第9章 吸光光度法PPT讲稿.ppt

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1、第9章 吸光光度法第1页，共72页，编辑于2022年，星期一教学目的教学目的 了解光的基本性质和吸收光谱的产生，掌握光吸收基本定律和及分光光度计的组成及工作原理，学习并掌握吸光光度法及其方法应用。教学重点与难点教学重点与难点 光吸收基本定律。第2页，共72页，编辑于2022年，星期一第第9 9章章 吸光光度法吸光光度法Spectrophotometry10.1 概述概述10.2 光度分析法的设计光度分析法的设计 10.3 光度分析法的误差光度分析法的误差10.4 其他吸光光度法及光度分析法的应用其他吸光光度法及光度分析法的应用第3页，共72页，编辑于2022年，星期一9.1 概述概述9.1.1

2、 吸光光度法的特点吸光光度法的特点 吸吸光光光光度度法法是是基基于于物物质质对对光光的的选选择择性性吸吸收收而而建建立立起起来来的的分分析析方方法法，包包括括比比色色法法、可可见见及及紫紫外外吸吸光光光光度度法法及及红红外外光光谱谱法法等等。我我们们重重点点讨讨论论可可见见光光区区的的吸光光度法吸光光度法。1.1.光的基本性质光的基本性质第4页，共72页，编辑于2022年，星期一2.吸收光谱产生的原理吸收光谱产生的原理 吸收光谱分为：原子吸收光谱和分子吸收光谱。是因物吸收光谱分为：原子吸收光谱和分子吸收光谱。是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。质对不同波长的光具有选择性吸收作用而

3、产生的。（1）原子吸收光谱）原子吸收光谱 Atomic absorption spectrum 由原子外层电子选择性地吸收某些波长的电磁波而引起的，为由原子外层电子选择性地吸收某些波长的电磁波而引起的，为线状光谱。线状光谱。线状光谱线状光谱-Line spectrum第5页，共72页，编辑于2022年，星期一（2）分子吸收光谱）分子吸收光谱-带状光谱带状光谱 molecular absorption spectrum 由电子能级跃迁而产生吸收光谱由电子能级跃迁而产生吸收光谱能量差能量差120(eV)，是紫，是紫外及可见分光光度法。外及可见分光光度法。UV/Vis Spectrophotomet

4、ry 由分子振动能级由分子振动能级(能量差约能量差约0.05l eV)和转动能级和转动能级(能量能量差小于差小于0.05 eV)的跃迁而产生的吸收光谱，为红外吸收光谱。的跃迁而产生的吸收光谱，为红外吸收光谱。用于分子结构的研究用于分子结构的研究。Infrared Spectrophotometry 带状光谱带状光谱 Band spectrum第6页，共72页，编辑于2022年，星期一第7页，共72页，编辑于2022年，星期一*单色光（单色光（monochromatic light）：具同一波长的光。）：具同一波长的光。*复合光（复合光（multiplex light）：由不同波长组成的光。）：

5、由不同波长组成的光。*紫外光（紫外光（ultraviolet light）：波长）：波长200400 nm。*可见光（可见光（visible light）：人眼能感觉到的光，波长在）：人眼能感觉到的光，波长在400750 nm。它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成的混合而成的*波段（波段（wave band）：各种色光的波长范围不同。）：各种色光的波长范围不同。*互补色光（互补色光（complementary color light）：按一定比例混合，得到白）：按一定比例混合，得到白光（光（white light）。）

6、。*物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。第8页，共72页，编辑于2022年，星期一第9页，共72页，编辑于2022年，星期一*吸吸收收光光谱谱曲曲线线或或光光吸吸收收曲曲线线（absorption curve）：以以波波长长为为横横坐标，吸光度为纵坐标作图。坐标，吸光度为纵坐标作图。*最最大大吸吸收收波波长长（maximum absorption wavelengh）：光光吸吸收收程程度度最最大大处的波长，用处的波长，用max表示表示*吸光度（吸光度（absorbance）在可见光，在可见光，KMnO4溶液溶液

7、对波长对波长525 nm附近绿色光的附近绿色光的吸收最强，而对紫色和红色吸收最强，而对紫色和红色的吸收很弱。的吸收很弱。max=525 nm。浓度不同时，光吸收曲线形浓度不同时，光吸收曲线形状相同，状相同，max不变，吸光不变，吸光度不同。度不同。第10页，共72页，编辑于2022年，星期一 3.目视比色法目视比色法(colorimetry)和吸光光度法的特点和吸光光度法的特点（1）灵敏度高。常用于测定试样中质量分数为）灵敏度高。常用于测定试样中质量分数为1%10-5的微量组分，甚的微量组分，甚至可测定低至质量分数为至可测定低至质量分数为10-610-8的痕量组分。的痕量组分。（2）准确度较高

