吸光光度法-物質(zhì)對光的選擇性吸收課件

第十章吸光光度法

原理：基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法。

包括：可見吸光光度法、紫外-可見吸光光度法和紅外光譜法等。

特點(diǎn)：

1.靈敏度高一般可達(dá)1-10-3%的微量組分。對固體試樣一般可測到10-4%。如果對被測組分事先加以富集，靈敏度還可以提高1-2個數(shù)量級。

1謝謝您的觀賞2019-9-2

2.準(zhǔn)確度較高一般吸光光度法的相對誤差為2-5%，其準(zhǔn)確度雖不如滴定分析法及重量法，但對微量成分來說，還是比較滿意的。

3.操作簡便，測定速度快

4.應(yīng)用廣泛幾乎可以測定所有的無機(jī)離子和有機(jī)化合物。2謝謝您的觀賞2019-9-2第一節(jié)物質(zhì)對光的選擇性吸收一、光的基本性質(zhì)波長、頻率與速度之間的關(guān)系為：E=hν=hc/λh：普朗克常數(shù)，其值為6.63×10-34J·s二、物質(zhì)對光的選擇性吸收

1.固體物質(zhì)如果物質(zhì)對各種波長的光完全吸收，則呈現(xiàn)黑色；如果完全反射，則呈現(xiàn)白色；如果對各種波長的光吸收程度差不多，則呈現(xiàn)灰色；如果物質(zhì)選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種物質(zhì)的顏色就由它所反射或透過光的顏色來決定。

3謝謝您的觀賞2019-9-2

對溶液來說，溶液呈現(xiàn)不同的顏色，是由于溶液中的分子或離子選擇性的吸收某種顏色的光所引起的。如果各種顏色的光透過程度相同，這種物質(zhì)就是無色透明的。如果只讓一部分波長的光透過，其他波長的光被吸收，則溶液就呈現(xiàn)的是與它吸收的光成互補(bǔ)色的顏色。（三）吸收曲線（吸收光譜）以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得到的一條吸光度隨波長變化的曲線。4謝謝您的觀賞2019-9-2

KMnO4溶液的吸收曲線濃度:a<b<c<d

5謝謝您的觀賞2019-9-2第二節(jié)光吸收的基本定律一、朗伯-比耳定律（一）朗伯-比耳定律的推導(dǎo)

使用條件：1.平行單色光2.垂直照射3.均勻、非散射的介質(zhì)（固體、液體或氣體）

I0：入射光的強(qiáng)度；Ia：吸收光的強(qiáng)度；

It：透過光的強(qiáng)度；Ir：反射光的強(qiáng)度

I0＝Ir+Ia+It

logI0/I=Kbc令：A=logI0/I

A=KbC

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A：吸光度，K：比例常數(shù)

I/I0：為透光率，用T表示。

A=lg1/T（二）吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度

1.吸收系數(shù)

(1)吸收系數(shù)ac的單位為g/L，b的單位為cm時(shí),K用a表示，稱為吸收系數(shù)，其單位為L/g·cm，這時(shí)朗伯-比耳定律變?yōu)椋篈＝abc

(2)摩爾吸收系數(shù)κ

c的單位為mol/L，b的單位為cm，κ表示，稱為摩爾吸收系數(shù)，其單位為L/mol·cm。

A＝κbc

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2.

桑德爾靈敏度（μg·cm-2）

定義：當(dāng)光度儀器的檢測極限為A=0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢出的吸光物質(zhì)的最低質(zhì)量。8謝謝您的觀賞2019-9-23.標(biāo)準(zhǔn)曲線

繪制：配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在一定條件下進(jìn)行測定。然后以吸光度為縱坐標(biāo)，以濃度為橫坐標(biāo)作圖。

應(yīng)用：曲線的斜率為κb，由此可得到摩爾吸收系數(shù)κ；也可根據(jù)未知液的Ax,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出未知液的濃度cx。二、引起偏離朗伯-比耳定律的原因(一)物理因素1.單色光不純所引起的偏離2.非平行入射光引起的偏離

