无机和分析化学可见光分光光度法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第1010章章 可见光分光光度法可见光分光光度法10.1基本原理基本原理10.2可见光分光光度法可见光分光光度法10.3可见光分光光度法应用可见光分光光度法应用第第1页页概概述述吸吸光光光光度度法法是是以以物物质质对对光光选选择择性性吸吸收收为为基础分析方法。基础分析方法。所所用用仪仪器器为为分分光光光光度度计计（又又称称为为分分光光光光度法）。度法）。依依据据物物质质所所吸吸收收光光波波长长范范围围不不一一样样，吸吸光光光光度度法法又又有有紫紫外外、可可见见及及红红外外分分光光光光度度分分析法。析法。本章重点讨论本章重点讨论可见分光光度法可见分光光度法。第第2页页10.1可见光分光光度法基本原理可见光分光光度法基本原理10.1.1物质对光选择性吸收与物质颜色物质对光选择性吸收与物质颜色10.1.2光吸收基本定律光吸收基本定律10.1.3偏离朗伯偏离朗伯-比尔定律原因比尔定律原因*第第3页页10.1.1物质对光选择性吸收与物质颜色物质对光选择性吸收与物质颜色人眼能感觉波长在人眼能感觉波长在400400750750nm，为为可见光区。可见光区。光波是一个电磁波。光波是一个电磁波。电电磁磁波波包包含含无无线线电电波波、微微波波、红红外外光光、可可见见光光、紫外光、紫外光、X X射线、射线、射线等。射线等。可见光只是电磁波中一个很小波段。可见光只是电磁波中一个很小波段。不一样波长可见光使人们感觉为不一样颜色。不一样波长可见光使人们感觉为不一样颜色。含有单一波长光称为单色光含有单一波长光称为单色光。白光（日光）：白光（日光）：是由各种单色光组成复合光，是由各种单色光组成复合光，当日光经过三棱镜时被分解为七色光（光色散）：当日光经过三棱镜时被分解为七色光（光色散）：第第4页页手机辐射有害健康手机辐射有害健康手机和脑瘤之间有联络别太手机和脑瘤之间有联络别太“牵挂牵挂”手机了。手机了。06月月16日日星期一星期一13:09但最近美国纽约时报网站登载但最近美国纽约时报网站登载“教授教授关于手机和肿瘤之间辩论死灰复燃关于手机和肿瘤之间辩论死灰复燃”文章，不禁文章，不禁又让人揪心起来；参议员爱德华又让人揪心起来；参议员爱德华肯尼迪被诊疗肯尼迪被诊疗患有脑癌，教授们一致认为使用手机和这种脑瘤患有脑癌，教授们一致认为使用手机和这种脑瘤之间有联络。之间有联络。别认为现在还没有发觉脑瘤，就说明天下太别认为现在还没有发觉脑瘤，就说明天下太平，平，“从开始频繁地使用手机到被诊疗为脑肿瘤，从开始频繁地使用手机到被诊疗为脑肿瘤，大约需要大约需要10至。至。”神经外科教授这么预测。神经外科教授这么预测。http:/ 1）物质对光选择性吸收）物质对光选择性吸收当光束照射到当光束照射到某物质或溶液某物质或溶液时，一些波长光时，一些波长光被溶液吸收。另一些波长光不被吸收，产生反射、被溶液吸收。另一些波长光不被吸收，产生反射、散射或透过溶液。溶液颜色由透过光波长所决定散射或透过溶液。溶液颜色由透过光波长所决定。溶液对光作用溶液对光作用若被照若被照射是均匀溶射是均匀溶液，则光散液，则光散射能够忽略。射能够忽略。第第7页页比如：比如：KMnO4溶液强烈地吸收溶液强烈地吸收黄绿色黄绿色光，对其光，对其它颜色光吸收极少或不吸收，所以溶液展现它颜色光吸收极少或不吸收，所以溶液展现紫红色紫红色。（黄绿色黄绿色与与紫红色紫红色互补）互补）又如：又如：CuSO4溶液强烈地吸收溶液强烈地吸收黄色黄色光，所以光，所以溶液展现溶液展现蓝色蓝色。若溶液对白光中各种若溶液对白光中各种颜色光都不吸收，颜色光都不吸收，则溶液为透明无色则溶液为透明无色;反之则呈黑色。反之则呈黑色。光互补：光互补：蓝蓝 黄黄第第8页页对于固体物质对于固体物质:当日光（复合光）照射到物质上时，假如当日光（复合光）照射到物质上时，假如物质对各种波长光完全吸收则展现黑色；物质对各种波长光完全吸收则展现黑色；假如完全反射则展现白色；假如对各种波假如完全反射则展现白色；假如对各种波长光均匀吸收则展现灰色。长光均匀吸收则展现灰色。各各种种物物质质颜颜色色（透透过过光光）与与吸吸收收光光颜颜色互补关系列于下表中：色互补关系列于下表中：第第9页页物质颜色（互补色）吸 收 光颜 色波 长（nm）物质颜色与吸收光颜色和波长关系物质颜色与吸收光颜色和波长关系黄绿紫400450黄蓝450480橙绿蓝480490红蓝绿490500紫红绿500560紫黄绿560580蓝黄580600绿蓝橙600650蓝绿红650750第第10页页（2）吸收曲线）吸收曲线E=E2 -E1=h ：量子化量子化、选择性吸收；、选择性吸收；用不一样波长单色光用不一样波长单色光照射，测其吸光度照射，测其吸光度A;以波长为横坐标以波长为横坐标,A为为纵坐标作出纵坐标作出吸收曲线；吸收曲线；找到最大吸收波长找到最大吸收波长 max。