儀器工作的波長范圍內(nèi)，要求光源能發(fā)射足夠強(qiáng)度、穩(wěn)定且波長連續(xù)變化的復(fù)合光，即要求電源電壓保持穩(wěn)定，通常在儀器內(nèi)同時(shí)配有電源穩(wěn)壓器。在可見光區(qū)一般用6~12V鎢絲燈作為光源，其發(fā)出的連續(xù)光譜在360~800nm范圍內(nèi)。在紫外光區(qū)，用氫燈或氘燈為光源，它們能發(fā)射出185~375nm范圍的光。2.單色器（monochromator）單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。分為棱鏡和光柵。棱鏡（prism）：根據(jù)光的折射原理而將復(fù)合光色散為不同波長的單色光，然后再讓所需波長的光通過一個(gè)很窄的狹縫（slit）照射到吸收池1.光源（lightsource）23

上。由玻璃或石英制成。玻璃棱鏡用于可見光范圍，石英棱鏡則在紫外和可見光范圍均可使用。光柵（grating）是根據(jù)光的衍射和干涉原理將復(fù)合光色散為不同波長的單色光，然后再讓所需波長的光通過狹縫照射到吸收池上。它的分辨率比棱鏡大，可用的波長范圍也較寬。3.比色皿（coloritrough）比色皿也稱吸收池。用于盛放試液的容器。它是由無色透明、耐腐蝕、化學(xué)性質(zhì)相同、厚度相等的玻璃或石英制成的，按其厚度分為0.5cm，lcm，2cm，3cm和5cm。在可見光區(qū)測量吸光度時(shí)使用玻璃吸收池，紫外區(qū)則使用石英吸收池。使用比色皿時(shí)應(yīng)注意保持清潔、透明，避免磨損透光面。上。由玻璃或石英制成。玻璃棱鏡用于可見光范圍，石英棱鏡則在244.檢測器（detector）檢測器是接受從比色皿發(fā)出的透射光并轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行測量的。分為光電管和光電倍增管。光電管（phototube）：一個(gè)真空或充有少量惰性氣體的二極管。陰極是金屬做成的半圓筒，內(nèi)側(cè)涂有光敏物質(zhì)，陽極為一金屬絲。光電管依其對光敏感的波長范圍不同分為紅敏和紫敏兩種。紅敏光電管是在陰極表面涂銀和氧化銫，適用波長范圍為625~1000nm;紫敏光電管是陰極表面涂銻和銫，適用波長范圍為200~625nm。光電倍增管（photomultiplier）：由光電管改進(jìn)而成的，管中有若千個(gè)稱為倍增極的附加電極?？墒构饧ぐl(fā)的電流得以放大，一個(gè)光子約產(chǎn)生106~107個(gè)電子。它的靈敏度比光電管高200多倍。適用波長范圍為160~700nm。光電倍增管在現(xiàn)代的分光光度計(jì)中被廣泛采用。4.檢測器（detector）25５.顯示裝置

顯示裝置的作用是把放大的信號以吸光度A或透射比T的光度分析法的設(shè)計(jì)方式顯示或記錄下來。分光光度計(jì)常用的顯示裝置是檢流計(jì)、微安表、數(shù)字顯示記錄儀。５.顯示裝置268.4

分光光度法分析條件的選擇

1

顯色反應(yīng)（colorreaction）及條件選擇2測量誤差及測量條件的選擇8.4分光光度法分析條件的選擇

1顯色反應(yīng)（color27一.顯色反應(yīng)（colorreaction）及條件選擇１顯色反應(yīng)和顯色劑

待測物質(zhì)本身有較深的顏色，直接測定；待測物質(zhì)是無色或很淺的顏色，需要選適當(dāng)?shù)脑噭┡c被測離子反應(yīng)生成有色化合物再進(jìn)行測定，此反應(yīng)稱為顯色反應(yīng)，所用的試劑稱為顯色劑（colorreagent）2.顯色條件的選擇（1）顯色劑的用量M(被測組分)+R(顯色劑)=MR(有色絡(luò)合物)為使顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，需加入過量的顯色劑。但顯色劑不是越多越好。有些顯色反應(yīng)，顯色劑加人太多，反而會引起副反應(yīng)，對測定不利。在實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定顯色劑的用量。一.顯色反應(yīng)（colorreaction）及條件選擇28如圖8.5所示，（a）是最常見的情況，應(yīng)在平坦區(qū)選擇適當(dāng)濃度進(jìn)行測量；（b）也應(yīng)選擇在平坦區(qū)；（c）不出現(xiàn)平坦區(qū)，一般最好不采用這樣的顯色體系。如圖8.5所示，（a）是最常見的情況，應(yīng)在平坦區(qū)選擇適當(dāng)濃度29（2）溶液的酸度M+HR===MR+H+溶液的酸度對顯色反應(yīng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：A.顯色劑的平衡濃度和顏色B.影響被測金屬離子的存在狀態(tài)C.影響絡(luò)合物的組成在實(shí)際測定中，常常通過繪制pH與吸光度關(guān)系曲線確定適宜的pH范圍。（2）溶液的酸度30（3）顯色反應(yīng)時(shí)間有些顯色反應(yīng)瞬間完成，溶液顏色很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并在較長時(shí)間內(nèi)保持不變;有些顯色反應(yīng)雖能迅速完成，但有色絡(luò)合物的顏色很快開始褪色;有些顯色反應(yīng)進(jìn)行緩慢，溶液顏色需經(jīng)一段時(shí)間后才穩(wěn)定。制作吸光度-時(shí)間曲線確定適宜時(shí)間。（4）顯色反應(yīng)溫度顯色反應(yīng)大多在室溫下進(jìn)行。但是有些顯色反應(yīng)必需加熱至一定溫度完成。（5）溶劑有機(jī)溶劑降低有色化合物的解離度，提高顯色反應(yīng)的靈敏度。如在Fe(SCN)3的溶液中加入丙酮顏色加深。還可能提高顯色反應(yīng)的速率，影響有色絡(luò)合物的溶解度和組成等。（3）顯色反應(yīng)時(shí)間31（6）干擾及其消除方法