9謝謝您的觀賞2019-9-23．介質(zhì)不均勻性引起的偏離（二）化學(xué)因素1．溶液濃度過高引起的偏離當(dāng)溶液濃度較高時(shí)，吸光物質(zhì)的分子或離子間的平均距離減小，從而改變物質(zhì)對光的吸收能力。濃度增加，相互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致在高濃度范圍內(nèi)摩爾吸收系數(shù)不恒定而使吸光度與濃度之間的線性關(guān)系被破壞。2.化學(xué)變化所引起的偏離溶液中吸光物質(zhì)常因解離、締合、形成新的化合物或在光照射下發(fā)生互變異構(gòu)等，從而破壞了平衡濃度與分析濃度之間的正比關(guān)系。10謝謝您的觀賞2019-9-2第三節(jié)吸光光度法的儀器一、基本部件

光源單色器（分光系統(tǒng)）吸收池檢測系統(tǒng)和信號顯示系統(tǒng)（一）光源常用的光源為6-12伏低壓鎢絲燈，光源具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。11謝謝您的觀賞2019-9-2（二）單色器（分光系統(tǒng)）單色器由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件、聚焦鏡和出射縫組成。（三）吸收池（比色皿）比色皿為長方形，也有圓柱形的。一般厚度為0.5、1、2和3厘米。（四）檢測系統(tǒng)(又叫光電轉(zhuǎn)化器)

常用的是硒光電池，對于波長為500-600nm的光線最靈敏。而對紫外線，紅外線則不能應(yīng)用。光電管和光電倍增管用于較精密的分光光度計(jì)中。具有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點(diǎn)。

12謝謝您的觀賞2019-9-2

（五）信號顯示系統(tǒng)現(xiàn)代分光光度計(jì)采用數(shù)字電壓表、函數(shù)記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)處理臺等。二、吸光度的測量原理通過轉(zhuǎn)換器將測得的電流或電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的吸光度A。測定步驟：

1．調(diào)節(jié)檢測器零點(diǎn)，即儀器的機(jī)械零點(diǎn)。

2．應(yīng)用不含待測組分的參比溶液調(diào)節(jié)吸光零點(diǎn)。

3.待測組分吸光度的測定。13謝謝您的觀賞2019-9-2三、分光光度計(jì)的類型（721、722、751型）(一)單光束分光光度計(jì)

原理：由光源(鎢絲燈或氫燈)發(fā)出的光線由反射鏡反射，使光線經(jīng)狹縫的下半部，經(jīng)準(zhǔn)光鏡進(jìn)入單色器棱鏡色散底，由準(zhǔn)光鏡將光聚焦于狹縫上半部而射出，經(jīng)液槽照射于光電管上。(二)雙光束分光光度計(jì)14謝謝您的觀賞2019-9-2第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇一、顯色反應(yīng)及其條件的選擇（一）顯色反應(yīng)和顯色劑

1.顯色反應(yīng)將試樣中被測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)。顯色反應(yīng)：絡(luò)合反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)選擇顯色反應(yīng)應(yīng)注意的:(1)選擇性要好(2)靈敏度要高(3)對比度要大(4)有色化合物的組成要恒定,化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定(5)顯色反應(yīng)的條件要易于控制。15謝謝您的觀賞2019-9-22.顯色劑(1)無機(jī)顯色劑(2)有機(jī)顯色劑（二）顯色反應(yīng)條件的選擇

1.顯色劑的用量

M+R=MR(被測組分)(顯色劑)(有色化合物)2.溶液的酸度

(1)酸度對被測物質(zhì)存在狀態(tài)的影響

(2)酸度對顯色劑濃度和顏色的影響

(3)對絡(luò)合物組成和顏色的影響

16謝謝您的觀賞2019-9-2

3.時(shí)間和溫度

4.有機(jī)溶劑和表面活性劑（1）溶劑影響絡(luò)合物的離解度（2）溶劑改變絡(luò)合物顏色（3）溶劑影響顯色反應(yīng)的速度

5.共存離子的干擾及消除

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消除干擾的主要措施：（1）控制酸度（2）加入掩蔽劑（3）采用萃取光度法（4）在不同波長下測定兩種顯色配合物的吸光度,對它們進(jìn)行同時(shí)測定。（5）尋找新的顯色反應(yīng)（6）分離干擾離子此外，還可以通過選擇適當(dāng)?shù)臏y量條件，消除干擾離子的影響。

