分析课件7.ppt

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1、第六章第六章Analytical ChemistryAnalytical Chemistry一一.定义定义：基于被测物质的：基于被测物质的分子分子 对对光光 具有选择吸收具有选择吸收的特性而建立的分析方法。的特性而建立的分析方法。二二.它包括比色法、可见分光光度法、紫外它包括比色法、可见分光光度法、紫外分光光度法及红外光谱法等。我们重点讨论溶液分光光度法及红外光谱法等。我们重点讨论溶液可见光区的吸光光度法可见光区的吸光光度法(分光光度法，光度法)。6.1 概述概述二二.特点特点：(1)灵敏度高：灵敏度高：10-510-6 mol/L(2)准确度高：准确度高：比色分析，比色分析，相对误差相对误差

2、510%,分分光光度法，光光度法，25%，12%(3)应用广泛：测多数无机物和许多有机物应用广泛：测多数无机物和许多有机物(4)操作简便仪器设备易普及操作简便仪器设备易普及光的电磁波性质光的电磁波性质 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称。X磁场向量磁场向量传播方向传播方向YZx电场向量电场向量3.3.单色光、复合光、光的互补单色光、复合光、光的互补 单色光单色光复合光复合光光的互补光的互补单一波长的光单一波

3、长的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按一定的强度比若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为为互补色光，这种现象称为光的互补光的互补。蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿 /nmnm颜色颜色颜色颜色互补光互补光互补光互补光400 400 450 450紫紫紫紫黄绿黄绿黄绿黄绿450 450 480 480蓝蓝蓝蓝黄黄黄黄480 480 490 490绿蓝绿蓝绿蓝绿蓝橙橙橙橙490 490 500 500蓝绿蓝绿蓝绿蓝绿红红红红500 500

4、560 560绿绿绿绿红紫红紫红紫红紫560 560 580 580黄绿黄绿黄绿黄绿紫紫紫紫580 580 610 610黄黄黄黄蓝蓝蓝蓝610 610 650 650橙橙橙橙绿蓝绿蓝绿蓝绿蓝650 650 760 760红红红红不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光蓝绿蓝绿 如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗处，则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光处，则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光有着密切的关系，一种物质呈现何种颜色，是与有着密切的关系，一种物质呈现何种颜色，是与光的光的组成组成和和物质本身的结构物质本

5、身的结构有关的。有关的。四四.物质对光产生选择性吸收的原理物质对光产生选择性吸收的原理 对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的质点的质点(分子或离子分子或离子)选择性的吸收某种颜色的光所引起选择性的吸收某种颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是无的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如

6、硫酸铜溶呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色蓝色；高锰酸钾溶液因；高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现吸收了白光中的绿色光而呈现紫色紫色。1、物质的颜色与吸收光的关系、物质的颜色与吸收光的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光P216，表表6-2吸收光谱吸收光谱 Absorption Absorption SpectrumSpectrum纯纯纯纯 电子能态电子能态电子能态电子能态 间跃迁间跃迁间跃迁间跃迁S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S

7、0h A h h h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱锐线光谱锐线光谱锐线光谱锐线光谱 A光谱种类光谱种类原子光谱：吸收、发射、荧光原子光谱：吸收、发射、荧光线状光谱线状光谱 黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光连续光谱连续光谱 分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱带状光谱带状光谱 I3 3、物质对光的选择吸收、物质对光的选择吸收 Selected Selected absorptionabsorption物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就是物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就是物质对光选择吸

8、收的原因。物质对光选择吸收的原因。例：例：A 物质物质B 物质物质同理，得：同理，得：1 ev=1.6 10-19 J.4、吸收光谱（吸收曲线)的获得 测量某物质对不同波长单色光的吸光度，以波长测量某物质对不同波长单色光的吸光度，以波长（）为横坐标，吸光度（为横坐标，吸光度（A）为纵坐标，绘制吸光度随为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。苯苯(254nm)甲苯甲苯(262nm)A 230 250 270 苯苯和和甲苯甲苯在环己烷中的吸收光谱在环己烷中的吸收光谱 max max吸收程度最吸收程度最大的波长大的波长Amax定性分析

