第九章吸光光度法

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1.與化學(xué)分析法相比，吸光光度法的主要特點是什么？

答：①靈敏度高②儀器設(shè)備簡單，操作簡便，快速③確鑿度較高④應(yīng)用廣泛2.何謂復(fù)合光、單色光、可見光和互補色光？白光與復(fù)合光有何區(qū)別？答：⑴復(fù)合光指由不同單色光組成的光；

單色光指其處于某一波長的光；

可見光指人的眼睛所能感覺到的波長范圍為400-750nm的電磁波；

將兩種適當(dāng)顏色的光依照一定的強度比例混合若可形成白光，它們稱為互補色光；⑵白光是是一種特別的復(fù)合光，它是將各種不同顏色的光按一定的強度比例混合而成有復(fù)合光。

3.簡述朗伯-比爾定律成立的前提條件及物理意義，寫出其數(shù)學(xué)表達式。

答：確定前提為：①入射光為平行單色光且垂直照射；②吸光物質(zhì)為均勻非散射體系；③吸光質(zhì)點之間無相互作用；④輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收過程，無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。

其物理意義如下：當(dāng)一束單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時，其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度b成正比。其數(shù)學(xué)表達式為：A?lgI0It?lg1?KbcT4.摩爾吸收系數(shù)κ在光度分析中有什么意義？如何求出κ值？κ值受什么因素的影響？答：⑴摩爾吸光系數(shù)κ在光度分析中的意義：當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度為1mol/L和吸收層厚度為1cm時，吸光物質(zhì)對某波長光的吸光度。

(2)在吸光物質(zhì)的濃度適合低時，測其吸光度A，然后根據(jù)??A計算而求得。bc(3)κ值受入射光的波長，吸光物質(zhì)的性質(zhì)、溶劑、溫度、溶液的組成、儀器靈敏度等因素的影響。

5.何謂吸光度和透射比，兩者的關(guān)系如何？

答：吸光度A是指入射光強度I0與透射光強度It的比值的對數(shù)值。

透射比T是指透射光強度It與入射光強度I0的比值。

兩者的關(guān)系如下：A?lgI01?lgItT6.在光度法測定中引起偏離朗伯-比爾定律的主要因素有那些？如何消除這些因素的影響？

答：⑴物理因素：①非單色光引起的偏離②非平行入射光引起的偏離③介質(zhì)不均勻引起的偏離。

⑵化學(xué)因素：①溶液濃度過高引起的偏離②化學(xué)反應(yīng)引起的偏離。

消除這些影響的方法：采用性能較好的單色器采用平行光束進行入射，改造吸光物質(zhì)使之為均勻非散射體系，在稀溶液進行，控制解離度不變，參與過量的顯色劑并保持溶液中游離顯色劑的濃度恒定。

7.分光光度計的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？

答：分光光度計的主要部件有：光源、單色器、吸收池、檢測系統(tǒng)、信號顯示系統(tǒng)。

光源能提供具有足夠發(fā)射強度、穩(wěn)定且波長連續(xù)變化的復(fù)合光。單色器的作用是從光源發(fā)出的復(fù)合光中分出所需要的單色光。

吸收池是用于盛裝參比溶液、試樣溶液的器皿。

檢測系統(tǒng)是利用光電效應(yīng)把通過吸收池后的透射光變成與照射光強度成正比的光電流，再進行測量。

信號顯示系統(tǒng)的作用是檢測光電流強度的大小，并以一定的方式顯示或記錄下來。8.吸收光譜曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線的實際意義是什么？如何繪制這種曲線？答：吸收光譜曲線是吸光光度法選擇測量波長的依椐，它表示物質(zhì)對不同波長光吸收能力的分布狀況。由于每種物質(zhì)組成的特性不同決定了一種物質(zhì)只吸收一定波長的光，所以每種物質(zhì)的吸收光譜曲線都有一個最大吸收峰，最大吸收峰對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長，在最大吸收波優(yōu)點測量吸光度的靈敏度最高。在光度分析中，都以最大吸收波長的光進行測量。吸收光譜曲線的繪法：在選定的測定條件下，配制適當(dāng)濃度的有色溶液和參比溶液，分別注入吸收池中，讓不同波長的單色光依次照射此吸光物質(zhì)，并測量此物質(zhì)在每一波優(yōu)點對光吸收程度的大?。ㄎ舛龋?，以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，即可得。標(biāo)準(zhǔn)曲線是微量分析常用的一種定量分析方法。在一定的測定條件和濃度范圍內(nèi)，吸光度與溶液之間有線性關(guān)系，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，一般可得一條通過坐標(biāo)原點的直線，即工作曲線。利用工作曲線進行樣品分析時，十分便利。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪法：首先在一定條件下配置一系列具有不同濃度吸光物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液（稱標(biāo)準(zhǔn)系列），然后在確定的波長和光程等條件下，分別測量系列溶液的吸光度，繪制吸光度-濃度曲線，即為標(biāo)準(zhǔn)曲線。