M +热M+荧光或磷光M+h M*基态基态激发态激发态E1（E）E2邻菲罗啉络铁邻菲罗啉络铁()离子离子吸收曲线吸收曲线第第11页页吸收曲线特点：吸收曲线特点：同一个物质对不一样波长光吸光度不一样同一个物质对不一样波长光吸光度不一样。吸光度最大处对应波长称为最大吸收波长吸光度最大处对应波长称为最大吸收波长maxmax不一样浓度同一个物质，其吸收曲线形状相同不一样浓度同一个物质，其吸收曲线形状相同maxmax不变（图中：不变（图中：c1 c2 c3 c4）。不一样物质不一样物质，它们吸收曲线形状和，它们吸收曲线形状和maxmax则都不一样。则都不一样。c1c2c4c3第第12页页a.不一样浓度同一个物质不一样浓度同一个物质，在某，在某一定波长下吸光度一定波长下吸光度A 有差异，有差异，在在max=508nm处吸光度处吸光度A 差异最差异最大。大。此特征可作为物质此特征可作为物质定量分析主要定量分析主要依据。依据。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长依据吸收曲线是定量分析中选择入射光波长依据b.在在max处吸光度随浓度改变幅度最大处吸光度随浓度改变幅度最大，所以测定所以测定最灵敏最灵敏。图图10-3邻菲罗啉络铁邻菲罗啉络铁()()离子离子 不一样浓度时不一样浓度时吸收曲线吸收曲线第第13页页10.1.2光吸收定律光吸收定律（1）朗伯）朗伯比耳定律比耳定律布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后于先后于1729年和年和1760年说明了光吸收程度和吸收层厚度关年说明了光吸收程度和吸收层厚度关系。系。Ab1852年比耳年比耳(Beer)又提出了光吸收程度和吸又提出了光吸收程度和吸收物浓度之间也含有类似关系。收物浓度之间也含有类似关系。AcI0:入射光强度；入射光强度；It:透过光强度透过光强度第第14页页二者结合称为：二者结合称为：朗伯朗伯比耳定律，其数学表示式为：比耳定律，其数学表示式为：Alg（I0/It)=b c 式中式中A：吸光度：吸光度,描述溶液对光吸收程度；描述溶液对光吸收程度；b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，通常以，通常以cm为单位；为单位；c：溶液摩尔浓度，单位：溶液摩尔浓度，单位molL；：摩尔吸光系数，单位：摩尔吸光系数，单位Lmolcm；或或:Alg（I0/It)=a b c c c：溶液浓度，单位：溶液浓度，单位g gL L a：吸光系数，单位：吸光系数，单位L Lg gcmcm a与与关系为：关系为：a=/M （M为摩尔质量）为摩尔质量）第第15页页透光度透光度(透光率透光率)T描述入射光透过溶液程度描述入射光透过溶液程度T=ItI0吸光度吸光度A与透光度与透光度T关系关系:Ab clgT朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法理论基础和定量测定依比耳定律是吸光光度法理论基础和定量测定依据。据。广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区吸收测量。广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区吸收测量。第第16页页（2）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数特征特征吸收物质在一定波长和溶剂条件下吸收物质在一定波长和溶剂条件下特征常数特征常数，不随浓度，不随浓度c c和光程长度和光程长度b b改变而改变。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，仅与吸收物质本身性仅与吸收物质本身性质相关质相关。可作为可作为定性判定参数定性判定参数。同一吸收物质在不一样波长下同一吸收物质在不一样波长下值是不一样值是不一样。在最大吸收波长在最大吸收波长maxmax处摩尔吸光系数，常以处摩尔吸光系数，常以maxmax表示。表示。maxmax表明了该吸收物质最大程度吸光能力，表明了该吸收物质最大程度吸光能力，也反应了光度法测定该物质可能到达也反应了光度法测定该物质可能到达最大灵敏度最大灵敏度。第第17页页vmaxmax越大表明该物质吸光能力越强，用光度法越大表明该物质吸光能力越强，用光度法测定该物质灵敏度越高。测定该物质灵敏度越高。