第十章吸光光度法

第十章吸光光度法第1頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三Al3+Cu2+KMnO4Ni2+Fe3+通過比較溶液顏色深淺而求得其濃度的分析方法稱為比色分析法第2頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三比色分析的基本依據(jù)是有色物質(zhì)對光的選擇性吸收作用。光吸收的本質(zhì)：第3頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三吸收光譜有原子吸收光譜和分子吸收光譜。原子吸收光譜是由原子（而不是分子）外層電子選擇性地吸收某些波長的電磁波而引起的，原子吸收分光光度法就是根據(jù)原子的這種性質(zhì)建立起來的。分子吸收光譜是分子軌道中外層電子吸收某一波長范圍的能量而引起的，通常吸收的是紫外及可見光部分。這種價電子躍遷而產(chǎn)生的分子光譜又稱為電子光譜。電子躍遷時必須伴有分子的振動和轉(zhuǎn)動能級的變化，所以分子光譜不是線光譜而是帶狀光譜。若用紅外光照射，不能引起電子的躍遷，只能引起振動和轉(zhuǎn)動能級的變化，這樣引起的吸收光譜稱為振動－轉(zhuǎn)動光譜或紅外光譜。它的吸收與分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，用于研究分子結(jié)構(gòu)。第4頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三電磁波波長范圍躍遷類型分析方法X-射線10-1-10nmK、L層電子X射線光譜法遠紫外光10-200nm中層電子真空紫外光度法近紫外光200-400nm價電子紫外光度法可見光400-750nm比色及可見光度法近紅外光0.75-2.5m分子振動紅外光譜法中紅外光2.5-50m第6頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)、吸光光度法概述吸光光度法是基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法，包括：比色分析法，可見光度法，紫外分光光度法，紅外分光光度法。第7頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三比色分析法和分光光度法特點:(1)、靈敏度高測定的最低濃度可達10-5~10-6mol/L，相當(dāng)于含量0.001~0.0001%的微量組分.(2)、準確度較高分光光度法的相對誤差為2~5%.(3)、操作簡便，測定速度快(4)、應(yīng)用廣泛第8頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)、吸光光度法的基本原理一、互補色光白光：復(fù)合光復(fù)合光單色光

單色器單色光1＋單色光2白光互補色光第9頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第11頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三白光第12頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第13頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、物質(zhì)的顏色和對光的選擇吸收(1)、光吸收程度最大處的波長，稱為最大吸收波長，常用λmax表示.(2)、光吸收曲線與物質(zhì)特性有關(guān)，這些特性客作為物質(zhì)定性鑒定的依據(jù).(3)、組成量度不同的同種物質(zhì)的溶液，在一定波長處吸光度隨溶液的組成量度增加而增大，這個特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù).第14頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三IoItIaIo=Ia+It+IrIr設(shè)入射光，吸收光，透射光和反射光的強度依次為Io，Ia，It，Ir，則他們之間的關(guān)系為:第三節(jié)光吸收的基本定律第15頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三一、朗伯定律溶液對光的吸收程度與液層厚度的成正比。第16頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、比耳定律溶液對光的吸收程度與濃度成正比。第17頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三K為比例常數(shù)，它與入射光的波長，有色物質(zhì)的性質(zhì)和溶液的溫度等因數(shù)有關(guān).上式表示當(dāng)一束平行單色光通過均勻的溶液時，溶液對光的吸收程度與溶液的組成量度和液層厚度的乘積成正比.這一定律稱為朗伯-比耳定律，也稱為光吸收定律.三、朗伯-比耳定律第18頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三四、透光率，吸光度，吸光系數(shù)，摩爾吸光系數(shù)當(dāng)液層厚度b的單位為cm，組成量度c的單位為g/L時，則常數(shù)K用a表示，它的單位為L·g-1·cm-1，a稱為吸光系數(shù).當(dāng)b的單位為cm，組成量度c的單位為mol/L時，則常數(shù)K用ε表示，它的單位為L·mol-1·cm-1，ε稱為摩爾吸光系數(shù).第19頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三摩爾吸光系數(shù)ε時有色物質(zhì)在一定波長下的特征常數(shù)，它可以衡量顯色反應(yīng)的靈敏度.ε值越大，表示該有色物質(zhì)對該波長光的吸收能力越強，顯色反應(yīng)越靈敏.第20頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第21頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)、吸光光度法的儀器部件一、目視比色法用肉眼比較被測溶液同標準溶液顏色深淺，以確定被測物質(zhì)含量的方法，稱為瑪納斯比色法.最常用的目視比色法是標準系列法.第22頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三標準系列法的優(yōu)點是儀器簡單，操作簡便，而且可在復(fù)合光下進行測定.其缺點是配制標準色階比較費時，由于某些有色溶液不夠穩(wěn)定，常?，F(xiàn)用現(xiàn)配.C1C2C3C4C5Cx第23頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、光電比色法與分光光度法(一)、基本原理和特點1、標準曲線法光度法與目視法比較，其優(yōu)點是:用光電池代替肉眼進行測量，消除了肉眼的主觀誤差，提高了分析結(jié)果的準確度.第24頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三2、比較法.第26頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三(二)光度計的基本部件一般光度計是由光源，濾光片，比色皿，光電池和檢流計等五大部件組成.第27頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三1、光源第28頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三2、單色器1、濾色片目前普遍使用的是國產(chǎn)型光電比色計，有三種配套的濾光片（紅色650，綠色530，藍色440）2、棱鏡

