可見分光光度法

廣東省精品在線開放課程AnalyticalTestingTechniquesRepository分析檢驗(yàn)技術(shù)資源庫AnalyticalTestingTechniquesRepositoryvisiblespectrophotpmetry可見分光光度法授課專業(yè)：

儀器分析Instrumentalanalysis主講老師：左奇

博士Dr.ZuoQiAnalyticalTestingTechniquesRepository分析檢驗(yàn)技術(shù)資源庫AnalyticalTestingTechniquesRepository一、顯色反應(yīng)三、顯色反應(yīng)中的干擾及消除方法四、測(cè)量條件的選擇五、單一組分定量測(cè)定可見分光光度法二、顯色條件的確定六、定性分析七、定量方法八、多組分的定量測(cè)定回顧：光譜圖與定性分析光譜圖：連續(xù)的光線入射，測(cè)量其吸光度形成譜圖定性：不同的基團(tuán)對(duì)特定波長的入射光線有較強(qiáng)的吸收，形成譜圖上的特定吸收峰。特點(diǎn)：缺乏精細(xì)結(jié)構(gòu)，粗略判斷。01234mg/mlA。。。。*0.80.60.40.20回顧：朗伯-比爾定律與定量分析溶液濃度的測(cè)定A＝εbc工作曲線法(校準(zhǔn)曲線)光源碘鎢燈氘燈單色器測(cè)量池參比池樣品池光電倍增管數(shù)據(jù)處理和儀器控制回顧：紫外可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)第三單元：可見分光光度法學(xué)習(xí)要求掌握顯色反應(yīng)的選擇條件開發(fā)新方法驗(yàn)證方法掌握顯色反應(yīng)的干擾因素與消除方法掌握測(cè)量條件的確定掌握單組分樣品分析方法掌握多組分定量分析方法了解高含量組分的定量分析方法思考：紫外分光光度法——紫外區(qū)有吸收，樣品溶液為無色紫外分光光度法和可見分光光度法的異同？可見分光光度法——可見光區(qū)有吸收，樣品溶液為有色問題：許多物質(zhì)在紫外區(qū)沒有吸收，本身無色或者顏色很淺，對(duì)可見光區(qū)不產(chǎn)生吸收或者吸收很小如亞硝酸根離子。如何解決？通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理，是該物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能對(duì)可見光產(chǎn)生較強(qiáng)吸收的有色化合物，再進(jìn)行光度測(cè)定。——顯色反應(yīng)一、顯色反應(yīng)氧化還原反應(yīng)例如：鋼中微量錳的測(cè)定，Mn2＋不能直接進(jìn)行光度測(cè)定2Mn2＋＋5S2O82-＋8H2O=2MnO4－

+10SO42-＋16H+將Mn2＋

氧化成紫紅色的MnO4－后，在525nm處進(jìn)行測(cè)定。一、顯色反應(yīng)配位反應(yīng)顯色反應(yīng)的選擇

靈敏度高，一般κ>104;選擇性好;顯色劑在測(cè)定波長處無明顯吸收,反應(yīng)生成的有色化合物組成恒定，穩(wěn)定;顯色條件易于控制，重現(xiàn)性好.：：：：助色團(tuán)－NH，－OH，－X（孤對(duì)電子）ne顯色劑O生色團(tuán)：－N＝N－，－N＝O，OC=S,－N（共軛雙鍵）πe無機(jī)顯色劑p77表2-4有機(jī)顯色劑p78表2-5多元絡(luò)合物（略）是由三種或三種以上的組分所形成的絡(luò)合物。目前應(yīng)用較多的是由一種金屬離子與兩種配位體所組成的三元絡(luò)合物。三元混配絡(luò)合物金屬離子與一種絡(luò)合劑形成未飽和絡(luò)合物，然后與另一種絡(luò)合劑結(jié)合，形成三元混合配位絡(luò)合物。例如，釩V(V)，H2O2和吡啶偶氮間苯二酚(PAR)形成1:1:1的有色絡(luò)合物，可用于釩的測(cè)定，其靈敏度高，選擇性好。離子締合物金屬離子先與絡(luò)合劑生成絡(luò)陰離子或絡(luò)陽離子，再與帶反電荷的離子生成離子締合物。主要用于萃取光度法。如，Ag+與1，10-鄰二氮菲形成陽離子，再與溴鄰苯三酚紅的陰離子形成深藍(lán)色的離子締合物。用F-、H2O2、EDTA作掩蔽劑，可測(cè)定微量Ag+。