8、。）准确度较高。目视比色法的相对误差为目视比色法的相对误差为5%10%，吸光光度法为，吸光光度法为2%5%。（3）应用广泛。几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地）应用广泛。几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用目视比色法或吸光光度法进行测定。用目视比色法或吸光光度法进行测定。（4）仪器简单、操作简便、快速。）仪器简单、操作简便、快速。第11页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.1.2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律 1.朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 （Lambert-Beer law）当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气当一束平行单色光通过

9、任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。如图反射。如图6-3所示，设人射光强度为所示，设人射光强度为I0，吸收光强度为，吸收光强度为Ia，透过，透过光强度为光强度为It，反射光强度为，反射光强度为Ir。第12页，共72页，编辑于2022年，星期一 在吸光光度分析法中，试液和空白溶液分别置于同样质料在吸光光度分析法中，试液和空白溶液分别置于同样质料及厚度的吸收池中，然后让强度为及厚度的吸收池中，然后让强度为I0的单色光分别通过这两个的单色光分别通过这两个吸收池，再测量其透过光的强度。

10、此时反射光强度基本上是不吸收池，再测量其透过光的强度。此时反射光强度基本上是不变的，且其影响可以相互抵消变的，且其影响可以相互抵消。（1）透射比或透光度）透射比或透光度（Transmittance）透过光强度透过光强度It与人射光强度与人射光强度Io之比称为透射比或透光度，之比称为透射比或透光度，用用T表示溶液的透射比愈大，表示它对光的吸收愈小表示溶液的透射比愈大，表示它对光的吸收愈小;相反，相反，透射比愈小，表示它对光的吸收愈大。透射比愈小，表示它对光的吸收愈大。第13页，共72页，编辑于2022年，星期一（2）朗伯）朗伯-比尔定律比尔定律 朗朗伯伯(Lambert J H)和和比比尔尔(B

11、eer A)分分别别于于1760和和1852年年研研究究了了光光的的吸吸收收与与溶溶液液层层的的厚厚度度及及溶溶液液浓浓度度的的定定量量关关系系，二二者者结结合合称称为为朗朗伯伯-比尔定律，也称为光的吸收定律。比尔定律，也称为光的吸收定律。当当一一束束强强度度为为I0的的平平行行单单色色光光垂垂直直照照射射到到长长度度为为b的的液液层层、浓浓度度为为c的的溶溶液液时时，由由于于溶溶液液中中吸吸光光质质点点(分分子子或或离离子子)的的吸吸收收，通通过过溶溶液液后后光的强度减弱为光的强度减弱为I：第14页，共72页，编辑于2022年，星期一朗朗伯伯-比比尔尔定定律律表表明明：当当一一束束单单色色光

12、光通通过过含含有有吸吸光光物物质质的的溶溶液液后后，溶溶液液的的吸吸光光度度与与吸吸光光物物质质的的浓浓度度及及吸吸收收层层厚厚度度成成正正比比。这这是是进进行行定定量量分分析析的的理理论论基基础础。比比例例常常数数K与与吸吸光光物物质质的的性性质质、入入射射光光波长及温度等因素有关。波长及温度等因素有关。朗伯朗伯-比尔定律：比尔定律：含含有有多多种种吸吸光光物物质质的的溶溶液液，由由于于各各吸吸光光物物质质对对某某一一波波长长的的单单色色光光均均有有吸吸收收作作用用，若若各各吸吸光光物物质质的的吸吸光光质质点点之之间间相相互互不不发发生生化化学学反反应应，当当某某一一波波长长的的单单色色光光

13、通通过过这这样样一一种种含含有有多多种种吸吸光光物物质质的的溶液时，溶液的总吸光度应等于各吸光物质的吸光度之和。溶液时，溶液的总吸光度应等于各吸光物质的吸光度之和。这一规律称这一规律称吸光度的加和性吸光度的加和性。第15页，共72页，编辑于2022年，星期一 2.摩尔吸收系数、吸收系数和桑德尔灵敏度摩尔吸收系数、吸收系数和桑德尔灵敏度（1）摩尔吸收系数）摩尔吸收系数 molar absorptivity 当浓度当浓度c用用molL-1，液层厚度，液层厚度b用用cm为单位表示，则为单位表示，则K用另一符用另一符号号来表示。来表示。称为摩尔吸收系数，单位为称为摩尔吸收系数，单位为Lmol-lcm-