第29頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第30頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三3、光柵1000條/mm第31頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三3、比色皿(吸收池)第32頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三4、光電池或光電管第33頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第34頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三5、檢流計第35頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第36頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第37頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第38頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第39頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第40頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三(二)、分光光度計1、72型風(fēng)光光度計2、75型分光光度計第41頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三721型可見分光光度計特點：棱鏡單色器。T.A直讀。使用消光片，可供高含量比色測定。技術(shù)指標：波長范圍：360~800nm波長精度：±3nm(360~600nm)表面刻度：（T）0~100％（A）0~2第42頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第43頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三722型可見分光光度計特點：能在可見光譜區(qū)域內(nèi)對物質(zhì)作定性定量分析。采用光柵單色器、具有波長精度高，單色性好等優(yōu)點。采用3位LED數(shù)字顯示，T.A.C直讀。波長范圍：330－800nm波長準確度：±2nm第44頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第45頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三752型紫外可見分光光度計特點：采用全息閃耀光柵單色器，具有波長精度高，單色性好，雜散光低等優(yōu)點。能自動切換鎢鹵燈和氘燈。采用3位LED數(shù)字顯示，具有T.A.C直讀能。技術(shù)指標:波長范圍：200－800nm穩(wěn)定性：暗電流漂移0.5％(τ)3min第46頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第47頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三754型紫外可見分光光度計

特點:自動調(diào)整”0”和調(diào)整”100”具有超群的測量讀數(shù)重現(xiàn)性和穩(wěn)定性.由微處理機控制的打印機可作實時記錄.可使用直線回歸測量線,具有高準確度的濃度運算程序.第48頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三732型可見分光光度計自動調(diào)整“0”“100”，可直接消除比色皿配對誤差。測量讀數(shù)準確性高，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性佳。有濃度直讀，線性回歸，定時打印，GOTOλ以及光譜掃描等高級功能。第49頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三7230g型可見分光光度計自動調(diào)零、自動調(diào)滿度、自動建立線性方程、

τ、A、C自動切換，濃度直讀。比色室能放置100nm比色皿，并配有托架。具有自動調(diào)節(jié)的波長調(diào)整機構(gòu)，調(diào)整時無須打

開機殼。燈源采用固定電壓、靈敏度在全波長范圍內(nèi)由微機自動控制。第50頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇一、顯色反應(yīng)

