浙江大学分析化学 9 吸光光度法(070612).ppt

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1、第9章 吸光光度法 概述概述吸吸光光光光度度法法（spectrophotometry）是是基基于于物物质质分分子对光的选择性吸收子对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。而建立起来的分析方法。按按物物质质吸吸收收光光的的波波长长不不同同，吸吸光光光光度度法法可可分分为为可可见见光光度法、紫外光度法及红外光度法（又称红外光谱法）度法、紫外光度法及红外光度法（又称红外光谱法）。吸光光度法的特点吸光光度法的特点吸光光度法的灵敏度较高，能达到吸光光度法的灵敏度较高，能达到10-510-6molL-1。适用于适用于微量组分微量组分(如如0.001%Fe)的测定。的测定。方法的相对误差较大，一般可达到方法的

2、相对误差较大，一般可达到25%,不适用不适用于于常量组分常量组分(铁矿石中铁矿石中 Fe)的测定。的测定。仪器操作简单仪器操作简单,价格便宜价格便宜,应用面广应用面广例如例如:试样含铁量为试样含铁量为0.001%，取，取1克试样克试样,仅含铁仅含铁0.01mg,用用1.610-3molL-1的的KCr2O7溶液滴定，到达化学计量点时，所用体溶液滴定，到达化学计量点时，所用体积为积为0.02ml。而通常滴定管的读数误差就有。而通常滴定管的读数误差就有0.02ml，显然用滴定，显然用滴定法测定该试样中的含铁量是不合适的。法测定该试样中的含铁量是不合适的。但是，在适当的反应条件下加入一种试剂但是，在

3、适当的反应条件下加入一种试剂(邻二氮菲邻二氮菲)，使它与，使它与Fe2+生成橙红色螯合物，即可用吸光光度法测定其含量。生成橙红色螯合物，即可用吸光光度法测定其含量。9-1吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理一一.物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 人眼能感觉到的光称为可见光人眼能感觉到的光称为可见光复合光：由各种单复合光：由各种单色光组成的光。如色光组成的光。如白光白光(太阳光太阳光)，它，它是由红、橙、黄、是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等绿、青、蓝、紫等各种颜色的光按照各种颜色的光按照一定比例混合而成。一定比例混合而成。日光：日光：紫紫 蓝蓝 青青 绿绿 黄黄 橙橙 红红单色光：只

4、具有一种波单色光：只具有一种波长的光。红光相对日光长的光。红光相对日光可以称为是单色光，但可以称为是单色光，但是在光度分析中单色光是在光度分析中单色光纯度与单色器分光能力纯度与单色器分光能力有关有关互补色光：如果把两种适当颜色的光按一定的强度比例互补色光：如果把两种适当颜色的光按一定的强度比例混合也可以得到白光，这两种光就叫混合也可以得到白光，这两种光就叫互补色光互补色光。物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性的物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性的吸收作用而产生的。例如：硫酸铜溶液因吸收白光中的吸收作用而产生的。例如：硫酸铜溶液因吸收白光中的黄色光而呈蓝色黄色光而呈蓝色。物

5、质呈现的颜色和吸收的光物质呈现的颜色和吸收的光颜色之间是颜色之间是互补关系互补关系。光的互补：光的互补：蓝蓝 黄黄 物质颜色和吸收光的关系物质颜色和吸收光的关系物质颜色物质颜色 吸收光颜色吸收光颜色 吸收光波长吸收光波长/nm黄绿黄绿 紫紫 400450黄黄 蓝蓝 450480橙橙 绿蓝绿蓝 480490红红 蓝绿蓝绿 490500紫红紫红 绿绿 500560紫紫 黄绿黄绿 560580蓝蓝 黄黄 580600绿蓝绿蓝 橙橙 600650蓝绿蓝绿 红红 650780互互补补色色光光示示意意图图三、物质的吸收曲线三、物质的吸收曲线M +热热M+荧光或磷光荧光或磷光 E=E2 -E1=h =hc/