14、1，它表示物质，它表示物质的量浓度为的量浓度为l molL-1，液层厚度为，液层厚度为l cm时溶液的吸光度。时溶液的吸光度。2）吸收系数）吸收系数 当浓度c用gL-1，液层厚度b用cm为单位表示，则用k表示吸收系数，单位为Lg-lcm-1，它表示物质的量浓度为l gL-1，液层厚度为l cm时溶液的吸光度。第16页，共72页，编辑于2022年，星期一（3）桑德尔）桑德尔(Sandell)灵敏度灵敏度(灵敏度指数灵敏度指数)用用S表示。表示。S是指当仪器的检测极限是指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，其单位为：光程内所能检测出来的

15、吸光物质的最低含量，其单位为：gcm-2，S与与及吸光物质摩尔质量及吸光物质摩尔质量M的关系为：的关系为：第17页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.1.3 比色法和吸光光度法及其仪器比色法和吸光光度法及其仪器 1.目视比色法目视比色法 colorimetry 用用眼眼睛睛观观察察、比比较较溶溶液液颜颜色色深深度度以以确确定定物物质质含含量量的的方方法法。优优点点是是仪仪器器简简单单，操操作作简简便便，适适宜宜于于大大批批试试样样的的分分析析。灵灵敏敏度度高高，因因为为是是在在复复合合光光-白白光光下下进进行行测测定定，故故某某些些显显色色反反应应不不符符合合朗朗伯伯-比比尔尔定定律律时

16、时，仍仍可可用用该该法法进进行行测测定定。主主要要缺缺点点是是准准确确度度不不高高，标标准准系系列列不不能能久久存存，需需要要在在测测定定时时临时配制临时配制。第18页，共72页，编辑于2022年，星期一 2.吸光光度法吸光光度法 Spectrophotometry 借借助助分分光光光光度度计计来来测测量量一一系系列列标标准准溶溶液液的的吸吸光光度度，绘绘制制标标准准曲曲线线，根根据据被被测测试试液液的的吸吸光光度度，从从标标准准曲曲线线上上求得被测物质的浓度或含量。求得被测物质的浓度或含量。Standard curve-calibrated curve-working curve 吸吸光光光

17、光度度法法与与目目视视比比色色法法在在原原理理上上不不同同。吸吸光光光光度度法法是是比比较较有有色色溶溶液液对对某某一一波波长长光光的的吸吸收收情情况况，目目视视比比色色法法则则是是比比较较透透过过光光的的强强度度。例例如如，测测KMnO4的的含含量量，吸吸光光光光度度法法测测量量的的是是KMnO4溶溶液液对对黄黄绿绿色色光光的的吸吸收收情情况况，目目视视比比色色法法则则是是比比较较KMnO4溶溶液液透透过过红红紫紫色色光的强度光的强度。第19页，共72页，编辑于2022年，星期一 吸光光度法特点：吸光光度法特点：入入射射光光是是纯纯度度较较高高的的单单色色光光，故故便便偏偏离离朗朗伯伯-比比

18、尔尔定定律律的的情情况况大大为为减减少少，标标准准曲曲线线直直线线部部分分的的范范围围更更大大，分分析析结结果果的的准准确确度度较较高高。因因可可任任意意选选取取某某种种波波长长的的单单色色光光，故故利利用用吸吸光光度度的的加加和和性性，同同时时测测定定溶溶液液中中两两种种或或两两种种以以上上的的组组分分。由由于于入入射射光光的的波波长长范范围围扩扩大大了了，许许多多无无色色物物质质，只只要要它它们们在在紫紫外外或或红外光区域内有吸收峰，都可以测定。红外光区域内有吸收峰，都可以测定。第20页，共72页，编辑于2022年，星期一 3.分光光度计及其基本部件分光光度计及其基本部件 分光光度计按工作

19、波长范围分类，紫外、分光光度计按工作波长范围分类，紫外、可见分光光度计应用于无机物和有机物含量可见分光光度计应用于无机物和有机物含量的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。分光光度计又可分为单光束和双光束两类。分光光度计又可分为单光束和双光束两类。722型分光光度计是数字显示的单光束、可见型分光光度计是数字显示的单光束、可见分光光度计分光光度计（recording spectrophotometer）。）。旧的光电比色计旧的光电比色计（photoelectric colorimeter）分光光度计的基本部件：分光光度计的基本部件：光源、单色器、比光源、单