Fe3++3NCS-=Fe(NCS)3(血紅色)應(yīng)用于比色分析的顯色反應(yīng)必須符合下列要求:(1)、顯色反應(yīng)的靈敏度要高.(2)、有色化合物組成要固定.(3)、有色化合物穩(wěn)定性要高.(4)、反應(yīng)選擇性要高.第51頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、顯色條件的選擇1、顯色劑用量第52頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、顯色條件的選擇2、溶液的酸度pHA第53頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、顯色條件的選擇3、顯色時間tminA第54頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、顯色條件的選擇4、顯色溫度T℃A第55頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第六節(jié)、吸光光度法的誤差及測量條件的選擇一、偏離朗伯-比耳定律所引起的誤差1、不同波長的入射光，有的物質(zhì)的吸光系數(shù)a是不同的.2、由于介質(zhì)不均勻而造成的.3、由于化學(xué)變化所致.第56頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、儀器測量誤差當(dāng)A=0.434時，測量值相對誤差最小.第57頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第58頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第59頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三三.測量條件的選擇1、入射光波長的選擇第60頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三2、吸光度讀數(shù)范圍的選擇T最小=0.368,A=-logT=0.434，第61頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三3、參比溶液的選擇(1)、當(dāng)試液，顯色劑及所用的其他試劑在測定波長處無吸收時，可用純?nèi)軇?或蒸餾水)作參比;(2)、如果顯色劑無吸收，而待測試液在此波長處有吸收，那么采用不加顯色劑的待測試液作參比溶液.(3)、如果顯色劑和待測試液均有吸收，可將一份試液，加入適當(dāng)?shù)难诒蝿⒋郎y組分掩蔽起來，使之不再與顯色劑反應(yīng)，然后按操作步驟加入顯色劑及其它試劑，以此作參比溶液.第62頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三試液顯色劑參比液無色無色蒸餾水有色無色不加顯色劑的試液有色無色(將被測組分掩蔽)顯色劑＋試液第63頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第64頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第七節(jié)、吸光光度法的應(yīng)用一、示差分光光度法在分光光度法中，當(dāng)被測組分含量高時，常常偏離朗伯-比耳定律.為了克服這一缺點，改用標準溶液代替空白溶液來調(diào)節(jié)儀器的100%透光度，以提高方法準確度.這種方法稱為示差分光光度法，簡稱為示差法.示差分光光度法與普通分光光度法在具體操作步驟上主要不同之處是:普通分光光度法采用試劑的空白溶液作參比溶液，而示差分光光度法則采用一個組成量度與試樣接近的標準溶液(組成量度已知)代替空白溶液作參比溶液，根據(jù)測得的吸光度進行含量計算.第65頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第66頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第67頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三第68頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、多組分的分析1.吸收曲線不重疊第69頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三2.吸收曲線單向重疊第70頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三3.吸收曲線雙向重疊第71頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三本章小結(jié)1．吸光光度法的原理知道朗伯╠比耳定律是吸光光度法的定量依據(jù)，掌握朗伯╠比耳定律的數(shù)學(xué)表達式及其意義，正確理解摩爾吸光系數(shù)的意義及單位，并會有關(guān)計算，掌握互補色光的原理和影響朗伯╠比耳定律偏離的因素。掌握吸收曲線在吸光光度分析中的作用。2．吸光光度法和測量條件的選擇了解各種吸光光度法的原理、特點、區(qū)別及應(yīng)用，掌握標準曲線的制作方法，并能根據(jù)標準曲線(工作曲線)計算分析結(jié)果。知道吸光光度法儀器的主要部件，掌握吸光光度法測量條件的選擇和儀器的測量誤差。3．顯色反應(yīng)了解顯色反應(yīng)，掌握顯色反應(yīng)的要求和顯色反應(yīng)條件。4．吸光光度法的應(yīng)用了解吸光光度法的應(yīng)用，掌握單一組分的測量方法。第72頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三綜合練習(xí)題：一、填空題：1．可見分光光度法主要用于對試樣溶液進行______________；以不同波長單色光作為入射光測得的某一溶液的吸光度為縱坐標，入射光波長為橫坐標作圖，所得曲線稱為_____________。2．為提高測定的準確度，溶液的吸光度應(yīng)調(diào)節(jié)在_____________范圍，這可通過控制溶液的_______和選用__________來實現(xiàn)。3．常用的參比溶液(空白溶液)有___________________、_______________和________________。4．當(dāng)溫度和溶劑種類一定時，溶液的吸光度與__________和____________成正比，這稱為___________________定律。5．摩爾吸光系數(shù)ε是物質(zhì)的___________________，其值越大，表明溶液對入射單色光_______________，測定的_____愈高。一般ε大于________________就可進行分光光度法測定。第73頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三二、是非題：1．分光光度法是根據(jù)溶液對光有選擇性吸收及朗伯－比耳定律對物質(zhì)進行定性和定量分析的一種方法。2．分光光度法靈敏度高，特別適用常量組分的測定。3．在分光光度分析中，吸光度愈大，測量的誤差愈小。4．當(dāng)溶液中無干擾物質(zhì)存在時，應(yīng)選擇波長為λmax的光作為入射光進行分光光度法測定。5．可見分光光度計使用的吸收池是用石英制造的。第74頁，共78頁，2023年，2月20日，星期三三、選擇題：1．符合比耳定律的有色溶液濃度改變時，其最大的吸收峰位置有何變化()

a、向長波移動

b、向短波移動

c、不改變，峰高也不改變