鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵

./分光光度法測鐵含量一、實驗目的⒈學習確定實驗條件的方法,掌握鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵的方法原理；⒉掌握721型分光光度計的使用方法,并了解此儀器的主要構造。二、實驗原理⒈確定適宜的條件的原因：在可見光分光光度法的測定中,通常是將被測物與顯色劑反應,使之生成有色物質,然后測其吸光度,進而求得被測物質的含量。因此,顯色條件的完全程度和吸光度的測量條件都會影響到測量結果的準確性。為了使測定有較高的靈敏度和準確性,必須選擇適宜的顯色反應條件和儀器測量條件。通常所研究的顯色反應條件有顯色溫度和時間,顯色劑用量,顯色液酸度,干擾物質的影響因素與消除等,但主要是測量波長和參比溶液的選擇。對顯色劑用量和測量波長的選擇是該實驗的內容。⒉如何確定適宜的條件：條件試驗的一般步驟為改變其中一個因素,暫時固定其他因素,顯色后測量相應溶液吸光度,通過吸光度與變化因素的曲線來確定適宜的條件。⒊本試驗測定工業(yè)鹽酸中鐵含量的原理：根據朗伯－比耳定律：A=εbc。當入射光波長λ與光程b一定時,在一定濃度X圍內,有色物質的吸光度A與該物質的濃度c成正比。只要繪出以吸光度A為縱坐標,濃度c為橫坐標的標準曲線,測出試液的吸光度,就可以由標準曲線查得對應的濃度值,即工業(yè)鹽酸中鐵的含量。⒋鄰二氮菲法的優(yōu)點：用分光光度法測定試樣中的微量鐵,目前一般采用鄰二氮菲法,該法具有高靈敏度、高選擇性,且穩(wěn)定性好,干擾易消除等優(yōu)點。⒌鄰二氮菲法簡介：鄰二氮菲為顯色劑,選擇測定微量鐵的適宜條件和測量條件,并用于工業(yè)鹽酸中鐵的測定。⒍鄰二氮菲可測定試樣中鐵的總量的條件和依據：鄰二氮菲亦稱鄰菲咯啉〔簡寫phen〕,是光度法測定鐵的優(yōu)良試劑。在pH=2～9的X圍內,鄰二氮菲與二價鐵生成穩(wěn)定的桔紅色配合物〔〔Fe<phen>3〕2+〕。此配合物的lgK穩(wěn)=21.3,摩爾吸光系數ε510=1.1×104L·mol-1·cm-1,而Fe3+能與鄰二氮菲生成3∶1配合物,呈淡藍色,lgK穩(wěn)=14.1。所以在加入顯色劑之前,應用鹽酸羥胺<NH2OH·HCl>將Fe3+還原為Fe2+,其反應式如下：2Fe3+

+2NH2OH·HCl→2Fe2++N2+H2O+4H+

+2Cl-測定時控制溶液的酸度為pH≈5較為適宜,用鄰二氮菲可測定試樣中鐵的總量。三、儀器試劑⒈儀器：721型分光光度計；1cm吸收池；10mL吸量管；50mL比色管<7個>。⒉試劑：1.0×10-3mol·L-1鐵標準溶液；100μg·mL-1鐵標準溶液；0.15%鄰二氮菲水溶液；10%鹽酸羥胺溶液〔新配〕；1mol·L-1乙酸鈉溶液；1mol·L-1NaOH溶液；6mol·L-1HCl〔工業(yè)鹽酸試樣〕。四、實驗步驟〔一〕準備工作打開儀器電源開關,預熱,調解儀器?！捕硿y量工作〔以通過空白溶液的透射光強度為I0,通過待測液的透射光強度為I,由儀器給出透射比T,再由T值算出吸光度A值〕⒈吸收曲線的繪制和測量波長的選擇用吸量管吸取2.00mL1.0×10-3mol·L-1鐵標準溶液,注入50mL比色管中,加入1.00mL10%鹽酸羥胺溶液,搖勻,加入2.00mL0.15%鄰二氮菲溶液,5.0mLNaAc溶液,以水稀釋至刻度。在光度計上用1cm比色皿,采用試劑溶液為參比溶液,在440～560nm間,每隔10nm測量一次吸光度〔在最大吸收波長處,每隔2nm〕,以波長為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制吸收曲線,選擇測量的適宜波長。