20、色器、比色皿、检测器和显示装置。色皿、检测器和显示装置。第21页，共72页，编辑于2022年，星期一第22页，共72页，编辑于2022年，星期一 （1）光源）光源（light source）用用612 V钨丝灯作可见光区的光源，钨丝灯作可见光区的光源，发出的连续光谱在发出的连续光谱在360800 nm 范围内。光范围内。光源应该稳定，即要求电源电压保持稳定。源应该稳定，即要求电源电压保持稳定。为此，通常在仪器内同时配有电源稳压器为此，通常在仪器内同时配有电源稳压器。氢灯氢灯 氘灯氘灯 钨灯钨灯 汞灯汞灯 hydrogen deuterium tungsten mercury lamp lamp

21、 lamp lamp第23页，共72页，编辑于2022年，星期一（2）单色器单色器 monochromator 单色器的作用是将光源发出的连续光单色器的作用是将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。分为棱镜和光栅谱分解为单色光的装置。分为棱镜和光栅。棱棱镜镜（prism）：根根据据光光的的折折射射原原理理而而将将复复合合光光色色散散为为不不同同波波长长的的单单色色光光，然然后后再再让让所所需需波波长长的的光光通通过过一一个个很很窄窄的的狭狭缝缝（slit）照照射射到到吸吸收收池池上上。由由玻玻璃璃或或石石英英制制成成。玻玻璃璃棱棱镜镜用用于于可可见见光光范范围围，石石英英棱棱镜镜则在紫外和可见

22、光范围均可使用。则在紫外和可见光范围均可使用。第24页，共72页，编辑于2022年，星期一 光光栅栅（grating）是是根根据据光光的的衍衍射射和和干干涉涉原原理理将将复复合合光光色色散散为为不不同同波波长长的的单单色色光光，然然后后再再让让所所需需波波长长的的光光通通过过狭狭缝缝照照射射到到吸吸收收池池上上。它它的的分分辨辨率率比比棱棱镜镜大大，可可用用的波长范围也较宽。的波长范围也较宽。滤光片滤光片（filter）第25页，共72页，编辑于2022年，星期一（3）比色皿）比色皿(coloritrough)也称吸收池。用于盛放试液的容器。也称吸收池。用于盛放试液的容器。它它是是由由无无色色

23、透透明明、耐耐腐腐蚀蚀、化化学学性性质质相相同同、厚厚度度相相等等的的玻玻璃璃制制成成的的，按按其其厚厚度度分分为为0.5 cm，l cm，2 cm，3 cm和和5 cm。在在可可见见光光区区测测量量吸吸光光度度时时使使用用玻玻璃璃吸吸收收池池，紫紫外外区区则则使使用用石石英英吸吸收收池池。使使用用比比色色皿皿时应注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。时应注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。第26页，共72页，编辑于2022年，星期一（4 4）检测器检测器 detector 接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进行测量。分为光电管和光电倍增管。行测量。分

24、为光电管和光电倍增管。光光电电管管（phototube）：一一个个真真空空或或充充有有少少量量惰惰性性气气体体的的二二极极管管。阴阴极极是是金金属属做做成成的的半半圆圆筒筒，内内侧侧涂涂有有光光敏敏物物质质，阳阳极极为为一一金金属属丝丝。光光电电管管依依其其对对光光敏敏感感的的波波长长范范围围不不同同分分为为红红敏敏和和紫紫敏敏两两种种。红红敏敏光光电电管管是是在在阴阴极极表表面面涂涂银银和和氧氧化化铯铯，适适用用波波长长范范围围为为6251000 nm;紫紫敏敏光光电电管管是是阴阴极极表表面面涂涂锑锑和和铯铯，适适用波长范围为用波长范围为200625 nm。第27页，共72页，编辑于2022

25、年，星期一 光电倍增管光电倍增管photomultiplier：由光电管改：由光电管改进而成的，管中有若千个称为倍增极的附进而成的，管中有若千个称为倍增极的附加电极。可使光激发的电流得以放大，一加电极。可使光激发的电流得以放大，一个光子约产生个光子约产生106107 个电子。它的灵敏个电子。它的灵敏度比光电管高度比光电管高200多倍。适用波长范围为多倍。适用波长范围为160700 nm。光电倍增管在现代的分光光。光电倍增管在现代的分光光度计中被广泛采用。度计中被广泛采用。光电池光电池 photocell第28页，共72页，编辑于2022年，星期一 （5 5）显示装置显示装置 作用是把放大的信号