試樣中存在干擾物質(zhì)會影響被測組分的測定。例如干擾物質(zhì)本身有顏色或與顯色劑反應(yīng)，在測量條件下也有吸收，造成正干擾。干擾物質(zhì)與被測組分反應(yīng)或與顯色劑反應(yīng)，便顯色反應(yīng)不完全，也會造成干擾。干擾物質(zhì)在測量條件下從溶液中析出，便溶液變混濁，無法準(zhǔn)確測定溶液的吸光度。為消除以上原因引起的干擾，可采取以下幾種方法。a.控制溶液酸度b.加入掩蔽劑選取的條件是掩蔽劑不與待測離子作用，掩蔽劑以及它與干擾物質(zhì)形成的絡(luò)合物的顏色應(yīng)不干擾待測離子的測定。c.利用氧化還原反應(yīng)，改變干擾離子的價(jià)態(tài)d.利用校正系數(shù)e.用參比溶液消除顯色劑和某些共存有色離子的干擾。f.選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩLg.當(dāng)溶液中存在有消耗顯色劑的干擾離子時(shí)，可通過增加顯色劑的用量來消除干擾。h.分離以上方法均不奏效時(shí)，采用預(yù)先分離的方法。（6）干擾及其消除方法32例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，絡(luò)合物丁二酮肟鎳的最大吸收波長為470nm，但試樣中的鐵用酒石酸鈉掩蔽后，在470nm處也有一定吸收，干擾鎳的測定。為避免鐵的干擾，可以選擇波長520nm進(jìn)行測定，雖然測鎳的靈敏度有所降低，但酒石酸鐵不干擾鎳的測定。例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，33測量誤差及測量條件的選擇1.吸光度的測量和測量誤差a.調(diào)節(jié)檢測器零點(diǎn)，即儀器的機(jī)械零點(diǎn)，即檢流計(jì)上T=0或A=∞的端點(diǎn)。b.用參比溶液調(diào)節(jié)吸光度零點(diǎn)，又稱工作零點(diǎn)，即檢流計(jì)上T=100%或A=0的那一點(diǎn)。c.待測組分吸光度的測定：調(diào)好檢測器零點(diǎn)和吸光度零點(diǎn)后，就等于確定了檢測器T標(biāo)尺的兩個(gè)端點(diǎn)，此時(shí)把待測溶液推入光路，可直接讀出其相應(yīng)的T或A值。

測量誤差及測量條件的選擇34在吸光光度分析中，儀器測量不準(zhǔn)確也是誤差的主要來源。任何光度計(jì)都有一定的測量誤差。這些誤差可能來源于光源不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)條件偶然變動，讀數(shù)不準(zhǔn)確等。透射比很小或很大時(shí)，濃度測量誤差都較大，即光度測量最好選吸光度讀數(shù)在刻度尺的中間而不落兩端。待測溶液的透射比T在15%~65%之間，或使吸光度A在0.2~0.8之間，才能保證測量的相對誤差較小。當(dāng)A=0.434(或透射比T=36.8%)時(shí)，測量的相對誤差最小。在吸光光度分析中，儀器測量不準(zhǔn)確也是誤差的352.測量條件的選擇（１）測量波長的選擇為了使測定結(jié)果有較高的靈敏度，應(yīng)選擇被測物質(zhì)的最大吸收波長的光作為入射光，這稱為“最大吸收原則”（maximumabsorption）。選用這種波長的光進(jìn)行分析，不僅靈敏度高，且能減少或消除由非單色光引起的對朗伯-比爾定律的偏離。但是，在最大吸收波長處有其他吸光物質(zhì)干擾測定時(shí)，則應(yīng)根據(jù)入射光波長。（2）吸光度范圍的選擇從儀器測量誤差的角度來看，為使測量結(jié)果得到較高的準(zhǔn)確度，一般應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測試液的吸光度在0.2~0.8范圍內(nèi)。可通過控制溶液的濃度或選擇不同厚度的吸收池來達(dá)到目的。2.測量條件的選擇36(3)參比溶液的選擇利用參比溶液來調(diào)節(jié)儀器的零點(diǎn)，可消除由吸收池壁及溶劑對入射光的反射和吸收帶來的誤差，扣除干擾的影響。參比溶液選擇：a試液及顯色劑均無色，蒸餾水作參比溶液。b顯色劑為無色，被測試液中存在其他有色離子，用不加顯色劑的被測試液作參比溶液。c顯色劑有顏色，可選擇不加試樣溶液的試劑空白作參比溶液。d顯色劑和試液均有顏色，可將一份試液加入適當(dāng)掩蔽劑，將被測組分掩蔽起來，使之不再與顯色劑作用，而顯色劑及其他試劑均按試液測定方法加入，以此作為參比溶液，這樣就可以消除顯色劑和一些共存組分的干擾。(3)參比溶液的選擇37e改變加入試劑的順序，使被測組分不發(fā)生顯色反應(yīng)，可以此溶液作為參比溶液消除干擾。e改變加入試劑的順序，使被測組分不發(fā)生顯色反應(yīng)，可以此溶液38例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，絡(luò)合物丁二酮肟鎳的最大吸收波長為470nm，但試樣中的鐵用酒石酸鈉掩蔽后，在470nm處也有一定吸收，干擾鎳的測定。為避免鐵的干擾，可以選擇波長520nm進(jìn)行測定，雖然測鎳的靈敏度有所降低，但酒石酸鐵不干擾鎳的測定。例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，398.5分光光度法的應(yīng)用1示差分光光度法2雙波長分光光度法弱酸和弱堿解離常數(shù)的測定絡(luò)合物組成的測定8.5分光光度法的應(yīng)用1示差分光光度法40一、示差吸光光度法（differential）1示差吸光光度法的原理