10105 5：超高灵敏；：超高灵敏；=(6=(61010）10104 4 ：高灵敏；：高灵敏；2102104 4 ：不灵敏。：不灵敏。v在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1mol/L1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm1cm时该溶液在某一波长下吸光度时该溶液在某一波长下吸光度A(A(通常依据低浓度时通常依据低浓度时A A间接求得间接求得)。v吸光系数吸光系数a(La(Lg-1g-1cm-1cm-1）相当于浓度为）相当于浓度为1g/L1g/L，液层厚度为液层厚度为1cm1cm时该溶液在某一波长下吸光度。时该溶液在某一波长下吸光度。Ab c 或或 A/b c第第18页页 浓浓度度为为25.5g/50ml Cu2+溶溶液液，用用双双环环己己酮酮草草酰酰二二腙腙光光度度法法测测定定，在在波波长长600nm处处用用2cm比色皿测量比色皿测量A=0.297，计算摩尔吸光系数。，计算摩尔吸光系数。=1.9104（Lmol-1cm-1）解：解：已知已知Cu原子量为原子量为63.55，Cu2+=8.010-6（molL-1）=例：例：第第19页页例题例题一有色化合物一有色化合物0.0010%水溶液在水溶液在2cm比色皿中测得透射比色皿中测得透射比为比为52.2%。已知它在。已知它在520nm处摩尔吸光系数为处摩尔吸光系数为2.24103L/(molcm)。求此化合物摩尔质量。求此化合物摩尔质量。解：解：A=-lgT=bc=b(0.00101000/100)/Mr=b0.010/MrMr=b0.010/(-lgT)=2.241030.0102/(-lg0.522)=159(g/mol)第第20页页10.1.3偏离朗伯偏离朗伯比耳定律原因比耳定律原因*标准曲线法测定未知溶液浓标准曲线法测定未知溶液浓度时，发觉：标准曲线常发生弯度时，发觉：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯这种现象称为对朗伯比耳定律比耳定律偏离。偏离。引发这种偏离原因（两大类）：引发这种偏离原因（两大类）：一类是物理性原因：由仪器精度不够引发。一类是物理性原因：由仪器精度不够引发。另一类是化学性原因：另一类是化学性原因：溶液发生相互作用溶液发生相互作用引发引发。图图10-4标准曲线标准曲线对比耳定律偏离对比耳定律偏离第第21页页 朗伯朗伯比耳定律比耳定律前提条件之一是前提条件之一是入射光为单入射光为单色光。色光。分光光度计只能取得近乎单色狭窄光带。分光光度计只能取得近乎单色狭窄光带。难以取得真正纯单色光。难以取得真正纯单色光。复合光可造成对比耳定律正或负偏离。复合光可造成对比耳定律正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射光都会引发非单色光、杂散光、非平行入射光都会引发对朗伯对朗伯比耳定律偏离。比耳定律偏离。但主要还是非单色光作为入射光引发偏离。但主要还是非单色光作为入射光引发偏离。（1）物理性原因物理性原因非单色光引发偏离非单色光引发偏离第第22页页非单色光作为入射光引发偏离非单色光作为入射光引发偏离图图10-5复合光对比耳定律影响复合光对比耳定律影响在图上在图上A-c曲线上部曲线上部(高浓度区高浓度区)则弯曲愈严重。则弯曲愈严重。故朗伯故朗伯比耳定律只适合用于稀溶液。比耳定律只适合用于稀溶液。预防非单色光引发偏离办法：预防非单色光引发偏离办法：首先应选择比很好单色器。首先应选择比很好单色器。另外还应将入射波长选定在待测物质最大吸收波长另外还应将入射波长选定在待测物质最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。且吸收曲线较平坦处。第第23页页（2）化学性原因化学性原因朗伯朗伯比耳定律假定：比耳定律假定：全部吸光质点之间不发生相互作用；全部吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c102mol/L时，吸光质点间可能时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光吸收。发生缔合等相互作用，直接影响了对光吸收。故：故：朗伯朗伯比耳定律只适合用于稀溶液。比耳定律只适合用于稀溶液。当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物形成等化学平衡时，也会使吸光质点浓度发生改变，形成等化学平衡时，也会使吸光质点浓度发生改变，影响吸光度。影响吸光度。