三元膠束配合物金屬離子與顯色劑形成二元配合物，再加入長碳鏈的有機(jī)表面活性劑。膠束：表面活性劑在一定濃度下，長碳鏈部分由疏水性而聚集，極性端向外，形成多分子聚集體。增加配合物在水中的溶解度；最大吸收波長向長波方向移動(dòng)（紅移）。特點(diǎn)：水溶性好，靈敏度高。二、顯色條件的確定c(R)c(R)c(R)1.顯色劑用量（c(M)、pH一定）Mo(SCN)32+

淺紅Mo(SCN)5

橙紅Mo(SCN)6-淺紅Fe(SCN)n3-n2.顯色反應(yīng)酸度（c(M)、c(R)一定）1、酸度不同時(shí)，生成配位數(shù)不同的不同顏色的化合物：如Fe3+與水楊酸自不同pH條件下，生成配位比不一樣的化合物。2、酸度過高時(shí)，會(huì)降低配合物的穩(wěn)定性。3、溶液酸度變化，顯色劑的顏色可能發(fā)生變化。因?yàn)槎鄶?shù)有機(jī)顯色劑往往是一種酸堿指示劑。本身顏色隨pH變化。2.顯色反應(yīng)酸度（c(M)、c(R)一定）pH1<pH<pH2pH鄰二氮菲-鐵酸度的影響25℃50℃t/minAc(M)、c(R)、pH一定另外，還有介質(zhì)條件、有機(jī)溶劑、表面活性劑等.3.顯色溫度及顯色時(shí)間通過試驗(yàn)測(cè)定溶液在某波長下的吸光度隨時(shí)間變化的曲線，以確定顯色反應(yīng)所需的最佳時(shí)間。3．顯色溫度一般均在室溫下進(jìn)行。顯色反應(yīng)最適宜的溫度也是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定吸光度與溫度的變化曲線來選擇。要求待測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同溫度下進(jìn)行測(cè)定4．顯色時(shí)間三、顯色反應(yīng)中的干擾及消除方法Co2+,Fe3+Co2+FeF63-Co(SCN)2(藍(lán))⑴NaFSCN－Co2+Fe2+,Sn4+(2)Sn2+Co(SCN)2SCN－測(cè)Co2＋

:(掩蔽法)1.化學(xué)法pH、掩蔽、氧化還原、分離Co2+,Zn2+,Ni2+,Fe2+

CoR,ZnRNiR,FeRCoR,Zn2+

,Ni2+

,Fe2+

鈷試劑RH+測(cè)Co2＋:(生成絡(luò)合物性質(zhì)不同)消除干擾，也可采取分離法。Fe3+,Cu2+FeSSal（紫紅）Cu2+pH=2.5SSal測(cè)Fe3＋:(控制pH)2.物理法—選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)定波長515655415500釷-偶氮砷III

鈷-亞硝基紅鹽

AA絡(luò)合物絡(luò)合物試劑試劑

/nm

/nm3、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海ㄖ攸c(diǎn)）僅絡(luò)合物有吸收，溶劑作參比。如phen—Fe2+

標(biāo)準(zhǔn)曲線2.待測(cè)液也有吸收，被測(cè)液作參比。如測(cè)汽水中的Fe3.顯色劑或其他試劑也有吸收，空白溶液作參比

例:鄰二氮菲光度法測(cè)Li2CO3中的Fe，參比溶液為不含Li2CO3樣品的所有試劑。4.干擾組分與顯色劑有反應(yīng),又無法掩蔽消除時(shí)：1）掩蔽被測(cè)組分，再加入顯色劑，作參比2）加入等量干擾組分到空白溶液中,作參比.

四、測(cè)量條件的選擇選擇波長吸光系數(shù)足夠大、干擾吸收盡量小選擇參比溶液吸光度讀數(shù)范圍0.2～0.8最佳讀數(shù)范圍與最佳值

設(shè)：ΔT=1%，則可繪出溶液濃度相對(duì)誤差Δc/c與其透光度T的關(guān)系曲線。如圖所示：當(dāng)：ΔT=1%，T在20%～65%之間時(shí)，濃度相對(duì)誤差較小，即最佳讀數(shù)范圍(吸光度A=0.80～0.20)?？赏ㄟ^改變?cè)嚇恿?、稀釋溶液或改變比色皿厚度等方法來調(diào)節(jié)吸光度大小。