吸光光度法一般僅適用于微量組分的測定，當(dāng)待測定組分濃度過高或過低，會引起很大的測量誤差，導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。示差吸光光度法可克服這一缺點(diǎn)。目前，主要有高濃度示差吸光光度法、低濃度示差吸光光度法和使用兩個(gè)參比溶液的精密示差吸光光度法。它們的基本原理相同，且以高濃度示差吸光光度法應(yīng)用最多，僅介紹高濃度示差吸光光度法。一、示差吸光光度法（differential）41

吸光度差與這兩種溶液的濃度差成正比。以把空白溶液作為參比的稀溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線作為ΔA和Δc的標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)測得的ΔA求出相應(yīng)的Δc值，從cx=co+c可求出待測試液的濃度，這就是示差分光光度法定量的基本原理。吸光度差與這兩種溶液的濃度差成正比。以把空白溶422示差吸光光度法的誤差Δc(即cx－co)，測量誤差為x%，結(jié)果為cx±(cx-co)×x%；普通光度法的結(jié)果為cx±cx·x%。因cx只是稍大于co，故cx總是遠(yuǎn)大于Δc，故示差吸光光度法的準(zhǔn)確度高。參比溶液的濃度越接近待測試液的濃度，測量誤差越小，最小誤差可達(dá)0.3%。2示差吸光光度法的誤差43二、雙波長分光光度法（dual-wavelength）1雙波長分光光度法的原理

使兩束不同波長的單色光以一定的時(shí)間間隔交替地照射同一吸收池，測量并記錄兩者吸光度的差值。這樣就可以從分析波長的信號中扣除來自參比波長的信號，消除各種干擾，得待測組分的含量。分析方法的靈敏度、選擇性及測量的精密度高。被廣泛用于環(huán)境試樣及生物試樣的分析。二、雙波長分光光度法44

ΔA與吸光物質(zhì)濃度成正比。這是定量的理論依據(jù)。只用一個(gè)吸收池，以試液本身對某一波長的光的吸光度為參比，消除了因試液與參比液及兩個(gè)吸收池之間的差異引起的測量誤差，提高測量的準(zhǔn)確度。ΔA與吸光物質(zhì)濃度成正比。這是定量的理論依452雙波長吸光光度法的應(yīng)用*混濁試液中組分測定：一般選擇待測組分的最大吸收波長為測量波長(λl)，選擇與其相近而兩波長相差在40~60nm范圍內(nèi)且有較大的ΔA值的波長為參比波長。*單組分的測定：進(jìn)行單組分的測定，以絡(luò)合物吸收峰作測量波長，參比波長的選擇有：以等吸收點(diǎn)為參比波長;以有色絡(luò)合物吸收曲線下端的某一波長作為參比波長；以顯色劑的吸收峰為參比波長。2雙波長吸光光度法的應(yīng)用46*兩組分共存時(shí)的分別測定：當(dāng)兩種組分的吸收光譜有重疊時(shí)，要測定其中一個(gè)組分就必須消除另一組分的光吸收。對于相互干擾的雙組分體系，它們的吸收光譜重疊，選擇參比波長和測定波長的條件是:待測組分在兩波長處的吸光度之差ΔA要足夠大，干擾組分在兩波長處的吸光度應(yīng)相等，這樣用雙波長法測得的吸光度差只與待測組分的濃度成線性關(guān)系，與干擾組分無關(guān)，從而消除了干擾。*兩組分共存時(shí)的分別測定：當(dāng)兩種組分的吸收光譜有重疊時(shí)，47

測定苯酚(X)與2，4，6-三氯苯酚(Y)混合物中的苯酚時(shí)就可用這種方法。當(dāng)選擇λ2為測量波長，三氯苯酚在此波長處也有較大吸收，產(chǎn)生干擾。選擇波長λ1或λ1‘（等吸收點(diǎn)）作為參比波長，則可以消除三氯苯酚對苯酚測定的干擾。測定苯酚(X)與2，4，6-三氯苯酚(Y)混48三、弱酸和弱堿解離常數(shù)的測定