26、以吸光度作用是把放大的信号以吸光度A或透或透射比射比T的光度分析法的设计方式显示或记的光度分析法的设计方式显示或记录下来。分光光度计常用的显示装置是录下来。分光光度计常用的显示装置是检流计、微安表、数字显示记录仪。检流计、微安表、数字显示记录仪。第29页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.2 9.2 光度分析法的设计光度分析法的设计1 1 显色反应显色反应2 2 显色条件的选择显色条件的选择3 3 测量波长和吸光度范围的选择测量波长和吸光度范围的选择4 4 参比溶液的选择参比溶液的选择5 5 标准曲线的制作标准曲线的制作第30页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.2.19.2.1显

27、色反应（显色反应（color reaction）待待测测物物质质本本身身有有较较深深的的颜颜色色，直直接接测测定定；待待测测物物质质是是无无色色或或很很浅浅的的颜颜色色，需需要要选选适适当当的的试试剂剂与与被被测测离离子子反反应应生生成成有有色色化化合合物物再再进进行行测测定定，此此反反应应称称为为显显色反应，所用的试剂称为显色剂色反应，所用的试剂称为显色剂（color reagent）。）。按按显显色色反反应应的的类类型型来来分分，主主要要有有氧氧化化还还原原反反应应和和络络合合反反应应两两大大类类，而而络络合合反应是最主要的。反应是最主要的。第31页，共72页，编辑于2022年，星期一1.

28、显色反应的选择显色反应的选择（1）选选择择性性好好，干干扰扰少少，或或干干扰扰容容易易消消除除;灵灵敏敏度度高高，有有色色物质的物质的应大于应大于104。（2）有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。）有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。（3）有有色色化化合合物物的的化化学学性性质质稳稳定定，至至少少保保证证在在测测量量过过程程中中溶溶液液的的吸吸光光度度基基本本恒恒定定。这这就就要要求求有有色色化化合合物不容易受外界环境条件的影响。物不容易受外界环境条件的影响。（4）有有色色化化合合物物与与显显色色剂剂之之间间的的颜颜色色差差别别要要大大，即即显显色色剂剂对对光光的的吸吸收收与与络络合合

29、物物的的吸吸收收有有明明显显区区别别，要要求求两两者者的的吸吸收收峰波长之差峰波长之差(称为对比度称为对比度)大于大于60 nm。第32页，共72页，编辑于2022年，星期一2.显色剂显色剂 无机显色剂无机显色剂不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高。如用择性也不高。如用KSCN显色测铁、钼、钨和铌；用钼酸铵显显色测铁、钼、钨和铌；用钼酸铵显色测硅、磷和钒色测硅、磷和钒;用用H2O2显色测钛等。显色测钛等。有机显色剂有机显色剂分子中含有生色团分子中含有生色团（chromophoric group）和助色团（和助色团（auxochrome gr

30、oup）。）。生色团生色团是某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰是某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。这些基团中的基等。这些基团中的电子被激发时需能量较小，可吸收波长电子被激发时需能量较小，可吸收波长200 nm以上的可见光而显色。以上的可见光而显色。助色团助色团是含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。是含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。第33页，共72页，编辑于2022年，星期一 有机显色剂：有机显色剂：A 磺磺基基水水杨杨酸酸 OO型型螯螯合合剂剂，可可与与很很多多高高

31、价价金金属属离离子子生成稳定的螯合物，主要用于测生成稳定的螯合物，主要用于测Fe3+。B 丁二酮肟丁二酮肟 NN型螯合显色剂，用于测定型螯合显色剂，用于测定Ni2+。C 1，10-邻二氮菲邻二氮菲 NN型螯合显色剂，测微量型螯合显色剂，测微量Fe2+。D 二二苯苯硫硫腙腙 含含S显显色色剂剂，萃萃取取光光度度测测定定Cu2+，Pb2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+等。等。E 偶偶氮氮胂胂(铀铀试试剂剂)偶偶氮氮类类螯螯合合剂剂，强强酸酸性性溶溶液液中中测测Th(),Zr()，U()等等；在在弱弱酸酸性性溶溶液液中中测测稀稀土土金属离子。金属离子。F 铬天青铬天青S 三苯甲烷类显色剂，测定三苯甲

32、烷类显色剂，测定Al3+。G 结晶紫结晶紫 三苯甲烷类碱性染料，测定三苯甲烷类碱性染料，测定Tl3+。第34页，共72页，编辑于2022年，星期一 3.多元络合物多元络合物 多多元元络络合合物物是是由由三三种种或或三三种种以以上上的的组组分分所所形形成成的的络络合合物物。目目前前应应用用较较多多的的是是由由一一种种金金属属离离子子与与两两种种配配位位体体所所组组成成的的三三元元络络合合物物。三三元元络络合合物物在在吸吸光光光光度度分分析析中中应应用用较较普普遍遍。重要的三元络合物类型重要的三元络合物类型。（1）三三元元混混配配络络合合物物 金金属属离离子子与与一一种种络络合合剂剂形形成成未未饱