⒉顯色劑條件的選擇〔顯色劑用量〕在6支比色管中,各加入2.00mL1.0×10-3mol·L-1鐵標準溶液和1.00mL10%鹽酸羥胺溶液,搖勻。分別加入0.10,0.50,1.00,2.00,3.00與4.00mL0.15%鄰二氮菲溶液,5.0mLNaAc溶液,以水稀釋至刻度,搖勻。在光度計上用1cm比色皿,采用試劑溶液為參比溶液,測吸光度。以鄰二氮菲體積為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制吸光度-試劑用量曲線,從而確定最佳顯色劑用量。⒊工業(yè)鹽酸中鐵含量的測定⑴標準曲線的制作在6支50mL比色管中,分別加入0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL100μg/mL鐵標準溶液,再加入1.00mL10%鹽酸羥胺溶液,2.00mL0.15%鄰二氮菲溶液和5.0mLNaAc溶液,以水稀釋至刻度,搖勻。在512nm處,用1cm比色皿,以試劑空白為參比,測吸光度A。⑵試樣測定準確吸取適量工業(yè)鹽酸三份,按標準曲線的操作步驟,測定其吸光度。五、實驗數據記錄與處理⒈標準曲線的制作波長〔nm〕440450460470480490492494496T<%>58.054.850.846.044.943.242.842.042.0吸光度A0.23660.26000.29000.33720.34780.36450.36860.37680.3768波長〔nm〕498.0500.0502.0504.0506.0508.0510.0512.0514.0T<%>41.841.641.040.041.140.039.839.239.5吸光度A0.37880.38090.38720.39790.38620.38720.40010.40670.4034波長〔nm〕516.0518.0520.0530.0540.0550.0560.0T<%>39.840.040.948.057.273.183.1吸光度A0.40010.39790.38820.31880.24260.13610.0804根據上面數據,作得標準曲線圖如下：由作圖可知,最大吸收波長為512nm。⒉顯色劑用量的測定鄰二氮菲用量曲線：〔λ=512nm〕鄰二氮菲的體積〔mL〕0.100.501.002.003.004.00透射比T<%>85.151.136.435.936.136.8吸光度A0.07010.29160.43890.4450.44250.4342據上面數據,作得標準曲線圖如下：由圖可知,顯色劑最佳用量為2.00mL0.15%鄰二氮菲溶液。⒊工業(yè)鹽酸中鐵含量的測定⑴標準曲線的制作鐵標液體積〔mL〕00.20.40.60.81.0鐵濃度〔μg/mL〕00.40.81.21.62.0透射比T<%>10085.066.357.841.138.1吸光度A00.07060.17850.23810.38620.4191據上面數據,作得標準曲線圖如下：標準曲線方程為

y=0.2216*x-0.0061R2=0.98⑵試樣測定<工業(yè)鹽酸鐵含量的測定>未知樣標號12吸入鹽酸的量〔mL>1.01.5透射比T<%>82.275.1吸光度A0.08510.1244稀釋后鹽酸中鐵的0.41160.5889含量〔μg/mL〕把y=0.0851,0.1244代入標準曲線方程y=0.2216*x-0.0061中,得到x=0.4116,0.5889,即稀釋后工業(yè)鹽酸中鐵的含量為0.4116μg/mL,0.5889μg/mL。由1.0*Cx2/50=0.4116,得Cx1=20.58〔μg/mL〕由1.5Cx3/50=0.5889,得Cx2=19.63〔μg/mL〕則Cx=〔Cx1+Cx2〕/2=<20.58+19.63>/2=20.11〔μg/mL〕RSD=3.34%所以工業(yè)鹽酸中鐵的含量為20.11μg/mL。