如果有機(jī)弱酸或弱堿在紫外-可見光區(qū)有吸收，切其吸收光譜與其共軛堿或酸顯著不同時(shí)，就可以利用分光光度法測定它的解離常數(shù)。如HB==H++B-配制三種分析濃度相同而不同的溶液。第一種溶液的pH≈pKa，此時(shí)[HB]和[B-]共存，測其吸光度為A；第二種溶液pH≤pKa－2，此時(shí)弱酸幾乎全部以[HB]型體存在，測其吸光度為AHB；第三種溶液pH≥pKa＋2，此時(shí)弱酸幾乎全部以[B-]型體存在，測其吸光度為AB，則三、弱酸和弱堿解離常數(shù)的測定49示差吸光光度法課件50四、絡(luò)合物組成的測定1飽和法(又稱摩爾比法)

固定一種組分(通常是金屬離子M)的濃度，改變絡(luò)合劑(R)的濃度，得到一系列[R]/[M]比值不同的溶液，并配制相應(yīng)的試劑空白作參比液，分別測定其吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)，[R]/[M]為橫坐標(biāo)作圖。四、絡(luò)合物組成的測定512等摩爾連續(xù)變化法(又稱等摩爾系列法)

cM+cR=c，改變cM和cR的相對量，配制一系列溶液，在有色絡(luò)合物的最大吸收波長處測量這一系列溶液的吸光度。當(dāng)溶液中絡(luò)合物MRn濃度最大時(shí)，cR/cM比值為n。當(dāng)cM/c為0.5時(shí)，絡(luò)合比為1:1；當(dāng)cM/c為0.33，絡(luò)合比為1:2；當(dāng)cM/c=0.25時(shí)，絡(luò)合比為1:3。2等摩爾連續(xù)變化法(又稱等摩爾系列法)52本章作業(yè)p3913467813151617P39220212325262728本章作業(yè)p3913453第八章分光光度法

Spectrophotometry8.1概述8.2光度分析法的設(shè)計(jì)8.3光度分析法的誤差8.4分光光度法的應(yīng)用第八章分光光度法

Spectrophotometry8.548.1概述1分光光度法的特點(diǎn)2光的基本性質(zhì)3物質(zhì)對光的選擇吸收8.1概述55一.分光光度法的特點(diǎn)定義：分吸光光度法是基于物質(zhì)對光的選擇吸收而建立起來的分析方法。包括比色法、可見及紫外分光光度法及紅外光譜法等。我們重點(diǎn)討論可見光區(qū)的分光光度法（又稱分光光度法），其測定對象以金屬離子為主。分光光度法屬于儀器分析法，與化學(xué)分析法相比，主要有以下特點(diǎn)：（1）靈敏度高。可用于微量組分（1℅~10-3℅）和痕量組分的測定（10-4℅~10-5℅）（2）儀器設(shè)備簡單，操作簡便。（3）準(zhǔn)確度較高。一般相對誤差為2℅~5℅。（4）應(yīng)用廣泛。該法不僅可測定絕大多數(shù)無機(jī)陰離子，也可測定許多有機(jī)物；不僅可用于定量分析，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)合物組成的測定。一.分光光度法的特點(diǎn)56二.光的基本性質(zhì)

光是一種電磁波，具有波粒二象性。根據(jù)波長或頻率排列，得到如表8-1所示的電磁波譜表。

二.光的基本性質(zhì)57*單色光（monochromaticlight）：具同一波長的光。*復(fù)合光（multiplexlight）：由不同波長組成的光。*紫外光（ultravioletlight）：波長200~400nm。*可見光（visiblelight）：人眼能感覺到的光，波長在400~750nm。它是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按一定比例混合而成的*波段（waveband）：各種色光的波長范圍不同。*互補(bǔ)色光（complementarycolorlight）：按一定比例混合，得到白光（whitelight）。*物質(zhì)的顏色是因物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的。*單色光（monochromaticlight）：具同一58三.物質(zhì)對光的選擇吸收1.物質(zhì)對光產(chǎn)生選擇吸收的原因物質(zhì)分子內(nèi)部具有一系列不連續(xù)的特征能級，包括電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級。在一般情況下，分子都處于能量最低的基態(tài)。當(dāng)用一束連續(xù)光照射某物質(zhì)時(shí)，若光的能量恰與分子的某一能級能量差相等，則分子會吸收光的能量從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。由于不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不同，對光的吸收具有選擇性，因而產(chǎn)生其特征的吸收光譜。2.物質(zhì)的顏色與光吸收的關(guān)系物質(zhì)的顏色是因物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的，物質(zhì)呈現(xiàn)出的顏色是它所吸收的光的互補(bǔ)色。三.物質(zhì)對光的選擇吸收593.吸收曲線（吸收光譜）*吸收光譜曲線或光吸收曲線（absorptioncurve）：以波長λ為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)作圖。吸收曲線能準(zhǔn)確地描述物質(zhì)對不同波長光的吸收情況。*最大吸收波長（maximumabsorptionwavelengh）：光吸收程度最大處的波長，用λmax表示*吸光度（absorbance）：表示物質(zhì)對光的吸收程度的大小，用A表示。吸收曲線的形狀和λmax位置取決于物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，不同物質(zhì)因分子結(jié)構(gòu)不同而具有各自特征的吸收曲線，據(jù)此可進(jìn)行物質(zhì)的定性分析。在同一波長下吸光度隨著濃度的增大而增大，據(jù)此可進(jìn)行物質(zhì)的定量分析。圖8.1是KMnO4溶液的吸收曲線。在可見光區(qū)，KMnO4溶液對波長525nm附近綠色光的吸收最強(qiáng)，而對紫色和紅色的吸收很弱。λmax=525nm。濃度不同時(shí)，光吸收曲線形狀相同，λmax位置不變。3.吸收曲線（吸收光譜）60示差吸光光度法課件618.2光吸收的基本定律1朗伯-比爾定律2標(biāo)準(zhǔn)曲線及其對朗伯-比爾定律的偏離8.2光吸收的基本定律1朗伯-比爾定律62一.朗伯(LambertJH)和比爾(BeerA)定律朗伯(LambertJH)和比爾(BeerA)定律分別于1760和1852年研究了光的吸收與溶液的厚度及溶液濃度的定量關(guān)系，二者結(jié)合稱為朗伯-比爾定律，也稱為光的吸收定律。