6、各能级是量子化各能级是量子化；选择性地吸；选择性地吸收光，收光，分子结构的复杂性使其分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同对不同波长光的吸收程度不同；不同分子不同分子吸收光的波长不同吸收光的波长不同M +h M*基态基态 激发态激发态E1 （E）E21,10 邻二氮杂菲亜铁邻二氮杂菲亜铁吸收曲线吸收曲线吸收曲线吸收曲线:用不同波长的用不同波长的单色光单色光照射，照射，测定吸光度，如果以波长测定吸光度，如果以波长 为横坐标，吸光度为纵坐为横坐标，吸光度为纵坐标即可得一条曲线称为标即可得一条曲线称为吸吸收曲线收曲线（如右图）。（如右图）。A=lg(I0/I)设入射光强度为设入射光强度为I0

7、，透过光强度为透过光强度为I吸收曲线的特点：吸收曲线的特点：（1 1）同一种物质对不同波长光的）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吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为长称为最大吸收波长最大吸收波长maxmax （2 2）不同浓度的）不同浓度的同一种物质同一种物质，其其吸收曲线形状相似吸收曲线形状相似maxmax不变不变；（3）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度光度 A 有差异，在有差异，在max处吸光度随浓度变化的幅度最处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入吸收曲线是定量

8、分析中选择入射光波长的重要依据。射光波长的重要依据。(4)(4)对于不同物质，它们的吸收曲线形状和对于不同物质，它们的吸收曲线形状和maxmax则则不同。不同。吸收曲线吸收曲线对于不同物质，它们的吸收曲线形状和对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max不同。不同。四四 光的吸收定律光的吸收定律朗伯朗伯比尔定律比尔定律一、朗伯一、朗伯比尔定律比尔定律当当一一束束平平行行的的单单色色光光照照射射到到有有色色溶溶液液时时，光光的的一一部部分分将将被溶液吸收，一部分透过溶液。被溶液吸收，一部分透过溶液。此式为此式为朗伯朗伯比尔定律比尔定律的数学表达式。的数学表达式。设设入入射射光光强强度度为为I0，透透

9、过过光光强强度度为为I，溶溶液液的的浓浓度度为为c，液层宽度为液层宽度为b，经实验表明它们之间有下列关系：经实验表明它们之间有下列关系：A=lg(I0/I)=abclgIlgI0 0/I/I越大，表示光被吸收越多，故通常将越大，表示光被吸收越多，故通常将lgIlgI0 0/I/I称为称为吸光度吸光度，用，用A A表示表示。式式中中A，吸吸光光度度，是是无无量量刚刚的的物物理理量量；b，液液层层厚厚度度(光光程程长长度度)，通通常常以以cm为为单单位位；c，溶溶液液的的浓浓度度；a为为比比例例常常数数，仅仅与与入入射射光光波波长长、溶溶液液的的性性质质及及温温度度有有关关，而而与浓度无关与浓度无

10、关.上上式式表表明明：当当一一束束单单色色光光通通过过有有色色溶溶液液时时，其其吸吸光光度度与与溶液浓度和宽度（液层厚度）的乘积成正比溶液浓度和宽度（液层厚度）的乘积成正比。此此外外，通通常常将将I/I0称称为为透透光光度度，用用T表表示示，T=I/I0 100%，T越越大大，表表示示对对光光吸吸收收越越小小。溶溶液液的的透透光光度度越大，表示它对光的吸收越小。越大，表示它对光的吸收越小。A=lg(I0/I)=abc 溶液浓度与宽度的乘积溶液浓度与宽度的乘积与与吸光度吸光度成正比，而不是与成正比，而不是与透光度成正比。透光度成正比。朗伯朗伯比耳定律是吸光光度比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量