第第24页页 例：例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在以下平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在以下平衡：CrO42-2H=Cr2O72-H2O（黄色黄色）（橙色橙色）碱性溶液中测碱性溶液中测CrO42-或酸性溶液或酸性溶液中测中测Cr2O72-均可取均可取得较满意结果。得较满意结果。若改变若改变溶液溶液酸度会酸度会造成平衡移动，发造成平衡移动，发生偏离比耳定律。生偏离比耳定律。第第25页页10.2可见分光光度法可见分光光度法10.2.1分光光度计基本部件分光光度计基本部件10.2.2显色反应及影响原因显色反应及影响原因*10.2.3吸光度测量条件选择吸光度测量条件选择第第26页页10.2.1分光光度计基本部件分光光度计基本部件（1）光源光源光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测显示系统检测显示系统在整个紫外光区或可见光谱区能够发射连续光谱，在整个紫外光区或可见光谱区能够发射连续光谱，含有足够辐射强度、很好稳定性、较长使用寿命。含有足够辐射强度、很好稳定性、较长使用寿命。可见光区可见光区：钨灯钨灯作为光源，其辐射波长范围在作为光源，其辐射波长范围在3202500nm。第第27页页（2）单色器）单色器入射狭缝：入射狭缝：光源光由此进入单色器；光源光由此进入单色器；准光装置：准光装置：透镜或反射镜使入射光成为平行光束；透镜或反射镜使入射光成为平行光束；色散元件：色散元件：棱镜或光栅；可将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；可将复合光分解成单色光；聚焦装置聚焦装置：透镜或凹面：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝出射狭缝：单色光由此：单色光由此射入样品室射入样品室吸收池吸收池 检测显示系统。检测显示系统。将光源发射复合光分解成单色光并可从中选出一任将光源发射复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光光学系统。波长单色光光学系统。吸收池吸收池光光源源第第28页页（3）吸收池）吸收池样品室：样品室：吸收池（比色皿）和对应池架附件。吸收池（比色皿）和对应池架附件。吸收池：吸收池：石英池（紫外区）和玻璃池（可见区）。石英池（紫外区）和玻璃池（可见区）。（4）检测系统）检测系统硒光电池硒光电池光电管光电管指示器指示器利用光电效应将透过吸收池光信号利用光电效应将透过吸收池光信号变成可测电信号。变成可测电信号。用（硒）光电池（用（硒）光电池（72）、光电管或）、光电管或光电倍增管（光电倍增管（721、751）、）、（5）结果显示统计系统）结果显示统计系统是把放大信号以是把放大信号以A或或T方式显示或统计下来装置。方式显示或统计下来装置。有：检流计、微安表、数字显示统计仪、微机等进行仪器有：检流计、微安表、数字显示统计仪、微机等进行仪器自动控制和结果处理。自动控制和结果处理。图图10-7吸光度与透光率标尺刻度吸光度与透光率标尺刻度第第29页页1.72型型1.稳稳压压电电源源开开关关2.波波长长调调整整器器3.光光路路闸闸门门4.单单色色器器光光源源开开关关5.比比色色皿皿定定位位装装置置6.光光亮亮调调整整器器7.检检流流计计电电源源开关开关8.零点调整器零点调整器9.灵敏度调整器灵敏度调整器10.比色皿架比色皿架72型光度计安装示意图型光度计安装示意图第第30页页1.指指示示灯灯2.电电源源开开关关3.灵灵敏敏度度选选择择按按钮钮4.比比色色皿皿座座定定位位拉拉杆杆5.透透光光率率100电电位位器器旋旋钮钮6.透透光光率率0电电位位器器旋旋钮钮7.波波长长调调整整旋旋钮钮8.波波长长示示窗窗9.光光密密度度（透透光光率）表率）表10.比色皿暗箱盖比色皿暗箱盖721型分光光度计型分光光度计2.721型型第第31页页3.751型型第第32页页附：附：几个惯用分光光度计几个惯用分光光度计分光光度计分光光度计国产型号国产型号工作范围工作范围/nm光光源源单色器单色器接收器接收器应应用用可见可见分光光度计分光光度计72型型721型型420700360700钨灯钨灯钨灯钨灯玻璃棱镜玻璃棱镜玻璃棱镜玻璃棱镜硒光电池硒光电池光电管光电管无机物和有机无机物和有机物含量测定物含量测定紫外紫外-可见可见和近红外和近红外分光光度计分光光度计751型型或或WFD-8型型2001000氢灯氢灯及及钨灯钨灯石英棱镜石英棱镜或或光栅光栅光电管光电管或或光电倍增管光电倍增管无机物和有机无机物和有机物含量测定物含量测定;有机物有机物结构分析结构分析红外红外分光光度计分光光度计WFD-3型型76040000硅碳棒硅碳棒岩盐岩盐真空真空热电偶热电偶有机物有机物结构分析结构分析第第33页页10.2.2显色反应及其影响原因显色反应及其影响原因*（1）显色反应及其选择）显色反应及其选择（2）显色剂）显色剂（3）显色反应条件选择）显色反应条件选择第第34页页（1）显色反应及其选择）显色反应及其选择显色反应：显色反应：将待测物转变成有色化合物反应。