示差吸光光度法課件631.朗伯-比爾定律的意義當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的平行單色光垂直照射到長度為b的液層、濃度為c的溶液時(shí)，由于溶液中吸光質(zhì)點(diǎn)(分子或離子)的吸收，通過溶液后光的強(qiáng)度減弱為I：

透過光強(qiáng)度I與人射光強(qiáng)度Io之比稱為透射比或透光度，用T表示.溶液的透射比愈大，表示它對光的吸收愈小;相反，透射比愈小，表示它對光的吸收愈大。1.朗伯-比爾定律的意義64*朗伯-比爾定律表明：當(dāng)一束單色光通過含有吸光物質(zhì)的溶液后，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)的濃度及吸收層厚度成正比。這是進(jìn)行定量分析的理論基礎(chǔ)。比例常數(shù)K與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光波長及溫度等因素有關(guān)。*含有多種吸光物質(zhì)的溶液，由于各吸光物質(zhì)對某一波長的單色光均有吸收作用，若各吸光物質(zhì)的吸光質(zhì)點(diǎn)之間相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)某一波長的單色光通過這樣一種含有多種吸光物質(zhì)的溶液時(shí)，溶液的總吸光度應(yīng)等于各吸光物質(zhì)的吸光度之和。這一規(guī)律稱吸光度的加和性。*朗伯-比爾定律表明：當(dāng)一束單色光通過含有吸光物質(zhì)的溶液后652.吸收系數(shù)和桑德爾(Sandell)靈敏度（1）吸收系數(shù)*吸收系數(shù)a當(dāng)濃度c用g·L-1，液層厚度b用cm為單位表示時(shí)，則K用a來表示稱為吸收系數(shù)，單位為L·g-1·cm-1，它表示物質(zhì)的量濃度為lg·L-1，液層厚度為lcm時(shí)溶液的吸光度。

A=abc*摩爾吸收系數(shù)molarabsorptivity當(dāng)濃度c用mol·L-1，液層厚度b用cm為單位表示，則K用另一符號ε來表示。ε稱為摩爾吸收系數(shù)，單位為L·mol-l·m-1，它表示物質(zhì)的量濃度為lmol·L-1，液層厚度為lcm時(shí)溶液的吸光度。2.吸收系數(shù)和桑德爾(Sandell)靈敏度66兩種吸收系數(shù)之間的關(guān)系為：ε=aM（2）桑德爾(Sandell)靈敏度S桑德爾(Sandell)靈敏度(靈敏度指數(shù))用S來表示。S是指當(dāng)儀器的檢測極限A=0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢測出來的吸光物質(zhì)的最低含量，其單位為μg·cm-2，S與ε及吸光物質(zhì)摩爾質(zhì)量M的關(guān)系為：ε越大。S越小，則測定方法的靈敏度越高。

兩種吸收系數(shù)之間的關(guān)系為：ε=aM67二、標(biāo)準(zhǔn)曲線及其對朗伯-比爾定律的偏離1.標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制據(jù)光的吸收定律:吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c成正比，這是光度法進(jìn)行定量的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)曲線就是根據(jù)這一原理制作的。具體方法為:（1）配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液；（2）在選擇的實(shí)驗(yàn)條件下，分別測量各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度；（3）以標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測組分的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作A-c曲線，得到一條通過原點(diǎn)的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。此時(shí)測量待測溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以查到與之相對應(yīng)的被測物質(zhì)的含量。二、標(biāo)準(zhǔn)曲線及其對朗伯-比爾定律的偏離68有時(shí)標(biāo)準(zhǔn)曲線不通過原點(diǎn)?？赡苁怯捎趨⒈热芤哼x擇不當(dāng)，吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清潔等原因所引起的。若有色絡(luò)合物的解離度較大，特別是當(dāng)溶液中還有其他絡(luò)合劑時(shí)，常便被測物質(zhì)在低濃度時(shí)顯色不完全。找出原因，加以避免。