小結：通過實驗數據可知,最適宜波長為λ=512nm；鄰二氮菲<0.15%>的適宜用量為2mL；最終由標準曲線得工業(yè)鹽酸中鐵的含量為：20.11μg/mL。六、實驗注意事項⒈不能顛倒各種試劑的加入順序。⒉讀數據時要注意A和T所對應的數據。透射比與吸光度的關系為:A=log<I0/I>=log<1/T>；測定條件指：測定波長和參比溶液的選擇。⒊最佳波長選擇好后不要再改變。⒋每次測定前要注意調滿刻度。七、思考題⒈鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵時為何要加入鹽酸羥胺溶液？答：工業(yè)鹽酸中含有Fe2+和Fe3+,其中Fe2+與鄰二氮菲<phen>能生成穩(wěn)定的桔紅色配合物[Fe<phen>3]2+此配合物的lgK穩(wěn)=21.3,摩爾吸光系數ε510=1.1×104L·mol-1·cm-1,而Fe3+能與鄰二氮菲生成3∶1配合物,呈淡藍色,lgK穩(wěn)=14.1。所以在加入顯色劑之前,應用鹽酸羥胺<NH2OH·HCl>將Fe3+還原為Fe2+,然后,進行鐵的總量的測定。2參比溶液的作用是什么？在本實驗中可否用蒸餾水作參比？答：參比溶液的作用是扣除背景干擾,不能用蒸餾水作參比,因為蒸餾水成分與試液成分相差太遠,只有參比和試液成分盡可能相近,測量的誤差才會越小。3鄰二氮菲與鐵的顯色反應,其主要條件有哪些？答：鄰二氮菲與鐵的顯色反應,其主要條件有：酸度一般<PH=5~6>、溫度、鄰二氮菲的用量,顯色時間等。八、實驗總結通過本實驗,學習了確定實驗條件的方法,再次熟悉了可見分光光度法的測量原理和實驗操作步驟,掌握了鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵的方法原理以與掌握721型分光光度計的使用方法。可見分光光度法基本要點：基本要點：理解分子吸收光譜的產生與特征；2.理解光吸收基本定律和應用于紫外可見分光光度法的條件與其偏離因素；3.了解紫外-可見分光光度計的主要部件與其類型；4.理解紫外-可見分光光度法的顯色反應條件和測量條件的選擇；5.掌握紫外-可見分光光度法的定性分析和定量分析方法與其應用。·光學分析法光學分析法—利用輻射與物質間相互作用進行定性、定量的分析方法。光譜法光學光譜：原子吸收、紫外可見、熒光分析、原子發(fā)射等光學其它光譜：核磁共振、順磁共振、X射線熒光等分析法非光譜法：折射法、偏振法、旋光法、園二向色散法、X射線衍射法等·電磁波一.電磁波電磁波：實驗證實,電磁波〔電磁輻射〕是一種以極高速度傳播的光量子流。既具有粒子性,也具有波動性。1.波動性：其特征是每個光子具有一定的波長,可以用波的參數如波長〔?〕、頻率〔í〕、周期〔T〕、與振幅〔A〕等來描述。由于在真空中,所有電磁波均以同樣的最大速度"C"傳播,各種輻射在真空中有固定的波長：<1>但電磁波在任何介質中的傳播速度都比在真空中小,通常用真空中的"l"值來標記各種不同的電磁波。波長單位：紫外可見區(qū)常用"nm"紅外光區(qū)常用"?"微波區(qū)常用"cm"2.粒子性電磁輻射與物質之間能量的轉移用粒子性來解釋特征：輻射能是由一顆一顆不連續(xù)的粒子流傳播的,這種粒子叫光量子,是量子化的〔發(fā)射或被吸收〕。光量子的能量：E=hn式中：h—plank常數,其值為6.626′10-34J·S光量子能量與波長的關系為：〔2〕例如：l為200nm的光,一個光量子的能量是：由于光量子能量小〔10-19J〕,因此定義：1eV〔電子伏〕=1.6021′10-19J則上例中由〔2〕式可知：l-?Eˉ,lˉ?E-即：隨著l-,輻射波動性變得較明顯；隨著lˉ,輻射的粒子性表現(xiàn)的較明顯。二.電磁波電磁波譜：電磁輻射按波長順序排列稱為電磁波譜。