第十二章 光度分析

第十二章光度分析1第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三§12-1概述

光度分析：比色分析法和分光光度法。

分光光度法：在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為分光光度法。2第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三分光光度法的特點：靈敏度較高準確度高儀器設(shè)備簡單、操作簡便快速應(yīng)用廣泛3第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三§12-2物質(zhì)對光的選擇性吸收

一、光的基本性質(zhì)光是一種電磁波，具有波粒二象性。光是由光子流組成，光子的能量：E=h=hc/

（Planck常數(shù)：h=6.626×10-34J×S)光的波動性可用波長、頻率、光速c、波數(shù)（cm-1）等參數(shù)來描述：

=c4第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三白光(太陽光)：由各種單色光組成的復(fù)合光可見光區(qū)：400-760nm紫外光區(qū)：近紫外區(qū)200-400nm

遠紫外區(qū)10-200nm（真空紫外區(qū)）5第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三二、物質(zhì)對不同波長光的吸收特性單色光：單波長的光(由具有相同能量的光子組成)互補色光：兩種顏色的光按適當?shù)膹姸缺然旌峡沙砂坠?，則這兩種光稱為互補色光。

如綠光和紫光互補，藍光和黃光互補物質(zhì)呈吸收光的互補色光的顏色6第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三物質(zhì)的顏色

物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生的。7第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三光的互補：藍黃8第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三

光吸收曲線

用不同波長的單色光照射某一物質(zhì)測定吸光度，以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標，繪制曲線，描述物質(zhì)對不同波長光的吸收能力。9第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三KMnO4溶液的吸收曲線（KMnO4:a<b<c<d）10第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三

吸收曲線討論：定性分析的依據(jù)：不同物質(zhì)由于其組成和結(jié)構(gòu)不同，其吸收曲線的形狀和λmax也不相同；不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax不變。定量分析的依據(jù)：同一種物質(zhì)，在一定波長下的吸光度A隨濃度的增加而增加。在λmax處吸光度A的差異最大。11第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三§12-3光的吸收定律一、朗伯—比耳定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。A∝b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。A∝c12第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三13第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三I0

：入射光強度；It：透射光強度；14第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三朗伯－比爾定律的數(shù)學表達式：b：液層厚度(光程長度)，常以cm為單位；k：比例常數(shù)；c：物質(zhì)濃度。15第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三

朗伯-比耳定律：當平行單色光通過均勻的吸光物質(zhì)溶液時,溶液的吸光度與溶液濃度和液層厚度的乘積成正比。朗伯-比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測定的依據(jù)。廣泛地應(yīng)用于紫外光、可見光、紅外光區(qū)的吸收測量，也適用于原子吸收測量。16第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三例已知透光率為10％，求吸光度。

A＝－lgT＝－lg0.1＝1.0例已知吸光度為1.0，求透光率。

T＝10－A＝10－1.0＝0.10

17第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三b：以cm為單位；濃度c單位g·L-1

。A＝abc

a：吸光系數(shù)，單位L·g-1·cm-1

。二、吸光系數(shù)、摩爾吸光系數(shù)b：以cm為單位；濃度c單位mol·L-1

；A＝εbcε：摩爾吸光系數(shù)，單位L·mol-1·cm-1。18第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三

ε與a的關(guān)系ε=M?a

（M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量）摩爾吸光系數(shù)ε(L·mol-1·cm-1)在數(shù)值上等于濃度為1mol·L-1、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。

