最新十五章节吸光光度法ppt课件.ppt

15.5 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择15.4 显色反应和显色条件的选择显色反应和显色条件的选择15.3 分光光度计分光光度计 15.2 光吸收定律光吸收定律15.1 概述概述15.6 吸光光度光法的应用吸光光度光法的应用15.1.3 吸收曲线吸收曲线 一束平行单色光照射溶液时，光的一部分一束平行单色光照射溶液时，光的一部分被吸收被吸收，一部分，一部分透过溶液透过溶液，一部分被器皿的表面，一部分被器皿的表面反射反射。如图。如图Io = Ia + It + Ir 若入射光强度为若入射光强度为Io，吸收光的强度为，吸收光的强度为Ia，透，透过光强度为过光强度为It，反射光的强度为，反射光的强度为Ir，它们的关系，它们的关系是：是：分光光度法中：分光光度法中： Io = Ia + It 在吸光光度法中，测定时都是采用在吸光光度法中，测定时都是采用同样质同样质量的比色皿量的比色皿，反射光的强度反射光的强度基本上是不变的，基本上是不变的，其影响可以其影响可以相互抵消相互抵消。 空白调零空白调零 透过光强度透过光强度It与入射光强度与入射光强度Io之比称为之比称为透光透光度度或或透光率透光率。用。用 T 表示：表示：otIIT 或或%100%otIIT从上式可以看出：从上式可以看出：溶液的透光度愈大，溶液的透光度愈大， 说明溶液对光的吸收愈小，浓度低；说明溶液对光的吸收愈小，浓度低；相反，透光度愈小，相反，透光度愈小， 说明溶液对光的吸收愈大，浓度高。说明溶液对光的吸收愈大，浓度高。 吸光度吸光度A：TIIAto1lglg若光全部透过溶液，若光全部透过溶液，Io= It ， A = 0 。若光几乎全被吸收，若光几乎全被吸收，It 0， A = 。 吸光度吸光度A也可以用来衡量溶液中吸光物质也可以用来衡量溶液中吸光物质对波长为对波长为的单色光的单色光 的吸收程度，值越大，其的吸收程度，值越大，其吸收程度越大；反之亦然。吸收程度越大；反之亦然。 将将不同波长的光不同波长的光透过透过某一固定的溶液某一固定的溶液，测量，测量不不同波长同波长下溶液对光的下溶液对光的吸光度吸光度，作图，作图 p261，图图15-1400480560640720 nm0.40.81.21.6AKMnO4 溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线DCBA A、B、C、D代表不代表不同浓度下的吸收曲线。同浓度下的吸收曲线。动画动画 （1）同一种物质对不同波长光的吸光度）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸最大吸收波长收波长max。（KMnO4的的 最大最大 = 525 nm） （2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似线形状相似max不变。而对于不同物质，它不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线们的吸收曲线形状形状和和max则不同。则不同。可作为物可作为物质定性分析的依据之一。质定性分析的依据之一。吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论（3）不同浓度的同一种物质，在某一定波不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度长下吸光度 A 有差异，有差异，A 随浓度的增大而增随浓度的增大而增大大 。此特性可作为物质。此特性可作为物质定量分析定量分析的依据。的依据。 （4）在在max处处吸光度随浓度变化的幅度吸光度随浓度变化的幅度最大最大，所以，所以测定最灵敏测定最灵敏。吸收曲线是定量分。吸收曲线是定量分析中选择析中选择入射光波长的重要依据。入射光波长的重要依据。15.1.4 吸光光度法的特点：吸光光度法的特点：1、灵敏度高，下限为、灵敏度高，下限为10-510-6 molL-1。适。适于微量分析。于微量分析。2、准确度较高，相对误差为、准确度较高，相对误差为2% 5%。3、操作快速简便，易于掌握。、操作快速简便，易于掌握。4、应用广泛。、应用广泛。