11、测定的依法的理论基础和定量测定的依据，应用于各种光度法的吸收据，应用于各种光度法的吸收测量；测量；该定律仅适用于该定律仅适用于单色光单色光、稀稀溶液。溶液。透光度、吸光度与溶液浓度及液层宽度的关系透光度、吸光度与溶液浓度及液层宽度的关系 A=lgI0/I=lg1/T=-lgT=abcA=lgI0/I=abc (9-1)当当c的的单单位位为为gL-1，b的的单单位位为为cm时时，a称称为为吸吸光光系数系数，其单位为其单位为Lg-1cm-1，如如果果浓浓度度c的的单单位位为为molL-1，b的的单单位位为为cm，这这时时常常用用k表表示示，称称为为摩摩尔尔吸吸光光系系数数，其其单单位位为为Lmol

12、-1cm-1，于是可写成为：，于是可写成为：A=k bc （9-2）吸光度的加合性吸光度的加合性:在多组份体系中在多组份体系中,如果各吸光物质之间如果各吸光物质之间无相互作用无相互作用,体系的总吸光度等于各组份吸光度之和体系的总吸光度等于各组份吸光度之和:A总总=A1+A2+A3+=k 1bc1+k 2bc2+k 3bc3 +吸光系数、摩尔吸光系数吸光系数、摩尔吸光系数 k表表示示吸吸光光质质点点的的浓浓度度为为1molL-1，溶溶液液的的宽宽度度为为1cm时时，溶溶液液对对光光的的吸吸收收能能力力。k值值越越大大，表表示示吸吸光光质质点点对对某某波波长长的的光光吸吸收收能能力力愈愈强强，故故

13、光光度度测测定定方方法法的的灵灵敏敏度度越越高高。k只只与与入入射射光光波波长长、溶液的性质及温度有关。溶液的性质及温度有关。k与与a的关系为：的关系为：k=Ma 式中式中M为吸光物质的摩尔质量为吸光物质的摩尔质量解：解：已知已知T=0.501，则，则A=-lgT=0.300，b=2.0cm,浓浓度度为为25.025.0g/50mLg/50mL的的CuCu2+2+溶溶液液，用用双双环环已已酮酮草草酰酰二二腙腙显显色色后后，于于波波长长600nm600nm处处，用用2.0 2.0 cmcm比比色色皿皿测测得得T=50.1%T=50.1%，求求吸吸光光系系数数a a和和CuCu2+2+的的摩摩尔尔

14、吸吸光光系系数数k k。已已知知M(Cu)=64.0M(Cu)=64.0。则根据朗伯则根据朗伯比尔定律比尔定律 A=abc，而而k k=Ma=64.0gmol-13.00102 Lg-1cm-1 =1.92104(Lmol-1cm-1)吸光吸光光度光度法通常采用法通常采用 标准曲线法定量标准曲线法定量。其其方方法法是是先先配配制制一一系系列列浓浓度度不不同同的的标标准准溶溶液液，用用选选定定的的显显色色剂剂进进行行显显色色，在在一一定定波波长长下下分分别别测测定定它它们们的的吸吸光光度度A A。以以A A为为纵纵坐坐标标，浓浓度度c c为为横横坐坐标标，绘绘制制A-cA-c曲曲线线，若若符符合

15、合朗朗伯伯比比尔尔定定律律，则则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。然然后后用用完完全全相相同同的的方方法法和和步步骤骤测测定定被被测测溶溶液液的的吸吸光光度度，便便可可从从标标准准曲曲线线上上找找出出对对应应的的被被测测溶溶液液浓浓度度或或含含量量，这这就就是是标准曲线法标准曲线法。在在仪仪器器、方方法法和和条条件件都都固固定定的的情情况况下下，标标准准曲曲线线可可以以多多次次使使用用而而不不必必重重新新制制作作，因因而而标标准准曲曲线线法法适用于大量的经常性的工作适用于大量的经常性的工作。偏离朗伯偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因A A=kcbkcb