紫外可見分光光度法：是根據物質分子對紫外與可見光譜區(qū)光輻射的吸收特征和吸收程度進行定性、定量的分析方法?！し肿游展庾V一.分子吸收光譜的產生〔一〕分子能級與電磁波譜分子中包含有原子和電子,分子、原子、電子都是運動著的物質,都具有能量,且都是量子化的。在一定的條件下,分子處于一定的運動狀態(tài),物質分子內部運動狀態(tài)有三種形式：①電子運動：電子繞原子核作相對運動；②原子運動：分子中原子或原子團在其平衡位置上作相對振動；③分子轉動：整個分子繞其重心作旋轉運動。所以：分子的能量總和為E分子=Ee+Ev+Ej+?<E0+E平><3>分子中各種不同運動狀態(tài)都具有一定的能級。三種能級：電子能級E〔基態(tài)E1與激發(fā)態(tài)E2〕振動能級V=0,1,2,3?轉動能級J=0,1,2,3?當分子吸收一個具有一定能量的光量子時,就有較低的能級基態(tài)能級E1躍遷到較高的能級與激發(fā)態(tài)能級E2,被吸收光子的能量必須與分子躍遷前后的能量差?E恰好相等,否則不能被吸收。圖1雙原子分子的三種能級躍遷示意圖對多數分子對應光子波長光譜?E約為1~20eV1.25~0.06?紫外、可見區(qū)<電子>?E約為0.5~1eV25~1.25?<中>紅外區(qū)<振動>?E約為10-4~0.05eV1.25cm~25?〔遠〕紅外區(qū)<轉動>分子的能級躍遷是分子總能量的改變。當發(fā)生電子能級躍遷時,則同時伴隨有振動能級和轉動能級的改變,即"電子光譜"——均改變。因此,分子的"電子光譜"是由許多線光譜聚集在一起的帶光譜組成的譜帶,稱為"帶狀光譜"。由于各種物質分子結構不同?對不同能量的光子有選擇性吸收?吸收光子后產生的吸收光譜不同?利用物質的光譜進行物質分析的依據。二.紫外-可見吸收光譜與有機分子結構的關系〔一〕電子躍遷的類型許多有機化合物能吸收紫外-可見光輻射。有機化合物的紫外-可見吸收光譜主要是由分子中價電子的躍遷而產生的。分子中的價電子有：成鍵電子：s電子、p電子〔軌道上能量低〕未成鍵電子：n電子〔軌道上能量較低〕這三類電子都可能吸收一定的能量躍遷到能級較高的反鍵軌道上去,見圖-3：鍵鍵圖2分子中價電子躍遷示意圖1.s-s*躍遷s-s*的能量差大?所需能量高?吸收峰在遠紫外<l<150nm>飽和烴只有s、s*軌道,只能產生s-s*躍遷,例如：甲烷吸收峰在125nm；乙烷吸收峰在135nm<<150nm><因空氣中O2對<150nm輻射有吸收,定量分析時要XX驗室有真空條件,要求一般難達到〕2.p-p*躍遷p-p*能量差較小?所需能量較低?吸收峰紫外區(qū)<l200nm左右>不飽和烴類分子中有p電子,也有p*軌道,能產生p-p*躍遷：CH2=CH2,吸收峰165nm。〔吸收系數e大,吸收強度大,屬于強吸收〕3.n-s*躍遷n-s*能量較低?收峰紫外區(qū)<l200nm左右>〔與p-p*接近〕含有雜原子團如：-OH,-NH2,-X,-S等的有機物分子中除能產生s-s*躍遷外,同時能產生n-s*躍遷,例如：三甲基胺<CH3>3N-的n-s*吸收峰在227nm,e約為900L/mol·cm,屬于中強吸收。4.n-p*躍遷n-p*能量低?吸收峰在近紫外、可見區(qū)<l200~700nm>含有雜原子的不飽和基團,如-C=O,-CoN等,例如：丙酮：n-p*躍遷,lmax280nm左右〔同時也可產生p-p*躍遷〕,屬于弱吸收,e<500L/mol·cm.各種躍遷所需能量大小次序為：s-s*>n-s*3p-p*>n-p*紫外-可見吸收光譜法在有機化合物中應用主要以：p-p*、n-p*為基礎?！捕澄辗宓拈L移和短移長移：吸收峰向長λ移動的現(xiàn)象,又稱紅移；短移：吸收峰向短λ移動的現(xiàn)象,又稱紫移；增強效應：吸收強度增強的現(xiàn)象；減弱效應：吸收強度減弱的現(xiàn)象。