18謝謝您的觀賞2019-9-2二、吸光光度法的測量誤差及測量條件的選擇

（一）儀器測量誤差主要是指光源的發(fā)光強(qiáng)度不穩(wěn)定，光電效應(yīng)的非線性，電位計(jì)的非線性、雜散光的影響、濾光片或單色器的質(zhì)量差(譜帶過寬)，比色皿的透光率不一致，透光率與吸光度的標(biāo)尺不準(zhǔn)等因素。透射比讀數(shù)誤差ΔT（絕對誤差）與T本身大小無關(guān)，對于一臺給定儀器基本上是常數(shù)，一般在0.002-0.01之間，僅與儀器本身的精度有關(guān)19謝謝您的觀賞2019-9-2

20謝謝您的觀賞2019-9-2（二）測量條件的選擇

1.測量波長的選擇

“吸收最大，干擾最少”原則

2.吸光度范圍的控制吸光度在0.15-0.80之間

3.參比溶液的選擇（1）當(dāng)試液、試劑、顯色劑均無色時(shí)，可用蒸餾水作參比液。（2）試劑和顯色劑均無色時(shí)，而樣品溶液中其他離子有色時(shí)，應(yīng)采用不加顯色劑的樣品溶液作參比液。（3）試劑和顯色劑均有顏色時(shí)，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，然后把顯色劑、試劑均按操作手續(xù)加入，以此做參比溶液。

21謝謝您的觀賞2019-9-2

第五節(jié)吸光光度法的應(yīng)用

一、定量分析（一）單組分的測定1.一般方法

A-c標(biāo)準(zhǔn)曲線法2.示差法：以濃度比試液cx稍小的標(biāo)準(zhǔn)溶液cs作參比，然后再測定試液的吸光度。

As=-lgTs=κbcsAx=-lgTx=κbcx

實(shí)際測得吸光度Af為

Af=Ax-As=κb(cx-cs)=κbΔc

cx=cs+Δc

示差法相對普通光度法提高測量準(zhǔn)確度的原因是擴(kuò)展了讀數(shù)標(biāo)尺。

22謝謝您的觀賞2019-9-2(二)多組分的同時(shí)測定同時(shí)測定一種試樣中的多種組分的基礎(chǔ)是吸光度具有加合性，即總吸光度為各個組分吸光度的總和。二、絡(luò)合物組成和酸堿離解常數(shù)的測定（一）絡(luò)合物組成的測定

1.摩爾比法設(shè)絡(luò)合反應(yīng)為M+nR＝MRn23謝謝您的觀賞2019-9-2

固定金屬離子M的濃度，逐漸增加絡(luò)合劑的濃度。得到[R]／[M]為1，2，3……的一系列溶液測定其吸光度，繪制曲線，用作圖法求得絡(luò)合比。24謝謝您的觀賞2019-9-22.等摩爾連續(xù)變化法保持溶液中cM+cR為常數(shù)，連續(xù)改變cR/cM配制出一系列溶液。分別測量吸光度A，以A對cM/(cM+cM)作圖，曲線折點(diǎn)對應(yīng)的cR/cM值就等于絡(luò)合比n。適用于絡(luò)合比低、穩(wěn)定性較高的絡(luò)合物。

25謝謝您的觀賞2019-9-2（二）酸堿離解常數(shù)的測定設(shè)有一元弱酸HB，按下式離解：

HB=H++B-Ka=[B-][H+]/[HB]配制三種分析濃度c=[HB]+[B-]