有時(shí)標(biāo)準(zhǔn)曲線不通過原點(diǎn)?？赡苁怯捎趨⒈热芤哼x擇不當(dāng)，吸收池厚692.引起偏離朗伯-比爾定律的因素在分光光度分析中，經(jīng)常出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線不呈直線的情況，如圖8.3，標(biāo)準(zhǔn)曲線有時(shí)向濃度軸彎曲（負(fù)偏離），有時(shí)向吸光度軸彎曲（正偏離），這種現(xiàn)象稱為偏離朗伯-比爾定律。若在曲線彎曲部分進(jìn)行定量，將會引起較大的誤差。偏離朗伯－比爾定律的原因主要是儀器或溶液的實(shí)際條件與朗伯-比爾定律所要求的理想條件不一致。（1）非單色光引起的偏離朗伯-比爾定律只適用于單色光，但由于單色器色散能力的限制和出口狹縫需要保持一定的寬度，所以目前各種分光光度計(jì)得到的入射光實(shí)際上都是具有某一波段的復(fù)合光。由于物質(zhì)對不同波長光的吸收程度的不同，因而導(dǎo)致對朗伯－比爾定律的偏離。2.引起偏離朗伯-比爾定律的因素70克服非單色光引起的偏離的措施是使用比較好的單色器，從而獲得純度較高的“單色光”，使標(biāo)準(zhǔn)曲線有較寬的線性范圍；入射光波長選擇在被測物質(zhì)的最大吸收處，保證測定有較高的靈敏度，此處的吸收曲線較為平坦，在此最大吸收波長附近各波長的光的ε值大體相等，由于非單色光引起的偏離要比在其他波長處小得多；測定時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臐舛确秶?，使吸光度讀數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍內(nèi)。（2）非平行入射光引起的偏離朗伯-比爾定律要求采用平行光垂直入射。若入射光為非平行光，就不能保證入射光全部垂直通過吸收池，可能導(dǎo)致平均光程大于吸收池厚度，實(shí)際測得的吸光度將大于理論值，引起正偏離?？朔菃紊庖鸬钠x的措施是使用比較好71（3）介質(zhì)不均勻引起的偏離朗伯－比爾定律要求吸光物質(zhì)的溶液是均勻的。如果被測溶液不均勻，是膠體溶液、乳濁液或懸浮液時(shí)，入射光通過溶液后，除一部分被試液吸收外，還有一部分因散射現(xiàn)象而損失，使透射比減少，因而實(shí)測吸光度增加，便標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向吸光度軸彎曲，引起正偏離，故在光度法中應(yīng)避免溶液產(chǎn)生膠體或混濁。（4）由于溶液本身的化學(xué)反應(yīng)引起的偏離溶液中的吸光物質(zhì)常因解離、締合、形成新化合物或互變異構(gòu)等化學(xué)變化而改變其濃度，因而導(dǎo)致偏離朗伯—比爾定律。（3）介質(zhì)不均勻引起的偏離72A解離大部分有機(jī)酸堿的酸式、堿式對光有不同的吸收性質(zhì)，溶液的酸度不同，酸(堿)解離程度不同，導(dǎo)致酸式與堿式的比例改變，使溶液的吸光度發(fā)生改變。B絡(luò)合顯色劑與金屬離子生成的是多級絡(luò)合物，且各級絡(luò)合物對光的吸收性質(zhì)不同，例如在Fe(Ⅲ)與SCN-的絡(luò)合物中，F(xiàn)e(SCN)3顏色最深，F(xiàn)e(SCN)２＋顏色最淺，故SCN-濃度越大，溶液顏色越深，即吸光度越大。C締合例如在酸性條件下，CrO42-會締合生成Cr2O72-，而它們對光的吸收有很大的不同。在分析測定中，要控制溶液的條件，使被測組分以一種形式存在，以克服化學(xué)因素所引起的對朗伯－比爾定律的偏離。A解離大部分有機(jī)酸堿的酸式、堿式對光有不同的吸收性質(zhì)，738.3分光光度計(jì)及其基本部件

分光光度計(jì)按工作波長范圍分類，紫外、可見分光光度計(jì)應(yīng)用于無機(jī)物和有機(jī)物含量的測定，紅外分光光度計(jì)主要用于結(jié)構(gòu)分析。分光光度計(jì)又可分為單光束和雙光束兩類。722型分光光度計(jì)是數(shù)字顯示的單光束、可見分光光度計(jì)（recordingspectrophotometer）。分光光度計(jì)的基本部件有光源、單色器、比色皿、檢測器和顯示裝置。如圖８.４8.3分光光度計(jì)及其基本部件74示差吸光光度法課件751.光源

（lightsource）

在儀器工作的波長范圍內(nèi)，要求光源能發(fā)射足夠強(qiáng)度、穩(wěn)定且波長連續(xù)變化的復(fù)合光，即要求電源電壓保持穩(wěn)定，通常在儀器內(nèi)同時(shí)配有電源穩(wěn)壓器。在可見光區(qū)一般用6~12V鎢絲燈作為光源，其發(fā)出的連續(xù)光譜在360~800nm范圍內(nèi)。在紫外光區(qū)，用氫燈或氘燈為光源，它們能發(fā)射出185~375nm范圍的光。2.單色器（monochromator）單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。分為棱鏡和光柵。棱鏡（prism）：根據(jù)光的折射原理而將復(fù)合光色散為不同波長的單色光，然后再讓所需波長的光通過一個(gè)很窄的狹縫（slit）照射到吸收池1.光源（lightsource）76