〔三〕發(fā)色團和助色團p-p*、n-p*躍遷都需要有不飽和的官能團以提供p軌道,因此,軌道的存在是有機化合物在紫外-可見區(qū)產生吸收的前提條件。1.發(fā)色團：具有p軌道的不飽和官能團稱為發(fā)色團。主要有：-C=O,-N=N-,-N=O,-CoC-等。但是,只有簡單雙鍵的化合物生色作用很有限,其有時可能仍在遠紫外區(qū),若分子中具有單雙鍵交替的"共軛大p鍵"〔離域鍵〕時,如：丁二稀CH2=CH—CH=CH2由于大p鍵中的電子在整個分子平面上運動,活動性增加,使p與p*間的能量差減小,使p-p*吸收峰長移,生色作用大大增強。2.助色團本身不"生色",但能使生色團生色效應增強的官能團——稱為助色團主要有：–OH、–NH2、–SH、–Cl、–Br等〔具有未成鍵電子軌道n的飽和官能團〕當這些基團單獨存在時一般不吸收紫外-可見區(qū)的光輻射。但當它們與具有軌道的生色基團相結合時,將使生色團的吸收波長長移〔紅移〕,且使吸收強度增強?！仓珗F至少要有一對與生色團p電子作用的孤對電子〕〔四〕溶劑效應〔溶劑的極性對吸收帶的影響〕p-p*躍遷：溶劑的極性-?長移-三.吸收光譜吸收光譜：又稱吸收曲線,是以波長〔l〕為橫坐標、吸光度〔A〕為縱坐標所描繪的圖形。特征：吸收峰曲線上比左右相鄰處都高的一處；lmax吸收程度最大所對應的l〔曲線最大峰處的l〕谷曲線上比左右相鄰處都低的一處；lmin最低谷所對應的l；肩峰介于峰與谷之間,形狀像肩的弱吸收峰；末峰吸收在吸收光譜短波長端所呈現(xiàn)的強吸收而不呈峰形的部分。圖3吸收曲線示意圖定性分析：吸收光譜的特征〔形狀和lmax〕定量分析：一般選lmax測吸收程度〔吸光度A〕·光的吸收定律一.Lambert-Beer定律——光吸收基本定律"Lambert-Beer定律"是說明物質對單色光吸收的強弱與吸光物質的濃度〔c〕和液層厚度〔b〕間的關系的定律,是光吸收的基本定律,是紫外-可見光度法定量的基礎。Lambert定律——吸收與液層厚度〔b〕間的關系Beer定律——吸收與物質的濃度〔c〕間的關系"Lambert-Beer定律"可簡述如下：當一束平行的單色光通過含有均勻的吸光物質的吸收池〔或氣體、固體〕時,光的一部分被溶液吸收,一部分透過溶液,一部分被吸收池表面反射；設：入射光強度為I0,吸收光強度為Ia,透過光強度為It,反射光強度為Ir,則它們之間的關系應為：I0=Ia+It+Ir<4>若吸收池的質量和厚度都相同,則Ir基本不變,在具體測定操作時Ir的影響可互相抵消〔與吸光物質的c與b無關〕上式可簡化為：I0=Ia+It<5><6>實驗證明：當一束強度為I0的單色光通過濃度為c、液層厚度為b的溶液時,一部分光被溶液中的吸光物質吸收后透過光的強度為It,則它們之間的關系為：稱為透光率,用T%表示。稱為吸光度,用A表示則A=-lgT=K·b·c<7>此即Lambert-Beer定律數學表達式。L-B定律可表述為：當一束平行的單色光通過溶液時,溶液的吸光度<A>與溶液的濃度<C>和厚度<b>的乘積成正比。它是分光光度法定量分析的依據。二.吸光度的加和性設某一波長〔l〕的輻射通過幾個相同厚度的不同溶液c1,c2??cn,其透射光強度分別為I1,I2??In,根據吸光度定義：這一吸光體系的總吸光度為而各溶液的吸光度分別為：<8>吸光度的和為：<9>即幾個〔同厚度〕溶液的吸光度等于各分層吸光度之和。如果溶液中同時含有n中吸光物質,只要各組分之間無相互作用〔不因共存而改變本身的吸光特性〕,則：A=K1C1b1+K2C2b2+??KnCnbn=A1+A2+??+An<10>應用：①進行光度分析時,試劑或溶劑有吸收,則可由所測的總吸光度A中扣除,即以試劑或溶劑為空白的依據；②測定多組分混合物；③校正干擾。三.吸光系數Lambert-Beer定律中的比例系數"K"的物理意義是：吸光物質在單位濃度、單位厚度時的吸光度。