16、标准曲线标准曲线(工作曲线工作曲线)物质的浓度与吸物质的浓度与吸光度之间的曲线光度之间的曲线(A-cA-c)。但在实际工作中。但在实际工作中,特别是特别是在溶液浓度较高时在溶液浓度较高时,标准曲线常发生弯曲，这种现标准曲线常发生弯曲，这种现象称为对朗伯象称为对朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。引起这种偏离的因素：引起这种偏离的因素：1.1.非单色光引起的偏离非单色光引起的偏离2.2.化学因素引起的偏离化学因素引起的偏离1.单色光单色光作为入射光引起的偏离。作为入射光引起的偏离。朗朗伯伯比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的

17、狭窄光带。例如分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。例如使用波长为使用波长为b b的复合光的复合光,由于由于 1 1 和和 2 2 处的处的k1k1和和k2k2不不相同相同,可导致对朗伯可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。A A=lg(I=lg(I0 0/I)=/I)=k k cbcb入射光总强度为I01+I02,透射光总强度为I1+I2k1=k2,A=k cb 成线性关系成线性关系 k1与与 k2 差别越大差别越大,A与与C间线性关系的偏离越大间线性关系的偏离越大.对策对策:选择较纯单色光选择较纯单色光选选max作为测定波长作为测定波长2.化学因素引起的偏离化学因素引起的

18、偏离 避免胶体溶液、乳浊液和悬浮液形成。吸光避免胶体溶液、乳浊液和悬浮液形成。吸光溶液要求是均匀的。溶液要求是均匀的。所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液只有在稀溶液(c c 1010 10 2 2 mol/L mol/L 时，吸光质点间时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。吸收。故：故：朗伯朗伯比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，形成等化学平

19、衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。影响吸光度。例：例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：CrOCrO4 42-2-2 2H H =Cr Cr2 2O O7 72-2-H H2 2O O 溶液中溶液中CrOCrO4 42-2-、CrCr2 2O O7 72-2-的颜色不同，吸光性质的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液也不相同。故此时溶液pH pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。一、分光光度计一、分光光度计9-2.9-2.光度光度计及其基本部件计及其基本部件（一一）基本组成基本组成1.1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光在

20、整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。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3203202500 nm2500 nm。紫外区：紫外区：氢、氘灯氢、氘灯。发射。发射180180375 nm375 nm的连续的连续光谱。光谱。2.2.单色器单色器又称波长控制器，其作用是又称波长控制器，其作用是将光源发射的复合光分将光源发射的复合光分解成单色光解成单色光，并可从中选出一任波长单色光的光学并可从中选出一任波长单色光的光学系统。系统。包括包括狭缝狭缝、色散

21、元件色散元件和和准光装置准光装置。色散元件色散元件的作用是的作用是将复合光分解成单色光将复合光分解成单色光，有，有棱镜或光栅棱镜或光栅两两种种。原理原理:不同波长的光折不同波长的光折射率不同射率不同.调剂透镜位置调剂透镜位置,使一定波长的光通过小孔使一定波长的光通过小孔到达样品池和检测器到达样品池和检测器3.3.样品室样品室样品室放置各种类型的吸收池（比样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池主要有石英池(S)(S)和玻璃池和玻璃池(G)(G)两种。两种。在紫外区须采用石英池，可见区一在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。般用玻

22、璃池。4.4.检测器检测器利用光电效应将透过吸收池的光信利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。电池、光电管或光电倍增管。5.5.结果显示记录系统结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理仪器自动控制和结果处理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、测量条件的选择、测量条件的选择4 4、提高光度测定灵敏度和选择性的途径、提高光度测定灵敏度和选择性的途径9.3显色反应和显色条件的选择显色反应和显色条件的选择一、显色反应一、显色反应 进行光度

23、分析时进行光度分析时,首先使无色或浅色的待测组分转首先使无色或浅色的待测组分转变为有色化合物变为有色化合物,然后测定吸光度然后测定吸光度.使无色或浅色的待测使无色或浅色的待测组分转变为有色化合物的反应称为组分转变为有色化合物的反应称为显色反应显色反应。与待测组。与待测组分反应形成有色化合物的试剂成为分反应形成有色化合物的试剂成为显色剂显色剂。Fe2+3RFe(R3)2+（红橙色，红橙色，max=510 nm）R为邻二氮菲为邻二氮菲1.1.显色反应的选择显色反应的选择灵敏度高灵敏度高(k(k值大值大)选择性好选择性好,干扰少干扰少有色化合物组成恒定有色化合物组成恒定,化学性质稳定化学性质稳定(A