9.吸光光度法測定對顯色反應(yīng)有何要求？從哪些方面來考慮顯色反應(yīng)的條件？

答：要求：選擇性要好、靈敏度要高、對比度要大、有色化合物要穩(wěn)定、組成要恒定，顯色反應(yīng)的條件要易于控制。

考慮顯色反應(yīng)的條件為：顯色劑的用量；溶液的酸度；時間和溫度；有機溶劑和表面活性劑；共存離子的干擾及消除。

10.溶液的酸度對顯色反應(yīng)的影響表現(xiàn)在哪些方面？如何選擇和確定最適合的酸度？

答：溶液的酸度對顯色反應(yīng)的影響表現(xiàn)在以下幾個方面：對被測物質(zhì)存在狀態(tài)的影響；對顯色劑濃度和顏色的影響；對絡(luò)合物組成和顏色的影響。

選擇和確定最適合酸度的方法是：固定被測組分.顯色劑和其它試劑的濃度，配成一系列酸度不同的顯色溶液，測量其吸光度，繪制吸光度—酸度曲線，曲線中吸光度最大且恒定的酸度區(qū)間即為顯色反應(yīng)適合的酸度范圍。

11.為了提高測量結(jié)果的確鑿程度，應(yīng)當(dāng)從哪些方面選擇或控制光度測量的條件？

答：1、選擇適合的入射波長。一般為最大吸收波長，假使有干擾時，可選擇用靈敏度較低，但能避開干擾的入射波長。

2、控制確鑿的讀數(shù)范圍。一般控制在0.15-0.80，為此，可通過控制試樣的稱量、稀釋或濃縮試樣、改變吸收池的厚度。3、、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤骸?/p>

12.為什么示差光度可以提高測定高含量組分的確鑿度？

答：應(yīng)用差示光度法測定高含量組分時，由于利用稍低于試樣溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，所測試樣溶液的吸光度則是標(biāo)準(zhǔn)參比溶液和試樣溶液濃度之差的吸光度，即兩溶液吸光度之差與兩溶液濃度之差成正比：ΔA=κΔC=κ(Cx-Cs)

由于C比ΔC大得多，故測定C的誤差就比ΔC的誤差小得多。

示差光度可以提高測定高含量組分的確鑿度的原因，是由于用稍低于試樣溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，調(diào)理T%為100%時，相當(dāng)于把光度計讀數(shù)標(biāo)尺進行了擴展。13.簡述用摩爾比法測定絡(luò)合物絡(luò)合比的原理。

答：在一定的條件下，假設(shè)金屬離子M與絡(luò)合劑R發(fā)生以下顯色反應(yīng)（略去離子電荷）：

M+nR=MRn

為了測定絡(luò)和比n，可固定金屬離子的濃度CM，改變絡(luò)和劑的濃度CR，配置一系列CR/CM不同的顯色溶液。在絡(luò)和物的?ma.x處，采用一致的比色皿測量各溶液的吸光度，并對CR/CM作圖。在顯色反應(yīng)尚未進行完全階段，此時CR/CM24．某一光度計的讀數(shù)誤差為0.005，當(dāng)測量的透射比分別為9.5﹪及90﹪時，計算濃度測量的相對誤差各為多少？

解：光度計的讀數(shù)誤差為dT=0.005，T為透光率。

根據(jù)朗伯-比爾定律，濃度的相對誤差

Er=

dC0.434dT?100%??100%CTlgT當(dāng)T為9.5%時Er=

dC0.434dT0.434?0.005?100%=?100%=?100%=-2.2%CTlgT9.5%?lg9.5%當(dāng)T為90%時Er=

dC0.434dT0.434?0.005?100%=?100%=?100%=-5.2%CTlgT90%lg90%答：濃度測量的相對誤差分別為-2.2%和-5.2%。