33、饱和和络络合合物物，然然后后与与另另一一种种络络合合剂剂结结合合，形形成成三三元元混混合合配配位位络络合合物物，简简称称三三元元混混配配络络合合物物。例例如如，V(V)，H2O2和和吡吡啶啶偶偶氮氮间间苯苯二二酚酚(PAR)形形成成1:1:1的的有有色色络络合合物物，可可用用于钒的测定，其灵敏度高，选择性好。于钒的测定，其灵敏度高，选择性好。第35页，共72页，编辑于2022年，星期一（2）金属离子）金属离子-络合剂络合剂-表面活性剂体系表面活性剂体系 金属离子与显色剂反应时，加入某些表金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的

34、吸收峰向长波方向移动收峰向长波方向移动(红移红移)，而测定的灵敏，而测定的灵敏度显著提高。目前，常用于这类反应的表面度显著提高。目前，常用于这类反应的表面活性剂有溴化十六烷基吡啶、氯化十四烷基活性剂有溴化十六烷基吡啶、氯化十四烷基二甲基苄胺、氯化十六烷基三甲基铵、溴化二甲基苄胺、氯化十六烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲基铵十六烷基三甲基铵、溴化羟基十二烷基三甲、溴化羟基十二烷基三甲基铵、基铵、OP乳化剂。例如，稀土元素、二甲乳化剂。例如，稀土元素、二甲酚橙及溴化十六烷基吡啶反应，生成三元络酚橙及溴化十六烷基吡啶反应，生成三元络合物，在合物，在pH 89时呈蓝紫色，用于痕量稀土时呈蓝紫色，用于痕量

35、稀土元素总量的测定元素总量的测定。第36页，共72页，编辑于2022年，星期一 （3）离子缔合物）离子缔合物 金金属属离离子子先先与与络络合合剂剂生生成成络络阴阴离离子子或或络络阳阳离离子子，再再与与带带反反电电荷荷的的离离子子生生成成离离子子缔缔合合物物。主主要要用用于于萃萃取取光光度度法法。如如，Ag+与与1，10-邻邻二二氮氮菲菲形形成成阳阳离离子子，再再与与溴溴邻邻苯苯三三酚酚红红的的阴阴离离子子形形成成深深蓝蓝色色的的离离子子缔缔合合物。用物。用F-、H2O2、EDTA作掩蔽剂，可测定微量作掩蔽剂，可测定微量Ag+。作作为为离离子子缔缔合合物物的的阳阳离离子子，有有碱碱性性染染料料、

36、1，10-邻邻二二氮氮菲菲及及其其衍衍生生物物、安安替替比比林林及及其其衍衍生生物物、氯氯化化四四苯苯砷砷(或或磷磷、锑锑)等等;作作为为阴阴离离子子，有有X-，SCN-，ClO4-，无机杂多酸和某些酸性染料等。，无机杂多酸和某些酸性染料等。第37页，共72页，编辑于2022年，星期一（4）杂多酸）杂多酸 溶溶液液在在酸酸性性的的条条件件下下，过过量量的的钼钼酸酸盐盐与与磷磷酸酸盐盐、硅硅酸酸盐盐、砷砷酸酸盐盐等等含含氧氧的的阴阴离离子子作作用用生生成成杂杂多多酸酸，作作为为吸吸光光光光度度法法测测定定相相应应的的磷磷、硅硅、砷砷等等元元素素的的基基础础。杂杂多多酸酸法法需需要要还还原原反反应

37、应的的酸酸度度范范围围较较窄窄，必必须须严严格格控控制制反反应应条条件件。很很多多还还原原剂剂都都可可应应用用于于杂杂多多酸酸法法中中。氯氯化化亚亚锡锡及及某某些些有有机机还还原原剂剂，例例1-氨氨基基-2-萘萘酚酚-4-磺磺酸酸加加亚亚硫硫酸酸盐盐和和氢氢醌醌常常用用于于磷磷的的测测定定。硫硫酸酸肼肼在在煮煮沸沸溶溶液液中中作作砷砷钼钼酸酸盐和磷钼酸盐的还原剂。抗坏血酸也是较好的还原剂。盐和磷钼酸盐的还原剂。抗坏血酸也是较好的还原剂。第38页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.2.2 显色条件的选择显色条件的选择 实验条件包括实验条件包括:溶液酸度，显色剂用量，溶液酸度，显色剂用量，试