一定條件〔T、l與溶劑〕下,K是物質的特征常數,是定性的依據。K在標準曲線上為斜率,是定量的依據。常有兩種表示方法：1.摩爾吸光系數〔e〕：當c用mol/L、b用cm為單位時,用摩爾吸光系數e表示,單位為L/mol·cmA=e·b·c<11>e與b與c無關。e一般不超過105數量級,通常：e>104為強吸收；e<102為弱吸收；102>e>104為中強吸收。吸收系數不可能直接用1mol/L濃度的吸光物質測量,一般是由較稀溶液的吸光系數換算得到。2.吸光系數當c用g/L,b用cm為單位時,K用吸光系數a表示,單位為L/g·cmA=a·b·c<12>e與a之間的關系為：e=M·a<13>e——通常多用于研究分子結構a——多用于測定含量。四.引起偏離Lambert-Beer定律的因素根據L-B定律,A與c的關系應是一條通過原點的直線,稱為"標準曲線"。但事實上往往容易發(fā)生偏離直線的現(xiàn)象而引起誤差,尤其是在高濃度時。導致偏離L-B定律的因素主要有：1.吸收定律本身的局限性事實上,L-B定律是一個有限的定律,只有在稀溶液中才能成立。由于在高濃度時〔通常C>0.01mol/L〕,吸收質點之間的平均距離縮小到一定程度,鄰近質點彼此的電荷分布都會相互受到影響,此影響能改變它們對特定輻射的吸收能力,相互影響程度取決于C,因此,此現(xiàn)象可導致A與C線性關系發(fā)生偏差。此外,〔n為折射率〕只有當c￡0.01mol/L〔低濃度〕時,n基本不變,才能用e代替e真。2.化學因素溶液中的溶質可因c的改變而有離解、締合、配位以與與溶劑間的作用等原因而發(fā)生偏離L-B定律的現(xiàn)象。例：在水溶液中,Cr<Ⅵ>的兩種離子存在如下平衡Cr2O42-+H2O?2CrO42-+2H+Cr2O42-、CrO42-有不同的A值,溶液的A值是二種離子的A之和。但由于隨著濃度的改變〔稀釋〕或改變溶液的pH值,[Cr2O42-]/[CrO42-]會發(fā)生變化,使C總與A總的關系偏離直線。消除方法：控制條件。3.儀器因素〔非單色光的影響〕L-B定律的重要前提是"單色光",即只有一種波長的光；實際上,真正的單色光卻難以得到。由于吸光物質對不同l的光的吸收能力不同〔e不同〕,就導致對的偏離。"單色光"僅是一種理想情況,即使用棱鏡或光柵等所得到的"單色光"實際上是有一定波長X圍的光譜帶,"單色光"的純度與狹逢寬度有關,狹縫越窄,他所包含的波長X圍也越窄。4.其它光學因素〔1〕散射和反射：渾濁溶液由于散射光和反射光而偏離L-B〔2〕非平行光·分光光度計紫外-可見分光光度計是在紫外可見區(qū)可任意選擇不同l的光測定吸光度的儀器。一.紫外-可見分光光度計的主要部件1.光源：提供入射光的裝置；〔1〕鎢燈或碘鎢燈：發(fā)射光lX圍寬,但紫外區(qū)很弱,通常取此l>350nm光為可見區(qū)光源〔2〕氫燈或氘燈：氣體放電發(fā)光光源,發(fā)射150~400nm的連續(xù)光譜,用作紫外區(qū)同時配有：穩(wěn)壓電源〔穩(wěn)定I0〕；光強補償裝置；聚光鏡等。2.單色器：將來自光源的光按波長的長短順序分散為單色光并能隨意調節(jié)所需波長光的一種裝置?！?〕色散元件——把混合光分散為單色光的元件是單色器的關鍵部分！〕常用的元件有：棱鏡——由玻璃或石英制成,它對不同l的光有不同的折射率,將復合光分開但：光譜疏密不均長l區(qū)密,短l區(qū)疏光柵——由拋光表面密刻許多平行條痕〔槽〕而制成,利用光的衍射作用和干擾作用使不同l的光有不同的方向,起到色散作用。〔光柵色散后的光譜是均勻分布的〕〔2〕狹縫——入口狹縫：限制雜散光進入出口狹縫：使色散后所需l的光通過〔3〕準直鏡——以狹縫為焦點的聚光鏡其作用為：將來自于入口狹縫的發(fā)散光變成單色光把來自于色散元件的平行光聚集于出口狹縫3.