15.2 溶液对光的吸收定律溶液对光的吸收定律 实验证明：若保持入射光的波长不变，实验证明：若保持入射光的波长不变，溶液对光吸收的程度与溶液对光吸收的程度与溶液的浓度、液层厚溶液的浓度、液层厚度度有关。有关。15.2.1 溶液对光的吸收定律溶液对光的吸收定律数学表达式：数学表达式：bKA1K1：比例常数，与：比例常数，与 、c、T有关。有关。b：溶液厚度：溶液厚度一、朗伯定律一、朗伯定律：当：当 、c、T 一定时，溶液的一定时，溶液的吸吸光度光度与液层的与液层的厚度厚度成正比。成正比。动画动画二、比尔定律二、比尔定律比尔定律比尔定律：当当 、b 和和 T一定时，溶液的一定时，溶液的吸光度吸光度与溶液的与溶液的浓度浓度成正比。成正比。动画动画数学表达式：数学表达式： A = K2 c三、朗伯三、朗伯比尔定律比尔定律（同时考虑溶液浓度和液层（同时考虑溶液浓度和液层厚度的影响）一束平行单色光通过溶液，当厚度的影响）一束平行单色光通过溶液，当 和和T一定时，其一定时，其吸光度吸光度与与溶液的浓度溶液的浓度和和液层液层厚度厚度成正比。成正比。数学表达式数学表达式： A = K b c适应范围广。适应范围广。P262 当当c用用gL-1表示，表示，b用用cm表示时，表示时，K用用a表示，表示，称为吸光系数，其单位为称为吸光系数，其单位为 L(g.cm)-1 ，则：，则：四、比例系数四、比例系数K1、吸光系数、吸光系数aA = a b ca是吸光物质在一定的条件下的特性常数，是吸光物质在一定的条件下的特性常数，与本与本性有关，与吸光物质的浓度和液层厚度无关性有关，与吸光物质的浓度和液层厚度无关。 c用用molL-1表示，表示，b用用cm表示时，表示时，K用用表表示，称为摩尔吸光系数，其单位为示，称为摩尔吸光系数，其单位为L(mol.cm)-1。则：。则：2、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数A =b c(1) 是是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特特征常数，征常数，不随浓度不随浓度c和液层厚度和液层厚度b的改变而改变的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；质本身的性质有关，与待测物浓度无关；(2)同一吸光物质在不同波长下的同一吸光物质在不同波长下的值是不同的值是不同的。在最大吸收波长。在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常处的摩尔吸光系数，常以以max表示。表示。max表明了该表明了该吸收物质最大限度吸收物质最大限度的吸光能力的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。达到的最大灵敏度。 (3)max越大表明该物质的吸光能力越强，用光越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。度法测定该物质的灵敏度越高。(4)在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1molL-1、液层厚度、液层厚度为为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。时该溶液在某一波长下的吸光度。当当 c = 1molL-1，b = 1cm 时时, A = 值是有色物质在一定波长下的特征常数，可值是有色物质在一定波长下的特征常数，可用它来衡量显色反应的灵敏度。用它来衡量显色反应的灵敏度。值越大，表值越大，表示该有色物质对此波长光的吸收能力愈强，显示该有色物质对此波长光的吸收能力愈强，显色反应愈灵敏。色反应愈灵敏。 最大最大5104 灵敏的显色反应灵敏的显色反应 在吸收曲线上，与最大吸收波长相对应的在吸收曲线上，与最大吸收波长相对应的摩尔吸收系数摩尔吸收系数，以，以最大最大 表示。表示。 对于微量组分的测定，一般选对于微量组分的测定，一般选较大的显较大的显色反应，以提高测定的灵敏度。色反应，以提高测定的灵敏度。