9、与定量分析的基础定性分析与定量分析的基础定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收物质对光的选择吸收 不同物质吸收光谱不同不同物质吸收光谱不同 相同物质吸收光谱相同相同物质吸收光谱相同ABA 在一定条件下，物质对光的在一定条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。吸收与物质的浓度成正比。一定的物质，浓度增加，一定的物质，浓度增加，max不变，不变，吸收程度成比例增加吸收程度成比例增加A C增增大大五、溶液的吸光定律透光率透光率 （透射比）（透射比）Transmittance透光率定义：透光率定义：T 取值为取值为0.0%100.0%全部吸收全部吸收T=0.0%全部透射全

10、部透射T=100.0%入射光入射光 I0透射光透射光 Itl 朗伯朗伯-比耳定律的推导比耳定律的推导l 朗伯朗伯(Lambert)和比耳和比耳(beer)分别于分别于1760年和年和1852年研究了光的吸收与有色溶液按层的厚度及溶年研究了光的吸收与有色溶液按层的厚度及溶液浓度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论液浓度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射基础。当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质（固体、液体或气体），例如溶液时，光的的介质（固体、液体或气体），例如溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器一部分被介质吸收，一部

11、分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的强度为皿的表面反射。如果入射光的强度为I0，吸收光的强吸收光的强度为度为Ia，透过光的强度为透过光的强度为It,反射光的强度为反射光的强度为Ir则它们则它们之间的关系为之间的关系为l I0Ir+Ia+It 1.朗伯朗伯-比耳定律比耳定律l 在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的的(一般约为入射光强度的一般约为入射光强度的4)其影响可以互相抵消，其影响可以互相抵消，于是可以简化为于是可以简化为l I0It+

12、Ia l 纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸收完全是由溶液中的有色质点造成的。收完全是由溶液中的有色质点造成的。l 当入射光的强度当入射光的强度I0一定时，如果一定时，如果Ia越大，越大，It就越小，就越小，即透过光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度即透过光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度就越大。就越大。二者的结合称为二者的结合称为朗伯朗伯 比耳定律比耳定律：朗伯朗伯比耳定律是比耳定律是吸光光度法的理论吸光光度法的理论基础和定量测定的基础和定量测定的依据。应用于各种依据。应用于各种光度法的吸收测量光度法的吸收测量!A=lg(I0/It

13、)=kbc朗伯定律朗伯定律:(1760)(1760)A=lg(I0/It)=k1b 当入射光的当入射光的 ,吸光物质的吸光物质的c 一定时一定时,溶液的吸溶液的吸光度光度A与液层厚度与液层厚度b成正比成正比.比尔定律比尔定律(1852)1852)A=lg(I0/It)=k2c 当入射光的当入射光的 ,液层厚度液层厚度b 一定时一定时,溶液的溶液的吸光度吸光度A与吸光物质的与吸光物质的c成正比成正比.吸光度吸光度 与透光率与透光率 Absorbance and Absorbance and transmittancetransmittanceT：透光率透光率A：吸光度吸光度1.00.50ACA1

14、00500T%TT=0.0%A=T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%2.2.吸光系数吸光系数 AbsorptivityAbsorptivityb：吸光液层的厚度，光程，吸光液层的厚度，光程，cmc：吸光物质的浓度，吸光物质的浓度，g/L,mol/LK：比例常数比例常数入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质温度温度取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关c：mol/LK 摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L mol 1 cm-1c：g/LK a吸光系数，吸光系数，L g 1 cm-1c：g/100 mLK 比比吸光系数吸光系数相互关系相互关系 Molar AbsorptivityA

15、bsorptivity Specific extinction coefficient摩尔吸收系数摩尔吸收系数在数在数值上等于浓度为值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为液层厚度为1cm时该溶液在某一时该溶液在某一波长下的吸光度波长下的吸光度吸收系数吸收系数a(Lg-1cm-1）相相当于浓度为当于浓度为1 g/L、液层厚液层厚度为度为1cm时该溶液在某一时该溶液在某一波长下的吸光度。波长下的吸光度。a=/M （M M为摩尔质量）为摩尔质量）是是吸吸光光物物质质在在一一定定波波长长和和物物质质中中的的特特征征常常数数，反反映映该该吸吸光光物物质质的的灵灵敏敏度度。值值越越大大，表表示示该该吸吸

16、光光物物质质对对此此波波长长光光的的吸吸收收能能力力越越强强，显显色色反反应应越越灵灵敏敏，在在最最大大吸吸收收波波长长处处的的摩摩尔尔吸光系数常以吸光系数常以max表示；表示；的含义的含义 吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数表示表示外，还常用桑德尔灵敏度外，还常用桑德尔灵敏度S表示。表示。2.桑德尔（桑德尔（Sandell）灵敏度灵敏度(S)定义：当光度仪器的检测极限为定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001时，单位截面积时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量（光程内所能检出的吸光物质的最低质量（gcm-2）。）。A=0.001=bc bc=0.