吸收池：裝被測溶液用的無色、透明、耐腐蝕的池皿光學玻璃吸收池——只能用于可見區(qū)石英吸收池——可用于紫外與可見區(qū)。定量分析時：吸收池應配套〔同種溶液測定?A<0.5%〕4.檢測器：將接受到的光信號轉變成電信號的元件。常用的有：〔1〕光電管一真空管內裝有：一個絲狀陽極——用鎳制成一個半圓筒狀陰極——金屬制成,凹面涂光敏物質。國產光電管：紫敏光電管：用銻、銫做陰極,適用X圍200~625nm紅敏光電管：用銀、氧化銫作陰極,適用X圍625~1000nm〔2〕光電倍增管：原理與光電管相似,結構上有差異。5.顯示器：電表指針、數字顯示、熒光屏顯示等顯示方式：A、T<%>、c等二.分光光度計的類型常見的可見與紫外-可見分光光度計：1.單波長、單光束分光光度計〔721、722、752型等〕一個單色器；一種波長的單色光；一束單色光。2.單波長雙光束分光光度計從一個單色器獲取一個波長的單色光用切光器分成二束強度相等的單色光實際測量到的吸光度A應為?A<As-AR><14>式中消去了I0,即消除了光源不穩(wěn)定性引起的A值測量誤差。3.雙波長分光光度計二個單色器得到二個波長不同的單色光。兩束波長不同的單色光〔l1、l2〕交替地通過同一試樣溶液〔同一吸收池〕后照射到同一光電倍增管上,最后得到的是溶液對l1和l2兩束光的吸光度差值?A即Al1-Al2：圖4雙波長雙光束分光光度計以雙波長單光束方式工作時的光學系統(tǒng)圖若用于測定渾濁樣品或背景吸收較大的樣品時,可提高測定的選擇性,用AS表示非待測組分的吸光度<背景吸收>則<15><16>一般情況下：由于l1與l2相差很小,可視為相等〔As一般不受l的影響,或影響甚微〕∴As〔1〕=As〔2〕因此,通過吸收池后的光強度差為<17>該式表明：試樣溶液中被測組分的濃度與兩個波長l1和l2處的吸光度差?A成比例,這是雙波長法的定量依據。雙波長分光光度計不僅可測定多組分混合試樣、渾濁試樣,而且還可測得導數光譜?！ざㄐ耘c定量分析方法一.定性分析選擇合適的溶劑〔非極性〕,使用有足夠純度單色光的分光光度計,在相同的條件下測定相近濃度的待測試樣和標準品的溶液的吸收光譜,然后比較二者吸收光譜特征：吸收峰數目與位置、吸收谷與肩峰所在的位置〔l〕等；分子結構相同的化合物應有完全相同的吸收光譜。二.定量分析〔一〕單組分定量分析方法1.標準曲線法：配制一系列〔5~10〕個不同c的標準溶液,在適當l——通常為lmax下,以適當的空白溶液作參比,分別測定A,然后作A-c曲線同條件下測定試樣溶液吸光度Ax,查找對應的cx。2.直接比較法：已知試樣溶液基本組成,配制相同基體、相近濃度的標準溶液,分別測定吸光度A標、A樣根據L-A定律：A標=K·b·c標A樣=K·b·c樣則<18>〔二〕多組分定量分析混合組分的吸收光譜相互重疊的情況不同,測定方法也不相同,常見混合組分吸收光譜相干擾情況有以下三種：圖5混合組分吸收光譜的三種相干情況示意圖1.第一種情況：各種吸光物質吸收曲線不相互重疊或很少重疊,則可分別在l1與l2處測定a與b組分的c；2.第二種情況部分重疊：先在l1處測得ca,再在l2處測得混合組分的吸光度Aa+b,根據吸收定律加和性：即可求得cb。[應先求得ea<l2>,與ea<l2>,并使用相同b]3.第三種情況:兩吸收曲線互相重疊,但服從L-B定律<1>解方程組法：若試樣中需要測定兩種組分,則選定兩個波長l1與l2,測得試液的吸光度為A1和A2,則可解方程組求得組分a、b的濃度ca、cb：〔在l1處〕〔在l2處〕<19>如果混合物含有n個組分,可不經分離,在n個適當波長處進行n次測量,獲得n個吸光度值,然后解n個聯(lián)立方程以求得各組分的濃度?！?〕等吸光度雙波長〔消去〕法吸收光譜重疊的d、e兩組分共存,現(xiàn)設法把一種組分<a>的吸光度消去。