【例】【例】：有一浓度为：有一浓度为1.0 g/ml Fe2+的溶液，以邻的溶液，以邻二氮菲显色后，在比色皿厚度为二氮菲显色后，在比色皿厚度为 2cm、波长、波长510nm处测得吸光度为处测得吸光度为0.380，计算（，计算（ 1 ）透光度）透光度T；(2)吸光系数吸光系数a；（；（3）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数 。解解（1）T10-A10-0.3800.417 （2）（3）1123109 . 1100 . 10 . 2380. 0 cmgLbcAa1143101 . 185.55100 . 10 . 2380. 0 cmmolLbcA 32+3NNFe+ Fe2+NN注意：注意：因为因为cbIITAto lg1lg 在吸光光度法中，在吸光光度法中，b是一定的，是一定的， A与与c成成正比，但正比，但T不与不与 c成正比。成正比。五、吸光度的加合性五、吸光度的加合性A总总 = Ai =1b1c1 + 2b2c2 + nbncn 总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。或或溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度之和。（之和。（组分间没有干扰组分间没有干扰）A4 A3 A2 A1溶液中多组分测定溶液中多组分测定)()()()()()()()(222111ybcyxbcxAybcyxbcxA 一、一、 1 1、单色光不纯，导致负偏差。、单色光不纯，导致负偏差。CA标准工作曲线图标准工作曲线图正误差正误差负误差负误差2、散射光的影响，胶体、散射光的影响，胶体、乳浊液或悬浊液由于散射的乳浊液或悬浊液由于散射的作用使吸光度增大，或入射作用使吸光度增大，或入射光不是垂直通过比色皿产生光不是垂直通过比色皿产生正偏差。正偏差。1、吸光质点的相互作用，浓度较大时，产生负、吸光质点的相互作用，浓度较大时，产生负偏差，偏差， （c 12 Fe(OH)3棕橙色棕橙色 沉淀沉淀黄色黄色紫红色紫红色，既要防止被测离子生成沉淀，既要防止被测离子生成沉淀，又需防止有色配合物离解。又需防止有色配合物离解。有效的方法是有效的方法是加入缓冲溶液（考虑干扰）加入缓冲溶液（考虑干扰），有机溶剂会降低有色物的离解度，从，有机溶剂会降低有色物的离解度，从而提高而提高 显色反应的灵敏度。显色反应的灵敏度。 ，使干扰离子不显色。，使干扰离子不显色。，通过实验找出适宜的温度范围。，通过实验找出适宜的温度范围。，在颜色稳定的时间范围内进行比色测，在颜色稳定的时间范围内进行比色测定。定。 ，测，测Ni2+时，时，Fe2+ 有干扰，有干扰，加入氧化剂，加入氧化剂， Fe2+ Fe3+ . ，用萃取、沉淀、电解、离子，用萃取、沉淀、电解、离子交换等方法。交换等方法。还可选择还可选择和和等等方法来消除共存离子的干扰。方法来消除共存离子的干扰。 ，如用，如用SCN-测定测定Co2+时，时，Fe3+有有干扰，加入干扰，加入 F- ，Fe3+ + 6F- = FeF63- ， Fe3+ 被掩蔽。被掩蔽。 离子交换法用于离子交换法用于Fe3+、Al3+分离时先用分离时先用HCl溶液处理试液，使铁、铝分别以溶液处理试液，使铁、铝分别以FeCl63-、Al3+形态存在。然后经过形态存在。然后经过阳离子树脂阳离子树脂交换柱，交换柱，此时此时Al3+留在柱上，而留在柱上，而FeCl63-流出柱子，从而流出柱子，从而达到分离的目的。达到分离的目的。 色谱分离法，若在充填硅胶、活性氧色谱分离法，若在充填硅胶、活性氧化铝、纤维素等载体的柱子上进行，则称化铝、纤维素等载体的柱子上进行，则称为为柱上色谱分离法柱上色谱分离法；若用滤纸作载体，则；若用滤纸作载体，则称为称为纸上色谱分离法纸上色谱分离法。 溶剂化合物溶剂化合物萃取体系，例如萃取体系，例如磷酸三丁酯磷酸三丁酯萃取萃取FeCl3。 某些无机化合物某些无机化合物萃取体系，例如萃取体系，例如CCl4萃取萃取I2。 钼酸铵法钼酸铵法(测测 P、 Si、W)， 过氧化氢法过氧化氢法(测测V5、Ti4)（主要使用）（主要使用） 铬天菁铬天菁S（CAS）、苯基荧光酮（）、苯基荧光酮（ PF ）偶氮胂偶氮胂III等等：邻二氮杂菲（测邻二氮杂菲（测Fe）等）等4、带含硫基团的螯合剂：、带含硫基团的螯合剂：双硫腙（测双硫腙（测Cu、Pb、Zn、Cd、Hg等）等）15.5.1、选择合适波长的入射光。、选择合适波长的入射光。（545nm）原则：使溶液的吸光度能真正反映待测物的原则：使溶液的吸光度能真正反映待测物的浓度。