将待测物转变成有色化合物反应。比如：比如：钢中微量锰测定，钢中微量锰测定，Mn2不能直接进行光度测定不能直接进行光度测定2Mn25S2O82-8H2O=2MnO4-+10SO42-16H+生成紫红色生成紫红色MnO4-在在525nm处能够进行光度测定。处能够进行光度测定。配位显色反应配位显色反应:当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强紫外荷转移跃迁，产生很强紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。氧化还原显色反应氧化还原显色反应:氧化剂：氧化剂：过二过二硫酸根硫酸根第第35页页大显色剂显色反应灵敏度高大显色剂显色反应灵敏度高显色剂显色剂显色条件显色条件最大最大（nm）氨氨铜试剂（铜试剂（DDTC）双环己铜草酰双腙双环己铜草酰双腙（BCO）双硫腙双硫腙pH5.79.2CCl4萃取萃取pH8.99.60.1mol/L酸度酸度CCl4萃取萃取6204365955331.21021.31041.61045.0104Cu2+显色剂及其配合物显色剂及其配合物值值选择选择显色反应显色反应时应考虑原因：时应考虑原因：（1.1）灵敏度高：）灵敏度高：=104105第第36页页（1.2）选择性高：）选择性高：选择干扰小或易除去干扰显色剂选择干扰小或易除去干扰显色剂（1.3）显色剂在测定波优点无显著吸收）显色剂在测定波优点无显著吸收两种有色物最大吸收波长之差：两种有色物最大吸收波长之差：=称为称为“对比度对比度”;要求要求 60nm。（1.41.4）生成生成有色化合物组成恒定有色化合物组成恒定 化学性质化学性质稳定能够确保最少在测定过程中吸光度稳定能够确保最少在测定过程中吸光度基本保持不变，不然将影响吸光度测定准确性及重现性。基本保持不变，不然将影响吸光度测定准确性及重现性。第第37页页(2)显色剂显色剂(2.1)无机显色剂：无机显色剂：硫氰酸盐硫氰酸盐(测测Fe,Mo,W)、钼酸铵、钼酸铵(测测P,Si,W)、过氧化、过氧化氢氢(测测Ti,V)等几个。等几个。(2.2)有机显色剂有机显色剂：种类繁多：种类繁多(偶氮类、三苯甲烷类等偶氮类、三苯甲烷类等)有机显色剂中含有生色团和助色团。有机显色剂中含有生色团和助色团。生色团生色团(含不饱和键基团含不饱和键基团,能吸收波长大于能吸收波长大于200nm光光)如：如：偶氮基（偶氮基（-N=N-），羰基（），羰基（C=O），），硫羰基硫羰基（C=S），亚硝基（），亚硝基（-N=O）等。）等。助色团助色团（含有孤对电子基团，与（含有孤对电子基团，与生色团生色团上不饱和键相互上不饱和键相互作用，能够使颜色加深）如：作用，能够使颜色加深）如：胺基（胺基（-NH2、RNH-或或R2N-）、羟基（）、羟基（-OH）等）等第第38页页偶氮类显色剂偶氮类显色剂(ON型型)：本身是有色物质，生成配合物后本身是有色物质，生成配合物后,颜色发生显著改变；颜色发生显著改变；含有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大含有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。等优点，应用最广泛。如：偶氮胂如：偶氮胂（测（测Th,Zr,U）、）、PAR（测（测Ag,Hg,Ga,U）4-(2-吡啶偶氮吡啶偶氮)-间苯二酚间苯二酚三苯甲烷类三苯甲烷类(OO型螯合显色剂型螯合显色剂)：铬天青铬天青S(CAS)主要测主要测Al;pH55.8时显色时显色;mxa=530nm,=5.9104）等。等。第第39页页其它有机显色剂其它有机显色剂丁二酮肟丁二酮肟(DMG)(NN型螯合显色剂型螯合显色剂):主要测主要测Ni4+，在在NaOH碱性中碱性中,有氧化剂有氧化剂(过硫酸铵过硫酸铵)存在时存在时,生成可溶性红色络合物生成可溶性红色络合物;mxa=470nm,=1.3104邻二氮杂菲邻二氮杂菲(Phen;1,10-二氮菲二氮菲;邻菲罗啉邻菲罗啉)(NN型螯合显色剂型螯合显色剂):主要测主要测Fe2+,pH56时生成稳定桔时生成稳定桔红色红色Fe(Phen)32+;mxa=508nm,=1.110412456378910第第40页页(3)显色条件选择显色条件选择（3.13.1）显色剂用量）显色剂用量显色反应式显色反应式:M(待测物待测物)R(显色剂显色剂)=MR(有色配合物有色配合物)吸光度吸光度A与显色剂用量与显色剂用量CR关系会出现如图所表示几关系会出现如图所表示几个情况个情况:选择曲线选择曲线a或或b中改变平坦处。