方法如下：ee圖6二組分混合物吸收光譜用作圖法選擇l1、l2〔雙波長分光光度法〕選取兩個適當的波長l1和l2,使e1d=e2d,而盡可能大,則用這兩個波長l1和l2測得混合物溶液吸光度之差?A應只與ce成正比〔而與cd無關〕,直接測得ce：因為所以若用1cm吸收池若需測定另一組分d時,也可用同樣方法,選擇另一個l1’和l2’,先消去的e的干擾,直接求cd·光度法顯色反應條件和測量條件的選擇一.影響顯色反應的因素與反應條件的選擇〔一〕顯色反應的選擇1.選擇性好：干擾少或易排除；2.靈敏度高〔S〕：尤其是對低含量組分,一般選擇e：104~105L/mol·cm3.有色化合物穩(wěn)定、組成恒定4.有色化合物與顯色劑的顏色差別大〔二〕影響顯色反應的因素與反應條件1.顯色劑的用量M+R?MR待測組分顯色劑有色化合物在被測組分一定與其它實驗條件不變的情況下,分別測得加入不同量顯色劑測得A值,作A-cR曲線,常見以下二種情況：AcRcRA圖7吸光度與顯色劑加入量的關系吸光度與顯色劑加入量的關系<a><b>在a與b之間任選一點嚴格控制CR因此,合適的cR通過實驗確定。2.溶液的酸度<1>對金屬離子存在狀態(tài)的影響——防止水解,防止沉淀生成<2>對顯色劑濃度的影響H2R?2H++R2-<3>對顯色劑顏色的影響pKapKaH2R?H++HR-?2H++R2-黃橙紅適宜的pH通過實驗確定：做A-pH曲線〔其它條件并不變〕,從中找出A較大且基本不變的某pHX圍。3.顯色時間：各種顯色反應得速度不同,反應完全所需時間不同；有些有色化合物在一定的時間內穩(wěn)定。選擇方法：作A-t〔min〕曲線,選擇在A較大且穩(wěn)定的時間內進行。4.顯色溫度：顯色反應一般在室溫下進行,但反應速度太慢或常溫下不易進行的顯色反應需要升溫或降溫。選擇方法：作A-T〔℃〕曲線,選擇在A較大的時間內進行。5.溶劑：實驗確定——選擇合適的溶劑〔常為有機溶劑〕,提高反應的靈敏度與加快反應速度。二.分光光度法測量誤差與實驗條件的選擇〔一〕測量誤差與AX圍的選擇任何一臺分光光度計都有光度誤差?T%,但給定的一臺分光光度計,?T基本上是一常數,一般為±0.002~±0.01,但在不同T時同樣的?T對應的?A則不同,所以引起的?C/C<濃度的相對誤差>就不同。由L-B定律得：<20>將此式微分得：濃度相對誤差為：<21>設當?T=±0.01時,不同T%時所對應的?c/c可從相關表查得：當T%=36.8%即A=0.434時,?c/c最小；當T%在15-65%之間即A在0.2~0.8X圍內,?c/c較小。實際測定時：可通過控制溶液的c與b使A在0.2~0.8X圍內?！捕硿y量波長選擇一般根據吸收光譜選擇lmax測定——靈敏度高、A隨波長變化小若有干擾,根據"吸收大,干擾小"原則選擇l。如：3,3’-二氨基聯(lián)苯〔DAB〕和Se形成配合物Se-DAB的最大吸收波長在340nm波長處,DAB也有很強的吸收,在這種情況下,分析波長應選用次大吸收波長420nm,否則測量誤差較大。3.狹縫寬度理論上,定性分析采用最小的狹縫寬度,在定量分析中,為避免狹縫太小,出射光太弱而引起信噪比降低,可以將狹縫開大一點。通過測定A隨狹縫寬度的變化規(guī)律,可選擇出合適的狹縫寬度。狹縫寬度在某個X圍內,A值恒定,狹縫寬度增大至一定程度時A減小,因此：合適的狹縫寬度是在吸光度不減小時的最大狹縫寬度?！踩晨瞻兹芤旱倪x擇空白溶液是用來調節(jié)工作零點即A=0,T%=100%的溶液,以消除溶液中其它基體組分以與吸收池和溶劑對入射光的反射和吸收所帶來的誤差。根據情況不同,常用空白溶液有如下選擇：1.溶劑空白：當溶液中只有待測組分在測定波長下有吸收,而其它組分無吸收時—用純溶劑作空白；2.試劑空白：如果顯色劑或其它試劑有吸收,而待測試樣溶液無吸收—則用不加待測組分的其它試劑作空白；3.試樣空白：如果試樣基