第8章 分光光度法-考研试题文档资料系列.ppt

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1、分析化学 Analytical Chemistry 1化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室第第8章章 分光光度法分光光度法8.1 分光光度法的特点8.2 分光光度法的基本原理8.3 分光光度计及其主要部件8.4 显色反应及显色条件的选择8.5 测量误差和测定条件的选择8.6 分光光度测定方法8.7 分光光度法的应用分析化学 Analytical Chemistry 2化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.1 分光光度法的特点分光光度法的特点1)灵敏度高灵敏度高 微量或痕量测定，下限微量或痕量测定，下限10-610-5 mol L-1。2)准确度高准确度高 相对误差为相对误差为1%2%

2、。3)仪器简单仪器简单 仪器结构简单，操作方便。仪器结构简单，操作方便。4)应用广泛应用广泛 高灵敏度、高选择性的显色剂和掩蔽剂测高灵敏度、高选择性的显色剂和掩蔽剂测定无机离子和有机化合物；反应机理及化学平衡的研究，定无机离子和有机化合物；反应机理及化学平衡的研究，如配合物的组成，有机酸、碱的离解常数的测定等。如配合物的组成，有机酸、碱的离解常数的测定等。分析化学 Analytical Chemistry 3化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室分光光度法：分子光谱分析法的一种，又称吸光光分光光度法：分子光谱分析法的一种，又称吸光光度法，属于分子吸收光谱分析方法度法，属于分子吸收光谱分析方法

3、 基于外层电子跃迁基于外层电子跃迁8.2 分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理 v吸收光谱v发射光谱v散射光谱v分子光谱v原子光谱分析化学 Analytical Chemistry 4化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室光:一种电磁波,波粒二象性 光谱名称光谱名称波长范围波长范围X射线射线0.110 nm远紫外光远紫外光10200 nm近紫外光近紫外光200400 nm可见光可见光400750 nm近红外光近红外光0.752.5 um中红外光中红外光2.55.0 um远红外光远红外光5.01000 um微波微波0.1100 cm无线电波无线电波11000 m当光子的能量与分子的当光子的

4、能量与分子的 E匹配时，匹配时，就会吸收光子就会吸收光子 E=hu u=hc/l l8.2.1 物质对光的选择形吸收与溶液颜色的关系物质对光的选择形吸收与溶液颜色的关系分析化学 Analytical Chemistry 5化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室物质的颜色吸收光 颜色波长范围(l,nm)黄绿黄绿黄黄橙橙红红紫红紫红紫紫蓝蓝绿蓝绿蓝蓝绿蓝绿紫紫蓝蓝绿蓝绿蓝蓝绿蓝绿绿绿黄绿黄绿黄黄橙橙红红400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-750物质颜色和其吸收光关系物质颜色和其吸收光关系互补色互补色分析化学 An

5、alytical Chemistry 6化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室a 跃迁类型跃迁类型 价电子跃迁：价电子跃迁：*,*;n*,n*E(h)顺序:n*n*104)c.产物的化学组成稳定d.化学性质稳定e.反应和产物有明显的颜色差别(l60 nm)没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定化合物再测定 显色反应显色反应8.4.1 显色反应显色反应分析化学 Analytical Chemistry 27化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室络合反应络合反应氧化还原反应氧化还原反应2）显色反应类型显色反应类型分析化学 A

6、nalytical Chemistry 28化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室离子缔合反应离子缔合反应成盐反应成盐反应 分析化学 Analytical Chemistry 29化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室褪色反应褪色反应 Zr(IV)-偶氮胂偶氮胂III络合物测定草酸络合物测定草酸吸附显色反应吸附显色反应 达旦黄测定达旦黄测定Mg(II),Mg(OH)2吸附达旦黄呈红色吸附达旦黄呈红色 分析化学 Analytical Chemistry 30化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.4.2 显色剂显色剂无机显色剂无机显色剂：稳定性、选择性、灵敏度不够好稳定性、选择性、灵敏度

7、不够好 过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾有机显色剂有机显色剂：偶氮类：偶氮胂偶氮类：偶氮胂III分析化学 Analytical Chemistry 31化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室三苯甲烷类三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料三苯甲烷酸性染料 铬天菁铬天菁S S 三苯甲烷碱性染料三苯甲烷碱性染料 结晶紫结晶紫 分析化学 Analytical Chemistry 32化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室邻菲罗啉类：新亚铜灵邻菲罗啉类：新亚铜灵 肟类：丁二肟肟类：丁二肟 分析化学 Analytical Chemistry 33化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室4）