中改变平坦处。第第41页页（3.2）反应体系酸度）反应体系酸度M+HRMR+H+（显色剂显色剂）（）（有色配合物有色配合物）在相同试验条件下，分别测定不一在相同试验条件下，分别测定不一样样pH值条件下显色溶液吸光度。值条件下显色溶液吸光度。（3.3）显色反应温度：）显色反应温度：试验确定，普通尽可能采取在室温下进行。试验确定，普通尽可能采取在室温下进行。（3.4）显色时间：）显色时间：试验确定，在显色反应完全和试验确定，在显色反应完全和有色配有色配合物稳定时间内完成。合物稳定时间内完成。（3.5）溶剂：）溶剂：普通尽可能采取水相测定。普通尽可能采取水相测定。选图中选图中A较大且平坦区对应较大且平坦区对应pH范围。范围。图图10-9吸光度与吸光度与pH关系关系第第42页页（3.6）共存离子干扰消除）共存离子干扰消除加入掩蔽剂加入掩蔽剂选择掩蔽剂标准是：选择掩蔽剂标准是：掩蔽剂不能与待测组分反应；掩蔽剂不能与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分反应产物不干扰掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分反应产物不干扰待测组分测定。待测组分测定。例：例：测定测定Ti4，可加入，可加入H3PO4掩蔽剂使掩蔽剂使Fe3+(黄色黄色)成为成为Fe(PO)23-(无色无色)，消除，消除Fe3+干扰干扰；又如：又如：用铬天菁用铬天菁S光度法测定光度法测定Al3+时，加入抗坏血酸作掩时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将蔽剂将Fe3+还原为还原为Fe2+，消除，消除Fe3+干扰。干扰。选择适当显色反应条件选择适当显色反应条件分离干扰离子分离干扰离子第第43页页10.2.3吸光度测量条件选择吸光度测量条件选择（1）入射光波长选择）入射光波长选择（2）参比溶液选择参比溶液选择（3）吸光度读数范围选择与误差）吸光度读数范围选择与误差第第44页页（1）入射光波长选择）入射光波长选择普通应该选择普通应该选择max为为入射光波长。入射光波长。但假如但假如max处处有共存组分干扰时，有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度则应考虑选择灵敏度稍低但能防止干扰入稍低但能防止干扰入射光波长。射光波长。c1c2c4c3第第45页页如如:显色剂与钴配合物在显色剂与钴配合物在420nm处都有最大吸收。处都有最大吸收。图图10-10 10-10 吸收曲线吸收曲线ABA-钴配合物吸收曲线钴配合物吸收曲线B-显色剂吸收曲线显色剂吸收曲线若用此波长测定钴，若用此波长测定钴，则则未未反反应应显显色色剂剂会会发发生生干扰而降低测定准确度。干扰而降低测定准确度。所以，选择所以，选择500nm波长测定很好，波长测定很好，在此波长下显色剂不发在此波长下显色剂不发生吸收，而钴配合物则生吸收，而钴配合物则有一吸收平台。有一吸收平台。用用此此波波长长测测定定，灵灵敏敏度度虽虽有有所所下下降降，却却能能够够消消除除干扰，从而提升了测定准确度和选择性。干扰，从而提升了测定准确度和选择性。第第46页页测某有色物吸收光谱以下列图所表示，你认为选择测某有色物吸收光谱以下列图所表示，你认为选择那一个波长测定较适当？说明理由。那一个波长测定较适当？说明理由。标准上选择标准上选择A-曲线上曲线上A最最大处大处a所对应波长；所对应波长；例：例：解：解：但但a处波长范围很窄，处波长范围很窄，A易易随随改变而产生较大误差，改变而产生较大误差，工作条件难于控制准确一致，工作条件难于控制准确一致，将影响测定结果精密度和准将影响测定结果精密度和准确度确度。采取采取b处波长测定则易于控制工作条件，从而减小测处波长测定则易于控制工作条件，从而减小测量误差。量误差。ab第第47页页（2）参比溶液选择参比溶液选择为使测得为使测得A能真正反应待测溶液吸光强度能真正反应待测溶液吸光强度,需需要使用参比溶液。要使用参比溶液。参比溶液选择普通有以下几个情况：参比溶液选择普通有以下几个情况：纯溶剂（水纯溶剂（水)作参比作参比若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波优若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波优点有吸收，其它所加试剂均无吸收时选取。