17、001/bc的单位为：的单位为：若再乘以吸光物质的摩尔质量若再乘以吸光物质的摩尔质量M(mol/L)，则为则为1000 cm2 截面光程中所含物质的摩尔质量截面光程中所含物质的摩尔质量(g),所以单位截面积光所以单位截面积光程中所含物质的质量程中所含物质的质量(g)为：为：S=bcM106=bcM103=(0.001/)M103(g/cm2)可见，某物质的摩尔吸光系数可见，某物质的摩尔吸光系数 越大，其桑德尔灵敏度越大，其桑德尔灵敏度S越小，越小，即该测定方法的灵敏度越高。即该测定方法的灵敏度越高。即：即：S=M/需知公式需知公式:A=a b c =M a S=M/例例:铁（铁（）浓度为）浓度

18、为5.010-4 gL-1 的溶液，的溶液，与邻二氮菲反应，生成橙红色配合物。该配与邻二氮菲反应，生成橙红色配合物。该配合物在波长合物在波长508nm，比色皿厚度为比色皿厚度为2cm时，测时，测得得A=0.190。计算邻二氮菲铁的计算邻二氮菲铁的a、及及S。S=M/=55.85/(1.1104)=5.010-3 gcm-2解：解：先求先求a，再求再求。已知已知 M(Fe)=55.85 a=A/bc=0.190/(25.010-4)=190 Lg-1cm-1=Ma=55.85190=1.1104 Lmol-1cm-11.用同质材料的比色管用同质材料的比色管 2.配制不同量的标准溶液配制不同量的标

19、准溶液 3.同量的显色剂，相同的实验条件，配成一同量的显色剂，相同的实验条件，配成一套标准色阶套标准色阶 4.待测物与标准色阶的配制条件相同，置于待测物与标准色阶的配制条件相同，置于色阶中比较颜色度色阶中比较颜色度 6.2 吸光分析法的方法与仪器简介吸光分析法的方法与仪器简介6.2.1 吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法一一.目视比色法目视比色法目视比色法目视比色法标准系列标准系列未知样品未知样品特点特点利用自然光利用自然光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）准确度低（半定量）不可分辨多组分不可分辨多组分方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高2.光电比色法光电比色法光电比

20、色计结构示意图光电比色计结构示意图通过滤光片得一窄范围的光通过滤光片得一窄范围的光(几十几十nm)滤光片滤光片吸收滤光片吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波长的光均被吸收通过，其他波长的光均被吸收.选择滤光片的原则：选择滤光片的原则：滤光片透光率最大的光是溶液吸收最滤光片透光率最大的光是溶液吸收最大的光大的光,即滤光片的颜色与有色溶液的颜即滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补色互补.与比色法比较：与比色法比较：（1 1）是用仪器代替人眼进行测量，消除了人的）是用仪器代替人眼进行测量，消除了人的主观误差，提高了准确度；主观误差，提高了准确度；（2 2）待测溶液中

21、有其它有色物质共存时，可以）待测溶液中有其它有色物质共存时，可以选择适当的选择适当的单色光单色光和和参比溶液参比溶液来消除干扰，因来消除干扰，因而提高选择性；而提高选择性；（3 3）在分析大批试样时，使用标准曲线法可以）在分析大批试样时，使用标准曲线法可以简化手续，加快分析速度。简化手续，加快分析速度。3.分光光度法：分光光度法：使用分光光度计进行测定的方法使用分光光度计进行测定的方法4.分光光度计分光光度计通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调波长可调,故选择性好故选择性好,准确度高准确度高.0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显