8、多元络合物多元络合物混配化合物混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O 离子缔合物离子缔合物 AuCl4-罗丹明B金属离子金属离子-配体配体-表面活性剂体系表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB 分析化学 Analytical Chemistry 34化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.4.3 显色条件的选择显色条件的选择1）溶液酸度（溶液酸度（pH值及缓冲溶液）值及缓冲溶液）u 影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变lu 影响待测离子的存在状态，防止沉淀u 影响络合物组成形式形式 pH max(nm)形式形式 pH max(nm)H4L+1.2 462-4

9、65 Sn4+1.0 530H3L 4.8-5.2 462,490 Ga3+5.0 550H2L-8.4-9.0 512HL2-11.4-12.0 532-538pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响对苯芴酮及其络合物的颜色影响 分析化学 Analytical Chemistry 35化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室2）显色剂的用量显色剂的用量稍过量，处于平台区稍过量，处于平台区 3）显色反应时间显色反应时间针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定4）显色反应温度显色反应温度加热可加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解分

10、析化学 Analytical Chemistry 36化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室5）溶剂溶剂6）干扰离子的影响及其消除方法干扰离子的影响及其消除方法 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率消除办法：消除办法：提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比选择合适参比 褪色空白褪色空白(铬天菁铬天菁S测测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰)选择适当波长，分离选择适当波长，分离 分析化学 Analytical Chemistry 37化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.2.2 吸收光谱

11、吸收光谱吸收光谱的特性与空白溶液分析化学 Analytical Chemistry 38化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.5 测量误差及测定条件的选择测量误差及测定条件的选择1.选择选择显色反应显色反应2.选择显色剂选择显色剂3.优化显色反应条件优化显色反应条件4.选择检测波长选择检测波长5.选择合适的浓度选择合适的浓度6.选择参比溶液选择参比溶液7.建立标准曲线建立标准曲线测量条件选择测量条件选择分析化学 Analytical Chemistry 39化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室1）测定波长的选择测定波长的选择选择原则：选择原则：“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”

12、灵敏度选择性分析化学 Analytical Chemistry 40化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室2）测定浓度控制测定浓度控制控制浓度控制浓度 吸光度吸光度A：0.20.8(0.151.0,T10%70%)减少测量误差减少测量误差分析化学 Analytical Chemistry 41化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室分析化学 Analytical Chemistry 42化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室3.341.3010.052.171.000.101.560.6990.201.390.5230.301.370.3980.401.440.3010.501.630.2

13、220.602.010.1550.702.800.0970.805.280.0450.9010.260.0220.95 ）吸光度（A）透光率（T）浓度相对误差（分析化学 Analytical Chemistry 43化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室3）参比溶液选择参比溶液选择仪器调零仪器调零消除吸收池壁和溶液对入射光的反射消除吸收池壁和溶液对入射光的反射 扣除干扰扣除干扰试剂空白试剂空白试样空白试样空白褪色空白褪色空白 分析化学 Analytical Chemistry 44化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室4）标准曲线制作标准曲线制作理论基础：朗伯理论基础：朗伯-比尔定律比尔定

14、律 相同条件下相同条件下测定不同浓度标准溶液的吸测定不同浓度标准溶液的吸光度光度AAc 作图作图比较法比较法/两点标准曲线法两点标准曲线法分析化学 Analytical Chemistry 45化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.6.1 示差分光光度法示差分光光度法目的：提高光度分析的准确度和精密度目的：提高光度分析的准确度和精密度 解决高解决高(低低)浓度组分浓度组分(i.e.A在在0.20.8以外以外)问题问题分类：高吸光度差示法、低吸光度差示法、分类：高吸光度差示法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法精密差示吸光度法特点：特点：以标准溶液作空白以标准溶液作空白原理：原理：A相对相对

15、=A=bcx-bc0=b c准确度：读数标尺扩展准确度：读数标尺扩展,相对误差减少相对误差减少,c0愈愈接近接近cx,准确度提高愈显著准确度提高愈显著8.6 分光光度测定方法分光光度测定方法分析化学 Analytical Chemistry 46化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室例：硫脲还原硫氰酸盐比色法测定钢铁中的钼。酸溶，硫酸例：硫脲还原硫氰酸盐比色法测定钢铁中的钼。酸溶，硫酸高氯酸介质中，硫脲还原铁（高氯酸介质中，硫脲还原铁（III）为铁为铁(II),除干扰，还原钼除干扰，还原钼（VI）为五价，为五价，2.00 mg/100mL的钼标准溶液为参比溶液，用的钼标准溶液为参比溶液，用2