可求出濃度相對(duì)誤差最小時(shí)的透光度Tmin為：

Tmin＝36.8%,Amin＝0.434

如果光度計(jì)讀數(shù)誤差為1％，濃度測(cè)量的相對(duì)誤差小于5％，最佳的吸光度范圍在0.2-0.7。這種情況僅是對(duì)比較簡(jiǎn)單的低、中檔儀器而言?，F(xiàn)在較高檔的分光光度計(jì)的檢測(cè)器使用光電倍增管或硅二極管陣列檢測(cè)器(可使讀數(shù)誤差小于1％)，使得可用透光率范圍得到擴(kuò)展，因此在吸光度高達(dá)2.0，甚至3.0時(shí)，也可以保證濃度測(cè)量的相對(duì)誤差小于5％。五、單一組分定量測(cè)定：

六、定性分析定性依據(jù)：

主要根據(jù)光譜上一些特征吸收，包括最大吸收波長、最小吸收波長、肩峰、吸收系數(shù)、吸光度比值等，特別是最大吸收波長

max及吸收系數(shù)

max

，其中

max是鑒定物質(zhì)的常用物理常數(shù)。

六、定性分析方法：

1、比較光譜的一致性(未知試樣的鑒定)

⑴兩個(gè)化合物若是相同，其吸收光譜應(yīng)完全一致。在鑒定時(shí)，試樣和標(biāo)準(zhǔn)品以相同濃度配制在相同溶劑中，分別測(cè)定吸收光譜，比較光譜圖是否一致。

⑵如果沒有標(biāo)準(zhǔn)品，也可以和現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)品光譜圖(有專門雜志收載，常稱為標(biāo)準(zhǔn)圖譜)相比較。若光譜圖一致，那么兩者可能是同一物質(zhì)了。

與標(biāo)準(zhǔn)吸收光譜譜圖的比較時(shí)注意：相同化學(xué)環(huán)境與測(cè)量條件七、定量方法（重點(diǎn)）：

依據(jù)：朗伯-比耳定律

吸光度：A=

bc透光度：-lgT=

bc

1、標(biāo)準(zhǔn)曲線法

在選擇的實(shí)驗(yàn)條件下分別測(cè)量一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測(cè)組分的含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得到一條通過原點(diǎn)的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)量待測(cè)溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以查到與之相對(duì)應(yīng)的被測(cè)物質(zhì)的含量。（見右上圖）2、標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)照法（比較法，標(biāo)準(zhǔn)曲線法簡(jiǎn)化）

只配制一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液，在同樣測(cè)量條件下測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液及待測(cè)樣品溶液，吸光度分別為A標(biāo)和A樣，根據(jù)比耳定律可得到：

式中：C標(biāo)是已知的，因此待測(cè)樣品溶液的濃度C樣可計(jì)算出來。這種方法的誤差比標(biāo)準(zhǔn)曲線法要大些，但不需做標(biāo)準(zhǔn)曲線因而要簡(jiǎn)便些。該方法只有在測(cè)定濃度處于線性范圍，且C樣與C標(biāo)大致相當(dāng)時(shí)，才可得到準(zhǔn)確結(jié)果。八、多組分的定量測(cè)定不重疊——在

1處測(cè)組分x,在

2處測(cè)組分y2.單向重疊——在

1處測(cè)組分x;在

2處測(cè)總吸收,扣除x吸收,可求y3.雙向重疊x,y組分不能直接測(cè)定

A1=exl1bcx+eyl1bcy(在

1處測(cè)得A1)

A2=exl2bcx+eyl2bcy(在

2處測(cè)得A2)

xl1,eyl1,exl2,eyl2由x,y標(biāo)液在

1,

2處分別測(cè)得8、示差吸光光度法示差分光光度法以一個(gè)與被測(cè)試液濃度接近的標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色后作為參比溶液進(jìn)行測(cè)量，從而求得被測(cè)物含量的分析方法。比較普通分光光度法一般只適于測(cè)定微量組分，當(dāng)待測(cè)組分含量較高時(shí)，需采用示差法。即提高入射光強(qiáng)度，并采用濃度稍低于待測(cè)溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。設(shè)：待測(cè)溶液濃度為cx，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為CS(CS<CX)。則：Ax=εbCx，As=εbCsΔＡ=Ａx－Ａs=εb(Cx－Cs）=εbΔc測(cè)得的吸光度相當(dāng)于