点有吸收，其它所加试剂均无吸收时选取。空白溶液空白溶液(不加试样溶液不加试样溶液)作参比作参比若显色剂或其它所加试剂在测定波优点略有若显色剂或其它所加试剂在测定波优点略有吸收，而试液本身无吸收时选取。吸收，而试液本身无吸收时选取。第第48页页试样溶液试样溶液(不加显色剂不加显色剂)作参比作参比若待测试液在测定波优点有吸收，而显色剂若待测试液在测定波优点有吸收，而显色剂等无吸收时选取。等无吸收时选取。将将试液中待测组分掩蔽后再加显色剂作为试液中待测组分掩蔽后再加显色剂作为参比参比若显色剂、试液中其它组分在测量波优点有若显色剂、试液中其它组分在测量波优点有吸收时选取。吸收时选取。另外另外浓度测量值相对误差与其透光度读数浓度测量值相对误差与其透光度读数T值也相关。值也相关。第第49页页（3）吸光度读数范围选择与误差）吸光度读数范围选择与误差在在不不一一样样吸吸光光度度(光光密密度度)范范围围内内，读读数数对对测测定定带带来来误误差差不不一一样样，普普通通读读数数在在标标尺尺两两端端误误差差较较大（参见标尺刻度图）。大（参见标尺刻度图）。普通在普通在T=7010(A=0.151.0)范围内，范围内，浓度测量浓度测量相对相对误差较小。误差较小。第第50页页控制适宜吸光度控制适宜吸光度不一样透光度读数，产生误差大小不一样：不一样透光度读数，产生误差大小不一样：A=-lgT=bc 或或 lgT=-bc 微分：微分：d(lgT)0.434d(lnT)=0.434dT/T=-bdc两式相除得：两式相除得：dc/c=(0.434/TlgT)dT以有限值表示可得：以有限值表示可得：c/c=(0.434/TlgT)T(10-6)浓度测量值相对误差（浓度测量值相对误差（c/c）不但与仪器透光）不但与仪器透光度误差度误差T相关（普通相关（普通:0.2%2%），而且与其），而且与其透光度读数透光度读数T 值也相关。值也相关。第第51页页若若:仪器透光度读数误差仪器透光度读数误差T=0.5(半格半格读数读数误差误差)由图可知：由图可知：在在T=7010(A=0.151.0)范围内，范围内，浓度测量浓度测量相对相对误差约为误差约为1.42.2;最小误差为最小误差为1.4时时T=36.8%(A=0.434)。图图10-11c/c-T关系关系(误差曲线误差曲线)第第52页页设：设：T=1%(1格读数误差格读数误差*)，则可绘出溶液浓度，则可绘出溶液浓度相对误差相对误差c/c与其透光度与其透光度T 关系曲线。关系曲线。当当T=1%，T%=2065(A=0.700.20)之间时，之间时，浓度相对误差较小。浓度相对误差较小。当当:Tmin36.8%,Amin0.434时时浓度相对误差最小为浓度相对误差最小为2.72%即即:c/c与仪器透光度读数误差与仪器透光度读数误差T相关。相关。在实际应用中，应参考仪器使用说明书。在实际应用中，应参考仪器使用说明书。第第53页页仪器仪器T与与c/c关系关系Tc/c较小范围较小范围1.42.2c/c最小值最小值T=0.5(半格半格读数误差读数误差)T=7010(A=0.151.0)1.4T=36.8%(A=0.434)T=1%(1格读数误差格读数误差)T%=2065(A=0.700.20)2.72%Tmin36.8%（Amin0.434）第第54页页课堂练习课堂练习1：某显色剂与某显色剂与Co()形成有色络合物形成有色络合物,在在 max=598nm处测得吸光度处测得吸光度A为为0.58,则透射比则透射比T=？某显色剂与某显色剂与Cu()形成有色络合物形成有色络合物,在在 max=540nm处测得透射比处测得透射比T=70.0%,其吸光度其吸光度A=？若使用仪？若使用仪器测量误差器测量误差(T)为为0.5%,上述两结果由仪器测量引上述两结果由仪器测量引发浓度相对误差分别为多少？发浓度相对误差分别为多少？第第55页页解：解：(a)A=-lgT,则则T=10-A=10-0.58=26.3%(b)A=-lgT=-lg0.70=0.155第第56页页10.3可见光分光光度法应用可见光分光光度法应用10.3.1高含量组分测定高含量组分测定10.3.2多组分分析多组分分析第第57页页10.3.1高含量组分测定高含量组分测定（1*）微量组分测定（）微量组分测定（标准曲线法）标准曲线法）通常采取通常采取A-c标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。吸光光度法主要用于微量单组分和多组分含吸光光度法主要用于微量单组分和多组分含量测定，也能够用于高含量组分和痕量组分测定、量测定，也能够用于高含量组分和痕量组分测定、研究化学平衡和配合物组成等。研究化学平衡和配合物组成等。