上。由玻璃或石英制成。玻璃棱鏡用于可見光范圍，石英棱鏡則在紫外和可見光范圍均可使用。光柵（grating）是根據(jù)光的衍射和干涉原理將復(fù)合光色散為不同波長的單色光，然后再讓所需波長的光通過狹縫照射到吸收池上。它的分辨率比棱鏡大，可用的波長范圍也較寬。3.比色皿（coloritrough）比色皿也稱吸收池。用于盛放試液的容器。它是由無色透明、耐腐蝕、化學(xué)性質(zhì)相同、厚度相等的玻璃或石英制成的，按其厚度分為0.5cm，lcm，2cm，3cm和5cm。在可見光區(qū)測量吸光度時(shí)使用玻璃吸收池，紫外區(qū)則使用石英吸收池。使用比色皿時(shí)應(yīng)注意保持清潔、透明，避免磨損透光面。上。由玻璃或石英制成。玻璃棱鏡用于可見光范圍，石英棱鏡則在774.檢測器（detector）檢測器是接受從比色皿發(fā)出的透射光并轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行測量的。分為光電管和光電倍增管。光電管（phototube）：一個(gè)真空或充有少量惰性氣體的二極管。陰極是金屬做成的半圓筒，內(nèi)側(cè)涂有光敏物質(zhì)，陽極為一金屬絲。光電管依其對光敏感的波長范圍不同分為紅敏和紫敏兩種。紅敏光電管是在陰極表面涂銀和氧化銫，適用波長范圍為625~1000nm;紫敏光電管是陰極表面涂銻和銫，適用波長范圍為200~625nm。光電倍增管（photomultiplier）：由光電管改進(jìn)而成的，管中有若千個(gè)稱為倍增極的附加電極?？墒构饧ぐl(fā)的電流得以放大，一個(gè)光子約產(chǎn)生106~107個(gè)電子。它的靈敏度比光電管高200多倍。適用波長范圍為160~700nm。光電倍增管在現(xiàn)代的分光光度計(jì)中被廣泛采用。4.檢測器（detector）78５.顯示裝置

顯示裝置的作用是把放大的信號以吸光度A或透射比T的光度分析法的設(shè)計(jì)方式顯示或記錄下來。分光光度計(jì)常用的顯示裝置是檢流計(jì)、微安表、數(shù)字顯示記錄儀。５.顯示裝置798.4

分光光度法分析條件的選擇

1

顯色反應(yīng)（colorreaction）及條件選擇2測量誤差及測量條件的選擇8.4分光光度法分析條件的選擇

1顯色反應(yīng)（color80一.顯色反應(yīng)（colorreaction）及條件選擇１顯色反應(yīng)和顯色劑

待測物質(zhì)本身有較深的顏色，直接測定；待測物質(zhì)是無色或很淺的顏色，需要選適當(dāng)?shù)脑噭┡c被測離子反應(yīng)生成有色化合物再進(jìn)行測定，此反應(yīng)稱為顯色反應(yīng)，所用的試劑稱為顯色劑（colorreagent）2.顯色條件的選擇（1）顯色劑的用量M(被測組分)+R(顯色劑)=MR(有色絡(luò)合物)為使顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，需加入過量的顯色劑。但顯色劑不是越多越好。有些顯色反應(yīng)，顯色劑加人太多，反而會引起副反應(yīng)，對測定不利。在實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定顯色劑的用量。一.顯色反應(yīng)（colorreaction）及條件選擇81如圖8.5所示，（a）是最常見的情況，應(yīng)在平坦區(qū)選擇適當(dāng)濃度進(jìn)行測量；（b）也應(yīng)選擇在平坦區(qū)；（c）不出現(xiàn)平坦區(qū)，一般最好不采用這樣的顯色體系。如圖8.5所示，（a）是最常見的情況，應(yīng)在平坦區(qū)選擇適當(dāng)濃度82（2）溶液的酸度M+HR===MR+H+溶液的酸度對顯色反應(yīng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：A.顯色劑的平衡濃度和顏色B.影響被測金屬離子的存在狀態(tài)C.影響絡(luò)合物的組成在實(shí)際測定中，常常通過繪制pH與吸光度關(guān)系曲線確定適宜的pH范圍。（2）溶液的酸度83（3）顯色反應(yīng)時(shí)間有些顯色反應(yīng)瞬間完成，溶液顏色很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并在較長時(shí)間內(nèi)保持不變;有些顯色反應(yīng)雖能迅速完成，但有色絡(luò)合物的顏色很快開始褪色;有些顯色反應(yīng)進(jìn)行緩慢，溶液顏色需經(jīng)一段時(shí)間后才穩(wěn)定。制作吸光度-時(shí)間曲線確定適宜時(shí)間。（4）顯色反應(yīng)溫度顯色反應(yīng)大多在室溫下進(jìn)行。但是有些顯色反應(yīng)必需加熱至一定溫度完成。（5）溶劑有機(jī)溶劑降低有色化合物的解離度，提高顯色反應(yīng)的靈敏度。如在Fe(SCN)3的溶液中加入丙酮顏色加深。還可能提高顯色反應(yīng)的速率，影響有色絡(luò)合物的溶解度和組成等。（3）顯色反應(yīng)時(shí)間84（6）干擾及其消除方法