22、示I0It参比参比样品样品入射光入射光 I0透射光透射光 It请注意与定义比较请注意与定义比较未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用722型分光光度计型分光光度计光源：光源：钨卤素灯钨卤素灯12V、30W波长范围：波长范围：330800nm分光元件：分光元件：光栅，光栅，1200线线/mm检测器：检测器：端窗式端窗式G1030光电管光电管 多碱阴极真空管多碱阴极真空管 300850nm波长精度：波长精度：2nm光谱带宽：光谱带宽：6nm波长精度：波长精度：仪器波长指示器所显示的波长值与仪器仪器波长指示器所显示的波长值与仪器对应输出的实际波长值之间的符合程对应输出的实际波长

23、值之间的符合程度。可用二者之差来衡量。度。可用二者之差来衡量。紫外紫外-可见分光光度计组件可见分光光度计组件光源光源单色器单色器样品池样品池检测器检测器信号输出信号输出氢灯，氘灯，氢灯，氘灯，185 350 nm；卤钨灯，卤钨灯，250 2000 nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光作用：将复合光色散成单色光棱镜棱镜光栅光栅玻璃，玻璃，350 2500 nm,石英，石英，185 4500 nm平面透射光栅，平面透射光栅，反射光栅反射光栅玻璃，光学玻璃，石英玻璃，光学玻璃，石英作用：将光信号转换为电信号，并放大作用：将光信号转换

24、为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）像管（多道分析器）表头、记录仪、屏幕、数字显示表头、记录仪、屏幕、数字显示分光光度计的主要部件分光光度计的主要部件光源：光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度的光强度,稳定。稳定。可见光区：可见光区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(3202500nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180375nm)氙灯氙灯：紫外、可见光区紫外、可见光区均可用作光源均可用作光源/nm钨灯（钨灯（热辐射光源热辐射光源）400400600600800800

25、10001000氙灯氙灯（气体放电光源气体放电光源）氢灯氢灯强度强度氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯单色器：单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。装置。棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同.玻璃玻璃3503200nm,石英石英1854000 nm入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 500400光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等等宽度等间距间距条条痕痕(600、1200、2400条条/mm)

26、。利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。波长范围宽波长范围宽,色散均匀色散均匀,分辨性能好分辨性能好,使用方便使用方便.平面透射光栅平面透射光栅反射光栅（广泛使用）反射光栅（广泛使用）光栅衍射示意图光栅衍射示意图M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅吸收池吸收池(比色皿比色皿)：用于盛待测及参比溶液。：用于盛待测及参比溶液。可见光区：光学玻璃池可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池紫外区：石英池检流计检流计（指示器）：（指示器）：低档仪器：刻度显示低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自

27、动扫描记录检测器检测器：利用光电效应，将光能转换成：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计比值比值光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示光束分裂器光束分裂器多通道仪器多通道仪器（Multichannel Instruments）光电二极管阵列光电二极管阵列(通常具有通常具有316个硅二极管个硅二极管)photodiode arrays(PDAs)同时测量同时测量20082

28、0nm范围内的整个光谱范围内的整个光谱,比单个比单个检测器快检测器快316倍倍,信噪比增加信噪比增加3161/2 倍倍.其他类型分光光度计其他类型分光光度计纤维光度计纤维光度计将光度计放入样品中将光度计放入样品中,原位测量原位测量.对环境和过对环境和过程监测非常重要程监测非常重要.纤维光度计纤维光度计作 业P238：3 and 5.Analytical ChemistryAnalytical Chemistry（3）第六章第六章影响准确度的因素影响准确度的因素仪器测量误差仪器测量误差T=0.368=36.8%A=0.434 为了减少测量误差，控制为了减少测量误差，控制溶液的吸光度溶液的吸光度

29、A=0.2 0.8T=65 15%误差公式推导误差公式推导0.368=b c一、一、普通分光光度法普通分光光度法(微量组分的测定微量组分的测定)6.5 其他吸光光度法及吸光光度法应用其他吸光光度法及吸光光度法应用1.1.单组分的测定单组分的测定(纯纯物质或共存物质不干扰物质或共存物质不干扰)通常采用通常采用 A-CA-C 标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。(1)选择合适的显色反应和显色条件选择合适的显色反应和显色条件 (2)绘出被测组分的绘出被测组分的 吸收光谱曲线吸收光谱曲线(用标液用标液)(3)在在max下测一系列标准溶液的下测一系列标准溶液的A值，绘制值，绘制标准标准曲线曲线A-c