24、(A 稳定稳定)显色剂在测定波长处无明显吸收，两种有色物显色剂在测定波长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：最大吸收波长之差：“对比度对比度”，要求要求=|=|1-1-2|60nm2|60nm。二、显色反应条件的选择二、显色反应条件的选择1.1.显色剂用量显色剂用量 吸光度吸光度A A与显色剂用量与显色剂用量C CR R的关系会出现如图的关系会出现如图所示的几种情况。所示的几种情况。选择曲线变化平坦处。选择曲线变化平坦处。a.Fe2+3RFe(R3)2+b.Mo(SCN)32+=Mo(SCN)5=Mo(SCN)6-(生成配位数生成配位数不同的配合物不同的配合物)浅红浅红 橙红橙红 浅红浅

25、红c.Fe3+nSCNFeSCNn3-n n=1,2,3,4,5,62.2.反应体系的酸度反应体系的酸度在相同实验条件下，分别测定不同在相同实验条件下，分别测定不同pHpH值条值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的度较大且恒定的平坦区所对应的pHpH范围。范围。HR=H+R-+Me=MeRn酸度影响待测离子的酸度影响待测离子的存在状态存在状态,是否水解是否水解3.3.显色时间显色时间实验确定实验确定,绘制绘制 A-tA-t曲线曲线,根据曲线根据曲线确定确定显色时间显色时间4.4.显色温度显色温度大部分在室温下进行大部分在室温下进

26、行,少数为缩短显色少数为缩短显色时间需加温时间需加温,如硅钼酸法测硅如硅钼酸法测硅.5.5.溶剂溶剂 一般尽量采用水相测定一般尽量采用水相测定。但有。但有些些显色反应在有机溶剂中能提高灵敏度显色反应在有机溶剂中能提高灵敏度,例如用偶氮氯膦例如用偶氮氯膦测定测定CaCa2+2+6.6.干扰极其消除干扰极其消除控制溶液酸度控制溶液酸度 Cu2+对对Fe3+与磺基水杨酸反应的干扰与磺基水杨酸反应的干扰,可以通过控可以通过控制溶液制溶液pH=2.5,Cu2+不与磺基水杨酸的反应消除不与磺基水杨酸的反应消除加入掩蔽剂加入掩蔽剂 Fe3+对对Co2+的干扰可加的干扰可加NaF消除消除改变干扰离子价态改变干

27、扰离子价态 Fe3+对对Mo(VI)的干扰可加的干扰可加SnCl2消除消除分离干扰离子分离干扰离子选择合适的参比溶液和测定波长选择合适的参比溶液和测定波长三三.显色剂显色剂 无机显色剂：硫氰酸盐无机显色剂：硫氰酸盐(Fe(Fe3+3+、MoMo（VIVI）、）、W W（V V）等）等）钼酸铵（钼酸铵（P P、SiSi、W W）、过氧化氢（）、过氧化氢（V V5+5+、TiTi4+4+）等几种。）等几种。有机显色剂：种类繁多有机显色剂：种类繁多 偶氮类显色剂偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜本身是有色物质，生成配合物后，颜色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选色发生明显变

28、化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂择性好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂、PARPAR等等。三苯甲烷类三苯甲烷类：铬天青铬天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等三元配合物在光度分析中的应用特性简介三元配合物在光度分析中的应用特性简介特点特点 ：稳定性高稳定性高Ti-EDTA-HTi-EDTA-H2 2O O2 2的的稳稳定定性性比比Ti-EDTATi-EDTA高高10001000倍倍,比比Ti-HTi-H2 2O O2 2高高100100倍倍 灵敏度高灵敏度高,用用H H2 2O O2 2测钒测钒,灵敏度太低灵敏度太低,k k450450=2.7=