配制一系列不一样浓度配制一系列不一样浓度(c)被测组分标准溶被测组分标准溶液，在选定液，在选定max和最正确操作条件下，测得各自吸和最正确操作条件下，测得各自吸光度光度(A)。第第58页页以以A-c 作图得一直线（标准曲线）作图得一直线（标准曲线）:在完全相同条件在完全相同条件下，测得试样吸光度下，测得试样吸光度Ax，然后从标准曲线上查，然后从标准曲线上查得对应浓度得对应浓度cx。标准工作标准工作曲线曲线cx第第59页页采取标准曲线法时必须注意：采取标准曲线法时必须注意：（1）使用标准溶液浓度范围应该使）使用标准溶液浓度范围应该使A与与c之间保持直之间保持直线关系。普通使线关系。普通使A在在0.151.0之间为宜之间为宜，最好，最好参考参考仪器使用说明书，仪器使用说明书，以确保足够准确度。以确保足够准确度。（2）须用不含被测元素空白溶液作参比，用于仪器）须用不含被测元素空白溶液作参比，用于仪器调零，方便从试样吸光度中扣除本底空白值。调零，方便从试样吸光度中扣除本底空白值。（3）全部操作条件（光源、单色器、检测器等）在）全部操作条件（光源、单色器、检测器等）在整个分析过程中必须保持恒定。整个分析过程中必须保持恒定。第第60页页（2）高含量组分测定（高含量组分测定（示差法示差法）v 普通分光光度法普通只适于测定微量普通分光光度法普通只适于测定微量组分，当待测组分含量较高组分，当待测组分含量较高(或较低或较低)时，将时，将产生较大误差。需采取示差法。产生较大误差。需采取示差法。v 示差法需要示差法需要较大入射光强度较大入射光强度，并采取浓并采取浓度稍低于待测溶液浓度度稍低于待测溶液浓度标准溶液作参比溶液标准溶液作参比溶液调整仪器透光度为调整仪器透光度为100100（A=0A=0）。）。然然后后测测定定试试液液吸吸光光度度，该该吸吸光光度度为为相相对对吸吸光光度度A Ar r，对应透光度为相对透光度，对应透光度为相对透光度T Tr r。第第61页页测得吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液吸测得吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液吸光度之差光度之差。示差法测得吸光度与示差法测得吸光度与c呈直线关系。呈直线关系。由标准曲线查得对应由标准曲线查得对应C值，则可知待测溶液浓度值，则可知待测溶液浓度cx：设：设：待测溶液浓度为待测溶液浓度为cx，标准，标准溶液浓度为溶液浓度为cs(cscx)。则：。则：Ax=b cxAs=b csxs=b(cx cs）=bc cx=cs+c示差法工作曲线示差法工作曲线第第62页页v示差法标尺扩展原理：示差法标尺扩展原理：普通法：普通法：csT=10%；cxT=5%示差法：示差法：cs做参比，调做参比，调T=100%则则cxTr,x=50%；标尺扩展；标尺扩展10倍倍第第63页页试样浓度高试样浓度高(低低)：选稍低：选稍低(高高)浓度标准液作参比浓度标准液作参比第第64页页用不一样用不一样T Ts s溶液作参比时，将其浓度相对误差分别溶液作参比时，将其浓度相对误差分别作出误差曲线作出误差曲线不一样不一样T Ts s溶液作参比时误差曲线溶液作参比时误差曲线由图可见：由图可见：伴随参比溶液浓度伴随参比溶液浓度增加增加(即即T Ts s减小减小)，浓度相对误差也就浓度相对误差也就减小。减小。（假定仪器透光度（假定仪器透光度读数绝对误差读数绝对误差T=0.5T=0.5）。）。如图所表示：如图所表示：第第65页页以纯试剂调整透光率满度时以纯试剂调整透光率满度时(T=100%)，测出某，测出某试液试液Tx=5%，假定仪器，假定仪器T=0.5%，问：问：测定相对误差测定相对误差(c/c)是多少？是多少？若以若以Ts=10%标准液调满度，该试液标准液调满度，该试液Tr=？测定相？测定相对误差对误差(cx/cx)是多少是多少?解：解：见华东理科大学，见华东理科大学，成都科技大合编成都科技大合编分析化学分析化学第第四版四版325页页例：例：第第66页页课堂练习课堂练习2：欲测定某有机胺摩尔质量欲测定某有机胺摩尔质量,先用先用苦味酸苦味酸(M=229g/mol)处理处理,得到得到苦味酸胺苦味酸胺(系系1:1加合物加合物)。今。今称取此苦味酸胺称取此苦味酸胺0.0300g,溶于乙醇并配制成溶于乙醇并配制成1L溶液溶液,用用1.00cm比色皿比色皿,于其最大吸收波长于其最大吸收波长380nm处测得吸处测得吸光度为光度为0.800已知苦味酸胺在已知苦味酸胺在380nm处处摩尔吸光系数摩尔吸光系数=1.3104L/(molcm)。试求该有机胺摩尔质量。试求该有机胺摩尔质量。第第67页页解：解：已知：已知：配制苦味酸胺配制苦味酸胺0.0300g/L，苦味酸胺在苦味酸胺在380nm处处=1.3104L/(molcm