30、(4)测未知物测未知物AX，从工作曲线上从工作曲线上查查cX 例例2 用邻二氮菲分光光度法测定铁的标准曲用邻二氮菲分光光度法测定铁的标准曲线，数据如下表：线，数据如下表：cFe2+/(g/50mL)A10203040500.0500.1200.1800.240 0.310 40.00mL水样水样在相同条件下在相同条件下测定的吸光度为测定的吸光度为0.160，求水样中铁的含量。，求水样中铁的含量。4747*标准曲线法标准曲线法首先绘制标准曲线，然后查找试液吸光度对应的浓度首先绘制标准曲线，然后查找试液吸光度对应的浓度为为 c cFeFe2+2+=27.0(=27.0(g/50mL)g/50mL)

31、，再换算水样铁的含量再换算水样铁的含量:01030205040A0.10.20.40.3Fe2+(g/50mL)2.2.多组分的同时测定多组分的同时测定 若各组分的吸收曲线互不若各组分的吸收曲线互不重叠，重叠，则可在各自最大吸收波则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。与单组分测定没有区别。若各组分的吸收曲线互有重叠若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。A1=a1bca b1bcb A2=a2bca b2bcb 二、示差吸光光度法（二、示差吸

32、光光度法（differential）1.示差吸光光度法的原理示差吸光光度法的原理 吸吸光光光光度度法法一一般般仅仅适适用用于于微微量量组组分分的的测测定定，当当待待测测定定组组分分浓浓度度过过高高或或过过低低，会会引引起起很很大大的的测测量量误误差差，导导致致准准确确度度降降低低。示示差差吸吸光光光光度度法法可可克克服服这这一一缺缺点点。目目前前，主主要要有有高高浓浓度度示示差差吸吸光光光光度度法法、低低浓浓度度示示差差吸吸光光光光度度法法和和使使用用两两个个参参比比溶溶液液的的精精密密示示差差吸吸光光光光度度法法。它它们们的的基基本本原原理理相相同同，且且以以高高浓浓度度示示差差吸吸光光光光

33、度度法法应应用用最最多多，仅仅介介绍绍高高浓浓度度示示差差吸吸光光度法。光光度法。用一个已知浓度的用一个已知浓度的标准溶液标准溶液作作参比参比，与未知浓度的试样溶液比较，克服普通分与未知浓度的试样溶液比较，克服普通分光光度法在测定组分浓度过高或过低时产光光度法在测定组分浓度过高或过低时产生较大误差的不足生较大误差的不足测得的吸光度相当于普通法中待测溶测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差液与标准溶液的吸光度之差bbc c根据这一原理可用根据这一原理可用标准计算法和标准计算法和标准曲线法标准曲线法进行定量分析。进行定量分析。与普通分光光度法比较主要不同点：与普通分光光度法比较主

34、要不同点：原理：原理：设标液浓度设标液浓度cs，待测液为待测液为cx，且且cx cs，Ax=bcx As=bcs两式相减，得两式相减，得 A=AxAs=b（cxcs）5151*标准计算法标准计算法 用两种标准溶液，且用两种标准溶液，且c1 cs）适宜适宜 高高 浓度的测定浓度的测定思考：（思考：（Cx Cs）时情况怎样时情况怎样？5252*示差法提高准确度的实质示差法提高准确度的实质常规法常规法TxT0 5 1050100 落在测量落在测量误差误差较较 大大 的范围的范围示差法示差法T0 5 1050100TxTsTs 落在测量落在测量误差误差较较 小小 的范围的范围结论：结论：示差法通过提高

35、测量的准确度提高了示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度方法的准确度cs:T%=10 As=1.000cx:T%=5 Ax=1.301续前续前返回返回2.示差法吸光光度法的误差方法方法定量原理定量原理相对误差相对误差常规法常规法示差法示差法 Tr Tx I0 Is有有结论：示差法提高了准确度结论：示差法提高了准确度例题例题例题例题已知已知 dT=0.01,样品样品Tx=2.00%,标准标准 Ts=10.0%示差法示差法常规法误差常规法误差示差法误差示差法误差已知已知 dT=0.01,样品样品Tx=2.00%,标准标准 Ts=5.00%参比溶液的透光率愈接近于待测组分的透光率，参比溶液的透