浓度。 在吸光度测量中，作为比较的溶液或溶在吸光度测量中，作为比较的溶液或溶剂称为参比溶液或空白溶液。剂称为参比溶液或空白溶液。15.5.2选择适当的参比溶液。选择适当的参比溶液。(1) 试样、试剂、显色剂都无色时，用试样、试剂、显色剂都无色时，用。(2) 试样无色，试剂、显色剂有色，采用试样无色，试剂、显色剂有色，采用。(3)试样有吸收，而显色剂等无色，可采用不加试样有吸收，而显色剂等无色，可采用不加显色剂的试样为参比。显色剂的试样为参比。(4)均有色，有吸收，对试样加入掩蔽剂，褪色均有色，有吸收，对试样加入掩蔽剂，褪色后再加显色剂等作为参比。后再加显色剂等作为参比。15.5.3 吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择透光率读数的准确度是仪器精度的主要指标。透光率读数的准确度是仪器精度的主要指标。测定结果的精度常用浓度的相对误差测定结果的精度常用浓度的相对误差dc/c表示。表示。bcTA lgbdcdTT.Tlnd.Tlgd 43404340AdATTdTcdc lg434.0若透光率刻度的读数的绝对误差为若透光率刻度的读数的绝对误差为T=1%，用，用不同的不同的T代入上式，可得相应浓度测量的相对误代入上式，可得相应浓度测量的相对误差差c/c，作图，作图，.TlgTT.cc 4340 1、T在在20%65%(A=0.190.70)范围，范围，相对误差较小。相对误差较小。2、T = 36.8%(A =0.434)，相对误，相对误差最小。差最小。由图可见：由图可见：为了减小浓度的相对误差，提高测定的准为了减小浓度的相对误差，提高测定的准确度，一般应控制溶液吸光度确度，一般应控制溶液吸光度A在最适宜读数在最适宜读数范围范围0.190.70。(%)cc 0.20.40.60.81.00246810T0.368【例】某一有色溶液在【例】某一有色溶液在2.0cm的吸收皿中，测的吸收皿中，测得透光率得透光率T1，若仪器透光度的绝对误差，若仪器透光度的绝对误差T0.5，计算，计算（1）测定的浓度的相对误差）测定的浓度的相对误差c/c（2）为使测得吸光度在最适读数范围内，溶）为使测得吸光度在最适读数范围内，溶液应稀释或浓缩多少倍？液应稀释或浓缩多少倍？（3）若浓度不变，而改变比色皿厚度）若浓度不变，而改变比色皿厚度（0.5cm, 1.0cm，2.0cm,3.0cm）,则应选择那则应选择那种厚度的吸收皿最合适，此时种厚度的吸收皿最合适，此时c/c为多少？为多少？解解 （1）%.lg.%.TlgTT.cc110100105043404340 （2）A=-lgT=-lg1%=2设有色溶液原始浓度为设有色溶液原始浓度为c，当，当b一定时，一定时，AbcK c，要使，要使A0.20.7，则，则 20710 270220ccc.cc. 即稀释即稀释310倍倍 （3）当）当c一定时即一定时即c，AbcK b,要要使使A0.20.7，则，则 20710 270220bbb.bb. b=2cm 70.20 .b b=0.5cm%.lg.%.TlgTT.cc41316031605043404340 316010T 5020250-0.5.A 控制吸光度在适宜的范围内控制吸光度在适宜的范围内 (1) 控制试样的量或溶液的稀释程度来控制控制试样的量或溶液的稀释程度来控制溶液浓度。溶液浓度。 (2) 选择不同厚度的比色皿。选择不同厚度的比色皿。1、目视比色法：、目视比色法：用眼睛比较溶液颜色深浅以用眼睛比较溶液颜色深浅以确定物质含量。（也叫确定物质含量。（也叫标准色阶法标准色阶法）1 2 3 4 5 标准系列溶液标准系列溶液待测溶液待测溶液目视比色法的原理是根据朗伯目视比色法的原理是根据朗伯比耳定律比耳定律 222111cbcb相同条件下显色且是同一种有色物质，所以：相同条件下显色且是同一种有色物质，所以：21因为液层厚度相等：因为液层厚度相等：b1=b2，所以浓度相等：所以浓度相等：c1=c2 目视比色法的目视比色法的是：是：1、仪器简单，操作简便，适宜于大批试样分、仪器简单，操作简便，适宜于大批试样分析。析。2、测定的灵敏度较高，适宜于稀溶液中微量、测定的灵敏度较高，适宜于稀溶液中微量元素的测定。元素的测定。3、复合光、复合光 白光下进行测定，因此有些白光下进行测定，因此有些显色反应不符合朗伯显色反应不符合朗伯比耳定律时，仍比耳定律时，仍可用目视法测定。