25．某吸光物質(zhì)X的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、為1.0×10-3mol·L-1，其吸光度A=0.699。一含X的試夜在同一條件下測量的吸光度為A=1.000。假使以上述標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，試計算：（1）試夜的吸光度為多少？

（2）用兩種方法測得的T值各為多少？

解：試液的吸光度Af=AX-AS=1.000-0.699=0.301

一般方法下，測得的標(biāo)準(zhǔn)溶液Ts=10-A=10-0.699=20%

Tx?10?Ax?10?1?10%

用示差法測得的Ts=100%Tx?10?Af?10?0.301?50%

26．在Zn2++2Q2-→ZnQ22-顯色反應(yīng)中，螯合劑濃度超過陽離子濃度40倍以上時，可以認(rèn)為Zn2+全部生成ZnQ22-。當(dāng)Zn和Q2+的濃度分別為8.00×10-4mol·L-1和4.000×10-2mol·L-1時，在選定波長下用1cm吸收池測量的吸光度為0.364。在同樣條件下測量cZn=8.00×10-4mol·L-1，cQ=2.10×10-3mol·L-1的溶液時，所得吸光度為0.273。求此絡(luò)合物的形成常數(shù)。解：依題意得；當(dāng)螯合劑的濃度超過陽離子40倍以上時，Zn2+全部轉(zhuǎn)化為ZnQ22-，

當(dāng)A1=0.364時

CQ2?CZn2?4.00?10?2??50?40?48.00?10?4?22?2?故在CZn2??8.00?10,CQ2??4.00?10時，Zn全部轉(zhuǎn)化為ZnQ2

?4即CZnQ2??8.00?10(mol/L)

2當(dāng)A2=0.273時

CQ2?CZn2?2.10?10?3??40?48.00?10故Zn2+未完全轉(zhuǎn)化為ZnQ22-，根據(jù)A=κbc有

A1CZnQ2?2?A2C'2?ZnQ2

即C'ZnQ2??2A20.273CZnQ2???8.00?10?4?6.00?10?4(mol/L)

2A10.364則溶液中剩余的CZn2??8.00?10?4?6.00?10?4?2.00?10?4(mol/L)

CQ2??2.10?10?3?2?6.00?10?4?9.00?10?4(mol/L)

再根據(jù)Zn2++2Q2-

ZnQ22-

K平衡?CZnQ2?2CZn2?CQ2?26.00?10?46??3.70?10?4?422.00?10?(9?10)波長/nm440590440590440590吸收池厚度/cm111111吸光度0．6830．1390.1060.4701.0220.41427．有以下一組數(shù)據(jù)，求未知液中A與B的濃度。吸光物質(zhì)濃度/mol.L-15．00×10-48.00×10-5ABA+B未知解：設(shè)A、B在440nm時的摩爾吸光系數(shù)分別為?A1、?B1

?A1=

AA1bcAAB1bcB?0.683=1.366×103?41?5.00?100.1063?1.325?10?51?8.00?10?B=

1?在??590nm時，A、B、k的分別為kA2、kB2

kA2=

AA2bcA?AB20.1390.47023

=2.78×10==5.875×10k?B?4?52bCB1?8.00?105.00?10?1兩中溶液混合時A1=?A1×b×cA+?B1×b×cBA2=?A2×b×cA+?B2b×cB

1.022=1.366×103×1×cA+1.325×103×1×cB0.414=2.78×102×1×cA+5.875×103×1×cB

代入以上數(shù)據(jù)，解得cA=7.12×10-4mol·L-1cB=3.69×10-5mol·L-128．2-硝基-4-氯酚為一有機弱酸，確鑿稱取三份一致量的該物質(zhì)置于一致體積的三種不同介質(zhì)中，配制成三份試夜，在25oC與427nm處測量各自的吸廣度。在0.1mol·L-1HCl介質(zhì)中該酸不解離，其吸光度為0.062；在pH=6.22的緩沖溶液中吸光度為0.356在0.01mol·L-1NaOH介質(zhì)中該酸完全解離，其吸光度為0.855計算25oC時該的解離常數(shù)。

解：由酸堿解離常數(shù)公式：pKa?pH?lgA?AB?AHB?A

其中，AB-、AHB分別是以B-、HB型體存在時的吸光度，A為在pH時的吸光度。在此題

中：

AAB=0.062，AB-=0.855pH時的吸光度A=0.356∴pKa?pH?lg=6.22+lg=6.48

解之得：Ka=3.31?10

-7

A?AB?AHB?A

0.356?0.855

0.