36、光率愈接近于待测组分的透光率，测量的相对浓度的误差也愈小测量的相对浓度的误差也愈小三、络合物的组成及稳定常数的测定1.摩尔比法测络合比（饱和法）摩尔比法测络合比（饱和法）M +nR =MRnCM,固定；固定；CR,从从 0 开始增大开始增大,改变改变 cR，就可得一系列就可得一系列 cR/cM值不同值不同的溶液，配制相应的参比，的溶液，配制相应的参比，在特定波长测定在特定波长测定测测A作图作图:的的CMRnCRACR/CMn运用外推法得一交点，运用外推法得一交点，对应的对应的cR/cM值即为值即为络络合物的络合比合物的络合比2.连续变化法（等摩尔系列法Job）测络合比M +nR =MRnCM+

37、CR=C(常数常数)CM/C 从从 0 1改改变变cM和和cR的的相相对对量量，配配制制一一系系列列溶溶液液，在在有有色色络络合合物物的的最最大大吸吸收收波波长长处处测测量量这这一一系系列列溶溶液液的的吸吸光光度度。当当溶液中络合物溶液中络合物MRn浓度最大时，浓度最大时，cR/cM比值为比值为n。00.51.0ACM/C0.33n=1,CM/C=0.5n=2,CM/C=0.33cM/c为为0.25时时,n=?33.条件稳定常数的测定00.51.0ACM/CAA A由于络合物离解引起由于络合物离解引起离解度离解度MR =R +M总浓度总浓度 C平衡浓度平衡浓度C(1-a)CaCa将将代入上式便

38、可求出络合物的条件稳定常数代入上式便可求出络合物的条件稳定常数做法做法：先配：先配 cHA=HA+A-相等而相等而pH不同的不同的HA溶液，用溶液，用pH计测各个溶液的计测各个溶液的pH值，然后在值，然后在maxHA，MaxA-用用b=1cm，测定各溶液的测定各溶液的A值：值：H+A-Ka=HA 四、四、弱酸弱碱离解常数的测定弱酸弱碱离解常数的测定例如例如一元弱酸一元弱酸 Ka 的测定的测定 HA =H+A-AA HAA-HA(利用吸光度的加合性利用吸光度的加合性)HA RA=HAHA+A-A-=HA c HA+A-cA-H+Ka =HA c+A c (1)H+Ka H+Ka 设：高酸度，设：

39、高酸度，pH小，弱酸全部以酸的形式小，弱酸全部以酸的形式存在，即存在，即 c=HA，从而测从而测AHA=HA c 低酸度，低酸度，pH大，弱酸全部以共轭碱形大，弱酸全部以共轭碱形式存在，即式存在，即 c=A-，从而测从而测AA=A c(1)式整理：式整理：AHAH+AA-Ka A=+.(2)H+Ka H+Ka 故：故：H+A-AHA-A Ka=H+.(3)HA A-AA-A-AA-pKa=pH+lg .(4)AHA-A(3)取负对数：取负对数：+-pKa pKaA-AA-以以lg -pH作图：作图：AHA-A 可求得可求得pKa1.双波长吸光光度法的原理双波长吸光光度法的原理 使两束使两束不同

40、波长不同波长的单色光以一定的时间间的单色光以一定的时间间隔隔交替交替地照射地照射同一吸收池同一吸收池，测量并记录两者，测量并记录两者吸吸光度的光度的差值差值。这样就可以从分析波长的信号中。这样就可以从分析波长的信号中扣除来自参比波长的信号，消除各种扣除来自参比波长的信号，消除各种干扰干扰，得，得待测组分的含量。分析方法的灵敏度、选择性待测组分的含量。分析方法的灵敏度、选择性及测量的精密度高。被广泛用于环境试样及生及测量的精密度高。被广泛用于环境试样及生物试样的分析物试样的分析。五、双波长吸光光度法五、双波长吸光光度法（dual-wavelength）A与吸光物质浓度成正比。这是定量的理论依据。