試樣中存在干擾物質(zhì)會影響被測組分的測定。例如干擾物質(zhì)本身有顏色或與顯色劑反應(yīng)，在測量條件下也有吸收，造成正干擾。干擾物質(zhì)與被測組分反應(yīng)或與顯色劑反應(yīng)，便顯色反應(yīng)不完全，也會造成干擾。干擾物質(zhì)在測量條件下從溶液中析出，便溶液變混濁，無法準(zhǔn)確測定溶液的吸光度。為消除以上原因引起的干擾，可采取以下幾種方法。a.控制溶液酸度b.加入掩蔽劑選取的條件是掩蔽劑不與待測離子作用，掩蔽劑以及它與干擾物質(zhì)形成的絡(luò)合物的顏色應(yīng)不干擾待測離子的測定。c.利用氧化還原反應(yīng)，改變干擾離子的價(jià)態(tài)d.利用校正系數(shù)e.用參比溶液消除顯色劑和某些共存有色離子的干擾。f.選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩLg.當(dāng)溶液中存在有消耗顯色劑的干擾離子時(shí)，可通過增加顯色劑的用量來消除干擾。h.分離以上方法均不奏效時(shí)，采用預(yù)先分離的方法。（6）干擾及其消除方法85例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，絡(luò)合物丁二酮肟鎳的最大吸收波長為470nm，但試樣中的鐵用酒石酸鈉掩蔽后，在470nm處也有一定吸收，干擾鎳的測定。為避免鐵的干擾，可以選擇波長520nm進(jìn)行測定，雖然測鎳的靈敏度有所降低，但酒石酸鐵不干擾鎳的測定。例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，86測量誤差及測量條件的選擇1.吸光度的測量和測量誤差a.調(diào)節(jié)檢測器零點(diǎn)，即儀器的機(jī)械零點(diǎn)，即檢流計(jì)上T=0或A=∞的端點(diǎn)。b.用參比溶液調(diào)節(jié)吸光度零點(diǎn)，又稱工作零點(diǎn)，即檢流計(jì)上T=100%或A=0的那一點(diǎn)。c.待測組分吸光度的測定：調(diào)好檢測器零點(diǎn)和吸光度零點(diǎn)后，就等于確定了檢測器T標(biāo)尺的兩個(gè)端點(diǎn)，此時(shí)把待測溶液推入光路，可直接讀出其相應(yīng)的T或A值。

測量誤差及測量條件的選擇87在吸光光度分析中，儀器測量不準(zhǔn)確也是誤差的主要來源。任何光度計(jì)都有一定的測量誤差。這些誤差可能來源于光源不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)條件偶然變動，讀數(shù)不準(zhǔn)確等。透射比很小或很大時(shí)，濃度測量誤差都較大，即光度測量最好選吸光度讀數(shù)在刻度尺的中間而不落兩端。待測溶液的透射比T在15%~65%之間，或使吸光度A在0.2~0.8之間，才能保證測量的相對誤差較小。當(dāng)A=0.434(或透射比T=36.8%)時(shí)，測量的相對誤差最小。在吸光光度分析中，儀器測量不準(zhǔn)確也是誤差的882.測量條件的選擇（１）測量波長的選擇為了使測定結(jié)果有較高的靈敏度，應(yīng)選擇被測物質(zhì)的最大吸收波長的光作為入射光，這稱為“最大吸收原則”（maximumabsorption）。選用這種波長的光進(jìn)行分析，不僅靈敏度高，且能減少或消除由非單色光引起的對朗伯-比爾定律的偏離。但是，在最大吸收波長處有其他吸光物質(zhì)干擾測定時(shí)，則應(yīng)根據(jù)入射光波長。（2）吸光度范圍的選擇從儀器測量誤差的角度來看，為使測量結(jié)果得到較高的準(zhǔn)確度，一般應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測試液的吸光度在0.2~0.8范圍內(nèi)?？赏ㄟ^控制溶液的濃度或選擇不同厚度的吸收池來達(dá)到目的。2.測量條件的選擇89(3)參比溶液的選擇利用參比溶液來調(diào)節(jié)儀器的零點(diǎn)，可消除由吸收池壁及溶劑對入射光的反射和吸收帶來的誤差，扣除干擾的影響。參比溶液選擇：a試液及顯色劑均無色，蒸餾水作參比溶液。b顯色劑為無色，被測試液中存在其他有色離子，用不加顯色劑的被測試液作參比溶液。c顯色劑有顏色，可選擇不加試樣溶液的試劑空白作參比溶液。d顯色劑和試液均有顏色，可將一份試液加入適當(dāng)掩蔽劑，將被測組分掩蔽起來，使之不再與顯色劑作用，而顯色劑及其他試劑均按試液測定方法加入，以此作為參比溶液，這樣就可以消除顯色劑和一些共存組分的干擾。(3)參比溶液的選擇90e改變加入試劑的順序，使被測組分不發(fā)生顯色反應(yīng)，可以此溶液作為參比溶液消除干擾。e改變加入試劑的順序，使被測組分不發(fā)生顯色反應(yīng)，可以此溶液91例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，絡(luò)合物丁二酮肟鎳的最大吸收波長為470nm，但試樣中的鐵用酒石酸鈉掩蔽后，在470nm處也有一定吸收，干擾鎳的測定。為避免鐵的干擾，可以選擇波長520nm進(jìn)行測定，雖然測鎳的靈敏度有所降低，但酒石酸鐵不干擾鎳的測定。例丁二酮肟光度法測鋼中鎳，928.5分光光度法的應(yīng)用1示差分光光度法2雙波長分光光度法弱酸和弱堿解離常數(shù)的測定絡(luò)合物組成的測定8.5分光光度法的應(yīng)用1示差分光光度法93一、示差吸光光度法（differential）1示差吸光光度法的原理

吸光光度法一般僅適用于微量組分的測定，當(dāng)待測定組分濃度過高或過低，會引起很大的測量誤差，導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。示差吸光光度法可克服這一缺