吸光系數(shù)a(L·g-1·cm-1)相當于濃度為1g·L-1，液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。19第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三比吸光系數(shù)(specificabsorptivity)指濃度0.01g/mL,b為1cm時的吸光度值。用E1cm1%表示，單位mL/g·cm。E1cm1%＝10·a=10ε/M20第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三例1一含F(xiàn)e2＋溶液濃度為0.5mg/L，用鄰二氮菲顯色測定，吸收池厚度為兩厘米，在508nm處測得吸光度為0.19，求摩爾吸光系數(shù)和比吸光系數(shù)。21第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三摩爾吸光系數(shù)ε的討論（1）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)。（2）同一物質(zhì)在不同波長下的ε值不同。（3）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，測定該物質(zhì)的靈敏度越高。22第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三三、桑德爾靈敏度（S）定義：產(chǎn)生0.001吸光度時，單位截面積（cm2）光程內(nèi)所含吸光物質(zhì)的質(zhì)量。單位（μg/cm2）S越小，顯色反應(yīng)靈敏度越高。23第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三（一）物理性因素（二）化學性因素。四、偏離朗伯—比耳定律的原因24第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三（一）物理性因素（1）入射光為非單色光。朗伯—比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對朗伯—比耳定律的正或負偏離。25第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三(2)朗伯-比耳定律只適用于稀溶液。朗伯-比耳定律假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用，這種假定只有在稀溶液時才基本符合。當溶液濃度較大時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合、離解、互變異構(gòu)等相互作用，直接影響了對光的吸收。26第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三(二)化學性因素27第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三§12-4吸光度的測量一、分光光度計的基本組成光源單色器樣品室檢測器顯示28第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三29第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三

1．光源鎢燈320～2500nm可見光區(qū)氘燈190～400nm紫外光區(qū)2．單色器將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出任一波長單色光的光學系統(tǒng)。核心器件為：棱鏡或光柵30第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三

3.樣品室

吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。紫外區(qū)須用石英池，可見區(qū)用玻璃池。

4.檢測器

光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。

5.信號顯示記錄系統(tǒng)

檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結(jié)果處理。31第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三32第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三二、吸光光度測量條件的選擇（一）選擇適當?shù)娜肷洳ㄩL一般應(yīng)該選擇λmax為入射光波長。（二）選擇適當?shù)膮⒈热芤合粘乇砻婕叭芤簩θ肷涔獾姆瓷浜臀諑淼恼`差。33第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三參比溶液的選擇一般遵循以下原則：⑴當待測組分、顯色劑及其他試劑均無色，用純?nèi)軇ㄋ?作參比溶液；⑵當顯色劑無色，而待測試液有色，用“試樣空白”(不加顯色劑)作參比溶液；34第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三⑶當顯色劑或其它試劑有色，而試液本身無色，用“試劑空白”(不加試樣溶液)作參比溶液；⑷平行操作空白35第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三（三）控制適宜的吸光度讀數(shù)范圍誤差表示：Δc/c=（0.434/TlgT）ΔT

濃度測量值的相對誤差（Δc/c）不僅與儀器的透光度誤差ΔT有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)T的值也有關(guān)。36第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三最佳讀數(shù)范圍與最佳值T在10%～70%濃度相對誤差較小，最佳讀數(shù)范圍。用儀器測定時應(yīng)盡量使溶液透光度值在T%=10～70%(吸光度A=0.15～1.0)。相對誤差最小

Tmin＝36.8%,Amin＝0.43437第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三§12-5顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇一、對顯色反應(yīng)的要求1、選擇性好2、靈敏度高3、生成物穩(wěn)定4、顯色劑在測定波長處無明顯吸收38第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三二、顯色條件的選擇1.顯色劑用量：選擇曲線變化平坦處作為顯色條件。吸光度與顯色劑用量關(guān)系曲線cRcRcRAAA39第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三2.溶液的pH值選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應(yīng)的pH范圍。pHA3.顯色時間與溫度顯色反應(yīng)一般在室溫下進行，有的反應(yīng)需加熱，應(yīng)通過實驗找出適宜的溫度范圍。40第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三三、干擾的消除1.加入掩蔽劑2.選擇適當?shù)娘@色反應(yīng)條件3.選擇適宜的波長4.分離干擾離子

41第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三四、常用顯色劑分類：無機顯色劑和有機顯色劑，常用有機顯色劑。有機顯色劑可以同金屬離子形成穩(wěn)定的有特征顏色的螯合物，靈敏度高。常用的有：鉻天菁S、偶氮胂Ⅲ、鄰菲羅林、二硫腙。42第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三§12-6分光光度法的定量方法一、標準曲線法0.20.80.40.6A012

345C/mg·L-143第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三二、標準對比法44第44頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三三、多組分的同時測定

45第45頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三Aλ1=εaλ1bCa＋εbλ1bCb

Aλ2=εaλ2bCa＋εbλ2bCb

AAλλλ1