41、只与吸光物质浓度成正比。这是定量的理论依据。只用一个吸收池，以试液本身对某一波长的光的吸光度用一个吸收池，以试液本身对某一波长的光的吸光度为参比，消除了因试液与参比液及两个吸收池之间的为参比，消除了因试液与参比液及两个吸收池之间的差异引起的测量误差，提高测量的准确度。差异引起的测量误差，提高测量的准确度。A光光源源单色器单色器单色器单色器检测器检测器切切光光器器狭狭缝缝吸吸收收池池 1 22.双波长吸光光度法的应用双波长吸光光度法的应用(1)混混浊浊试试液液中中组组分分测测定定：一一般般选选择择待待测测组组分分的的最最大大吸吸收收波波长长为为测测量量波波长长(l)，选选择择与与其其相相近近而而

42、两两波波长长相相差差在在4060 nm范范围围内内且且有较大的有较大的A值的波长为参比波长。值的波长为参比波长。(2)单单组组分分的的测测定定：进进行行单单组组分分的的测测定定，以以络络合合物物吸吸收收峰峰作作测测量量波波长长，参参比比波波长长的的选选择择有有：以以等等吸吸收收点点为为参参比比波波长长;以以有有色色络络合合物物吸吸收收曲曲线线下下端端的的某某一一波波长长作作为为参参比比波波长长；以以显色剂的吸收峰为参比波长显色剂的吸收峰为参比波长。(3)两组分共存时的分别测定两组分共存时的分别测定：当两种组分的当两种组分的吸收光谱有重叠时，要测定其中一个组分就吸收光谱有重叠时，要测定其中一个组

43、分就必须消除另一组分的光吸收。对于相互干扰必须消除另一组分的光吸收。对于相互干扰的双组分体系，它们的吸收光谱重叠，选择的双组分体系，它们的吸收光谱重叠，选择参比波长和测定波长的条件是参比波长和测定波长的条件是:待测组分在两待测组分在两波长处的吸光度之差波长处的吸光度之差A要足够大要足够大，干扰组分干扰组分在两波长处的吸光度应相等在两波长处的吸光度应相等，这样用双波长，这样用双波长法测得的吸光度差只与待测组分的浓度成线法测得的吸光度差只与待测组分的浓度成线性关系，与干扰组分无关，从而消除了干扰性关系，与干扰组分无关，从而消除了干扰。AXYY 的存在不干扰的存在不干扰 X 的测定的测定 1 2 例

44、：测定苯酚例：测定苯酚(X)与与2，4，6-三氯三氯苯酚苯酚(Y)混合物中的苯酚时就可用混合物中的苯酚时就可用这种方法。当选择这种方法。当选择2为测量波长，为测量波长，三氯苯酚在此波长处也有较大吸收，三氯苯酚在此波长处也有较大吸收，产生干扰。选择波长产生干扰。选择波长1或或1（等吸等吸收点）作为参比波长，则可以消除收点）作为参比波长，则可以消除三氯苯酚对苯酚测定的干扰。三氯苯酚对苯酚测定的干扰。本章基本要点本章基本要点1、朗伯、朗伯-比尔定律、比尔定律、A、c、T、及及S 的单的单位及计算位及计算2、吸收曲线及标准曲线的绘制及应用吸收曲线及标准曲线的绘制及应用3、分光光度计的基本组成、分光光度

45、计的基本组成4、显色条件的选择、显色条件的选择5、测量条件的选择、测量条件的选择6、光度法及有关应用、光度法及有关应用 6868*第6章 练习题1.高浓度有色物质的光度法测定常用的方法是高浓度有色物质的光度法测定常用的方法是A 示差法 B 摩尔比法C 光度滴定法 D 目视比色法2.用普通分光光度法测得标液用普通分光光度法测得标液c1的透光率为的透光率为20%，试液的透光率为，试液的透光率为12%，若以示差法测定，以，若以示差法测定，以c1为参比，则试液的透光率为为参比，则试液的透光率为A 40%B 50%C 60%D 70%答案：A答案：C 6969*3.多组分分光光度法可用解联立方程的方法求多组分分光光度法可用解联立方程的方法求得各组分的含量，这是基于得各组分的含量，这是基于答案：B BA 各组分在不同波长下有吸收B 各组分在同一波长下吸光度有加和性C 各组分的浓度有一定函数关系D 各组分的摩尔吸收系数相同4.4.用光度法测定配合物组成时，常用的方法是用光度法测定配合物组成时，常用的方法是A 目视比色法 B 示差法C 摩尔比法 D 双波长光度法l答案：C C续前续前作 业习题：习题：p.239-240:12 and 15