可用目视法测定。目视比色法的目视比色法的缺点缺点是：是：1、有色溶液一般不太稳定，常常临时配制一、有色溶液一般不太稳定，常常临时配制一套标准色阶，较麻烦费时。套标准色阶，较麻烦费时。2、依靠人的眼睛来观察颜色深度，有主观误、依靠人的眼睛来观察颜色深度，有主观误差，准确度不高，相对误差约为差，准确度不高，相对误差约为520%。 铵的比色测定铵的比色测定标准系列法：标准系列法：原理：铵的测定是利用原理：铵的测定是利用NH4+与奈氏试剂（与奈氏试剂（K2HgI4）作用，生成棕黄色胶体溶液。）作用，生成棕黄色胶体溶液。 HgNH4+ + 2HgI42- + 4OH- = O NH2I + 7I- +3H2O Hg 溶液的颜色深浅与溶液的颜色深浅与NH4+浓度成正比。浓度成正比。碘化二汞基铵（碘碘化二汞基铵（碘化氨基氧汞）化氨基氧汞） 利用利用和和测量溶液透光强度的方测量溶液透光强度的方法。此仪器叫法。此仪器叫。用光电比色计测量有。用光电比色计测量有色物质含量的方法称为色物质含量的方法称为。光电池产生光电流的大小与照射光的强度光电池产生光电流的大小与照射光的强度成正比。一束白光通过成正比。一束白光通过后，得到比较后，得到比较，通过一定厚度的溶液时，溶，通过一定厚度的溶液时，溶液浓度越大，吸光度越大，光电流越小。液浓度越大，吸光度越大，光电流越小。配制配制有色溶液，测出吸光度，有色溶液，测出吸光度，相同条件下测相同条件下测的吸光度。的吸光度。Axcx与光电比色法基本相同，不同的是用分光与光电比色法基本相同，不同的是用分光能力更强的能力更强的或或进行分光，得到的光更近进行分光，得到的光更近似于单色光，似于单色光， 先配制一系列标准溶液，在最大吸收波长处，先配制一系列标准溶液，在最大吸收波长处，测出它们的吸光度，作图，同条件测未知液的测出它们的吸光度，作图，同条件测未知液的吸光度，从图中查出未知液的浓度。吸光度，从图中查出未知液的浓度。cA标准工作曲线图标准工作曲线图AxcxcA标准工作曲线图标准工作曲线图同学们在制作标准曲线时有如下几种情况：同学们在制作标准曲线时有如下几种情况： cA标准工作曲线图标准工作曲线图cA标准工作曲线图标准工作曲线图 同条件下分别测定未知液与标准溶液的吸光同条件下分别测定未知液与标准溶液的吸光度度和和，根据朗伯，根据朗伯-比尔定律，应有下式：比尔定律，应有下式：xxcbA标标cbA标标ccAAxx/因为：因为：标标cAAcxx所以：所以：例如：将例如：将1.000g钢样用钢样用HNO3溶解，钢中的锰用溶解，钢中的锰用KIO4氧化成高锰酸钾，并稀释到氧化成高锰酸钾，并稀释到100.0ml，用，用1.00cm比色皿在波长比色皿在波长525 nm测得此溶液的吸光测得此溶液的吸光度为度为0.700。一标准。一标准KMnO4溶液的浓度为溶液的浓度为1.5210-4 molL-1，在同样的条件下测得的吸光，在同样的条件下测得的吸光度为度为0.350，求试液中锰的浓度。，求试液中锰的浓度。 解：根据：解：根据： 的关系有：的关系有：SxSxccAA 41052. 1350. 0700. 0 xc141004. 324 LmolcccMnKMnOx*（3）标准加入法）标准加入法 参比溶液参比溶液： 用用 调节调节T%为为100（A = 0），）， 若被测溶液的浓度为若被测溶液的浓度为 。 两溶液的吸光度差两溶液的吸光度差与浓度差与浓度差成正比。成正比。 标准溶液标准溶液c1、 c2、c3。以以c1作参比，调作参比，调A = 0， 测测 c2、c3的的A， A对对c作图。作图。同条件下测同条件下测Ax。从差示工作曲线中查从差示工作曲线中查出出cx。AcAxcx差示工作曲线差示工作曲线 以以c1作参比，调作参比，调A = 0。测另一标准溶液。测另一标准溶液cs的的As。 再测未知液再测未知液 cx 的的Ax 。 因为：因为：sxsxccAAxxccc1sxsxAAcc所以：所以：作业：作业：p273 1、4、6、7、9IrItIaIoIo = Ia + It + Ir返回返回氢原子光谱图：氢原子光谱图：18sm10998. 2 cc光速H3 .65657. 4H1 .48607. 6H0 .43491. 6H2 .41031. 7 /nm1 /s)10 (14返回返回返回返回74 结束语结束语