16、.00-2.30 mg/100mL的钼标准溶液，绘制工作曲线和测定样品的钼标准溶液，绘制工作曲线和测定样品溶液的吸光度溶液的吸光度,480 nm测定测定A。分析化学 Analytical Chemistry 47化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室目的：解决浑浊样品光度分析目的：解决浑浊样品光度分析 消除背景吸收的干扰消除背景吸收的干扰 多组分同时检测多组分同时检测 原理：原理：A=Al l1-Al l2=（l l1-l l2）b c 波长对的选择：波长对的选择：a.等吸光度点法，等吸光度点法，b.系数倍率法系数倍率法8.6.2 双波长分光光度法双波长分光光度法分析化学 Analytica

17、l Chemistry 48化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室选选l l1为参比波长为参比波长,l l2为测量波长为测量波长得得 Al l1=xl l1bcx+yl l1bcy Al l2=xl l2bcx+yl l2bcy A=Al l2-Al l1=(x2bcx+yl l2bcy)-(xl l1bcx+yl l1bcy)在等吸光度的位置在等吸光度的位置(G,F),yl l2 yl l1，则上式成为则上式成为 A=(xl l2-xl l1）bcx A与与cx成正比成正比,可用于测定可用于测定例例,苯酚与苯酚与2,4,6-三氯苯酚三氯苯酚(y)混合物中混合物中苯酚苯酚(x)的双波长分光光

18、度法测定。的双波长分光光度法测定。分析化学 Analytical Chemistry 49化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.6.3 导数光度分析法导数光度分析法 目的：提高分辨率目的：提高分辨率 去除背景干扰去除背景干扰 原理：原理：dnA/dl ln l l 分析化学 Analytical Chemistry 50化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室8.7 分光光度法的应用分光光度法的应用1）测定弱酸和弱碱的离解常数测定弱酸和弱碱的离解常数 AHB和AB-分别为有机弱酸HB在强酸和强碱性时的吸光度，它们此时分别全部以HB或B-形式存在。HB H+B-H+B-Ka=HBpKa=p

19、H+lg HBB-A=AHB+AB-pKa=pH+lg AB-AA-AHBlg AB-AA-AHB对对pH作图即可求得作图即可求得pKa 分析化学 Analytical Chemistry 51化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室2）络合物组成确定络合物组成确定 饱和法（摩尔比法）饱和法（摩尔比法）制备一系列含钌制备一系列含钌3.010-5 mol/L(固定不变固定不变)和不同和不同浓度（小于浓度（小于12.010-5 mol/L）的的PDT溶液，按溶液，按实验条件，实验条件，485nm测定吸测定吸光度，作图。光度，作图。PDT:Ru=2:1分析化学 Analytical Chemistr

20、y 52化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室等摩尔连续变化法等摩尔连续变化法固固定定M+L,改改变变M,获获得得一一系系列列吸吸光光度度值值，吸吸光光度度最最大大的值所对应的的值所对应的M与与L的比值，即获得的比值，即获得M:L比值。比值。Co(III)与与3，5二氯二氯PADAT的比值为的比值为1:2分析化学 Analytical Chemistry 53化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室平衡移动法平衡移动法固固定定M,不不断断改改变变L，以以lgMLn/M为为纵纵坐坐标标，lgL为为横横坐坐标标，作作图图，斜斜率率n即即是是络络合合物物中中L:M的的比比值值；纵纵轴轴上上的的截截

21、距距lgK是络合物的稳定常数。是络合物的稳定常数。lgK+nlgL=lg(MLn/M)MLn K=MLnlgK+nlgL=lgA/(Amax-A)分析化学 Analytical Chemistry 54化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室应用领域应用领域 痕量金属分析（地矿）痕量金属分析（地矿）药物、临床分析药物、临床分析食品、环境分析食品、环境分析分析化学 Analytical Chemistry 55化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室第第1次作业次作业 201106vp189v习题习题15分析化学 Analytical Chemistry 56化学系分析化学教研室化学系分析化学教研室第第2次作业次作业 201106vP189190v习题：习题：610