38、剂加入顺序，显色时间，显色温度，有机试剂加入顺序，显色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存离子的干扰等络合物的稳定性及共存离子的干扰等。1.溶液的酸度溶液的酸度 M+HR=MR+H+*影响显色剂的平衡浓度和颜色影响显色剂的平衡浓度和颜色*影响被测金属离子的存在状态影响被测金属离子的存在状态*影响络合物的组成影响络合物的组成*pH与吸光度关系曲线确定与吸光度关系曲线确定pH范围。范围。第39页，共72页，编辑于2022年，星期一 2.显色剂的用量显色剂的用量 M(被测组分被测组分)+R(显色剂显色剂)=MR(有色络合物有色络合物)为为使使显显色色反反应应进进行行完完全全，需需加加入入过过量量

39、的的显显色色剂剂。但但显显色色剂剂不不是是越越多多越越好好。有有些些显显色色反反应应，显显色色剂剂加加人人太太多多，反反而而会会引引起起副副反反应应，对对测测定定不不利利。在在实实际际工工作作中中根根据据实验结果来确定显色剂的用量。实验结果来确定显色剂的用量。第40页，共72页，编辑于2022年，星期一 3.显色反应时间显色反应时间 有有些些显显色色反反应应瞬瞬间间完完成成，溶溶液液颜颜色色很很快快达达到到稳稳定定状状态态，并并在在较较长长时时间间内内保保持持不不变变;有有些些显显色色反反应应虽虽能能迅迅速速完完成成，但但有有色色络络合合物物的的颜颜色色很很快快开开始始褪褪色色;有有些些显显色

40、色反反应应进进行行缓缓慢慢，溶溶液液颜颜色色需需经经一一段段时时间间后后才才稳稳定定。制作吸光度制作吸光度-时间曲线确定适宜时间。时间曲线确定适宜时间。4.显色反应温度显色反应温度 显显色色反反应应大大多多在在室室温温下下进进行行。但但是是，有有些些显显色色反反应应必需加热至一定温度完成必需加热至一定温度完成。5.溶剂溶剂 有有机机溶溶剂剂降降低低有有色色化化合合物物的的解解离离度度，提提高高显显色色反反应应的的灵灵敏敏度度。如如在在Fe(SCN)3的的溶溶液液中中加加入入丙丙酮酮颜颜色色加加深深。还还可可能能提提高高显显色色反反应应的的速速率率，影影响响有有色色络络合合物物的的溶溶解解度度和

41、组成等。和组成等。第41页，共72页，编辑于2022年，星期一 6.干扰及其消除方法干扰及其消除方法 试试样样中中存存在在干干扰扰物物质质会会影影响响被被测测组组分分的的测测定定。例例如如干干扰扰物物质质本本身身有有颜颜色色或或与与显显色色剂剂反反应应，在在测测量量条条件件下下也也有有吸吸收收，造造成成正正干干扰扰。干干扰扰物物质质与与被被测测组组分分反反应应或或与与显显色色剂剂反反应应，便便显显色色反反应应不不完完全全，也也会会造造成成干干扰扰。干干扰扰物物质质在在测测量量条条件件下下从从溶溶液液中中析析出出，便便溶溶液液变变混混浊浊，无无法法准准确确测测定定溶溶液液的吸光度。的吸光度。为为

42、消消除除以以上上原原因因引引起起的的干干扰扰，可可采采取取以以下下几几种种方法。方法。第42页，共72页，编辑于2022年，星期一a.控制溶液酸度控制溶液酸度b.加加入入掩掩蔽蔽剂剂 选选取取的的条条件件是是掩掩蔽蔽剂剂不不与与待待测测离离子子作作用用，掩掩蔽蔽剂剂以以及及它它与与干干扰扰物物质质形形成成的的络络合合物物的的颜颜色色应应不不干干扰扰待待测离子的测定。测离子的测定。c.利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态 d.利用校正系数利用校正系数e.用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰。用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰。f.选择适当的波

43、长选择适当的波长g.当当溶溶液液中中存存在在有有消消耗耗显显色色剂剂的的干干扰扰离离子子时时，可可通通过过增增加加显显色色剂剂的用量来消除干扰。的用量来消除干扰。h.分离分离 以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。第43页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.2.3 9.2.3 测量波长和吸光度范围的选择测量波长和吸光度范围的选择 1.1.测量波长的选择测量波长的选择 为了使测定结果有较高的灵敏度，应选择被测为了使测定结果有较高的灵敏度，应选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，这称为物质的最大吸收波长的光作为入射光，这称为“最大最大吸收原则吸收

44、原则”（maximum absorption）。选用这种波长）。选用这种波长的光进行分析，不仅灵敏度高，且能减少或消除由的光进行分析，不仅灵敏度高，且能减少或消除由非单色光引起的对朗伯非单色光引起的对朗伯-比尔定律的偏离。比尔定律的偏离。但是，在最大吸收波长处有其他吸光物但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定时，则应根据入射光波长。质干扰测定时，则应根据入射光波长。第44页，共72页，编辑于2022年，星期一例例 丁二酮肟光度法测钢中镍，丁二酮肟光度法测钢中镍，络合物丁二酮肟镍的最大吸收络合物丁二酮肟镍的最大吸收波长为波长为470 nm，但试样中的铁，但试样中的铁用酒石酸钠掩蔽后，在用酒

45、石酸钠掩蔽后，在470 nm处也有一定吸收，干扰镍的测处也有一定吸收，干扰镍的测定。为避免铁的干扰，可以选定。为避免铁的干扰，可以选择波长择波长 520 nm进行测定，虽然进行测定，虽然测镍的灵敏度有所降低，但酒测镍的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干扰镍的测定。石酸铁不干扰镍的测定。第45页，共72页，编辑于2022年，星期一 2.吸光度范围的选择吸光度范围的选择 从从仪仪器器测测量量误误差差的的角角度度来来看看，为为使使测测量量结结果果得得到到较较高高的的准准确确度度，一一般般应应控控制制标标准准溶溶液液和和被被测测试试液液的的吸吸光光度度在在0.20.8范范围围内内。可可通通过过控控制制溶溶

46、液液的的浓浓度度或或选选择择不不同同厚厚度的吸收池来达到目的。度的吸收池来达到目的。第46页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.2.4 4 参比溶液的选择参比溶液的选择 利用参比溶液来调节仪器的零点，可消除由吸利用参比溶液来调节仪器的零点，可消除由吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差，收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差，扣除干扰的影响。扣除干扰的影响。参比溶液选择：参比溶液选择：1.试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。2.显显色色剂剂为为无无色色，被被测测试试液液中中存存在在其其他他有有色色离离子子，用用不不加加显显色剂的被测试液作

47、参比溶液。色剂的被测试液作参比溶液。3.显显色色剂剂有有颜颜色色，可可选选择择不不加加试试样样溶溶液液的的试试剂剂空空白白作作参参比溶液。比溶液。第47页，共72页，编辑于2022年，星期一4.显色剂和试液均有颜色，可将一份试液显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，这样就可以消除显色剂和为参比溶液，这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干扰。一些共存组分的干扰。5.改变加入试剂的顺序

48、，使被测组分不发改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。消除干扰。第48页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.2.5 9.2.5 标准曲线的制作标准曲线的制作 根根据据光光的的吸吸收收定定律律:吸吸光光度度与与吸吸光光物物质质的的含含量量成成正正比比，这这是是光光度度法法进进行行定定量量的的基基础础，标标准准曲曲线线就就是是根根据据这这一一原原理理制制作作的的。具具体体方方法法为为:在在选选择择的的实实验验条条件件下下分分别别测测量量一一系系列列不不同同含含量量的的标标准准溶溶液液的的吸吸光光度度，以以标标准准溶溶液

49、液中中待待测测组组分分的的含含量量为为横横坐坐标标，吸吸光光度度为为纵纵坐坐标标作作图图，得得到到一一条条通通过过原原点点的的直直线线，称称为为标标准准曲曲线线，此此时时测测量量待待测测溶溶液液的的吸吸光光度度，在在标标准准曲曲线线上上就就可可以以查查到到与之相对应的被测物质的含量。与之相对应的被测物质的含量。第49页，共72页，编辑于2022年，星期一 有时标准曲线不通过原点。有时标准曲线不通过原点。可能是由于参比溶液选择不当，可能是由于参比溶液选择不当，吸收池厚度不等，吸收池位置吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清洁等不妥，吸收池透光面不清洁等原因所引起的。若有色络合物原因所引

50、起的。若有色络合物的解离度较大，特别是当溶液的解离度较大，特别是当溶液中还有其他络合剂时，常便被中还有其他络合剂时，常便被测物质在低浓度时显色不完全。测物质在低浓度时显色不完全。找出原因，加以避免。找出原因，加以避免。第50页，共72页，编辑于2022年，星期一9.3 9.3 光度分析法的误差光度分析法的误差1 对朗伯对朗伯-比尔定律的偏离比尔定律的偏离2 吸光度测量的误差吸光度测量的误差第51页，共72页，编辑于2022年，星期一 9.3.19.3.1对朗伯对朗伯-比尔定律的偏离比尔定律的偏离 在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈直线在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈直线的情况，特别是