29、2.7102L.mol-1.cm-1.用用PARPAR显显色色,灵灵敏敏度度提提高高,选选择择性性差差,如如果果用用三三元元配配合合物物,灵灵敏敏度度可可大大大大提高提高,k,k540540=1.4=1.4104L.mol-1.cm-1 选选择择性性好好,三三元元配配合合物物的的形形成成需需要要一一定定的的条条件件,从而减少了干扰离子形成类似配合物的可能性从而减少了干扰离子形成类似配合物的可能性对金属离子和配位体要求：对金属离子和配位体要求：金属离子和两种配位体都有络合能力，金属离子和两种配位体都有络合能力，配位数高，配位数高，n=6或或n=8，无空间位阻效应无空间位阻效应9-49-4、吸光度

30、测定条件的选择、吸光度测定条件的选择1.1.选择适当的入射波长选择适当的入射波长入射光波长应参考吸收曲线入射光波长应参考吸收曲线,根据根据最大吸收原则最大吸收原则一一般选择般选择maxmax为入射光波长。为入射光波长。如果如果maxmax处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。入射光波长。吸收最大吸收最大,干扰最小原则干扰最小原则 选择合适的参比溶液选择合适的参比溶液 为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？1.1.在测定在测定A A时时,需要将待测溶液装入透明的比色皿中需要将待测溶液装入透明的比色皿中

31、,由于反射、以及溶剂、试剂等对光的吸收都会造成透射由于反射、以及溶剂、试剂等对光的吸收都会造成透射光减弱，透射光强度光减弱，透射光强度I=II=I0 0-I I界面反射界面反射-I-I散射损失散射损失-abcabc 2.2.为了测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度，为了测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度，必须使用参比溶液调节仪器必须使用参比溶液调节仪器 A=lgIA=lgI0 0/I/I参比参比=0=0。I0 0=I参比参比 3.3.测得试液的吸光度测得试液的吸光度A=A=lg(Ilg(I参比参比 /I/I试液试液)A=A=k kbcbc 若仅待测组分与显色剂若仅待测组分与显色剂反应产物

32、在测定波长处有吸收，反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收，用其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水纯溶剂（水)作参比溶液；作参比溶液；若显色剂为无色若显色剂为无色,待测试液中待测试液中存在存在其他有色物质其他有色物质,则可用不加则可用不加显色剂的待测试液作参比溶液显色剂的待测试液作参比溶液.(3)(3)若若显色剂有颜色显色剂有颜色,可用不加试样的试剂空白作参比溶液可用不加试样的试剂空白作参比溶液(4)(4)若若显色剂和试样显色剂和试样在所选择的波长处也有吸收，则可选合适在所选择的波长处也有吸收，则可选合适的掩蔽剂将被测组分掩蔽后再加显色剂和其他试剂，以此溶的掩蔽剂将被测组分掩蔽后再加显

33、色剂和其他试剂，以此溶液作为参比溶液。液作为参比溶液。选择参比溶液原则：测得的吸光度真正反映待测溶液吸光强度选择参比溶液原则：测得的吸光度真正反映待测溶液吸光强度吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择任何光度计都有一定的测量误差，这是由于光源任何光度计都有一定的测量误差，这是由于光源不稳定、读数不准确等因素造成的。假设透光度不稳定、读数不准确等因素造成的。假设透光度度数误差度数误差 T=0.005T=0.005,是一个常数。是一个常数。由于由于 A=-A=-lgTlgT=kbckbc,对于同样的对于同样的T,T,在不同的在不同的A A处处,导致测量导致测量c c 的相对误差不同的相对误差不同

34、.A=-A=-lgTlgT=-0.434-0.434 lnTlnT=kbckbc （1 1）dAdA -0.434-0.434 dlnTdlnT =-0.434-0.434 d dT T/T T=k kb bd dc c（2 2）（2 2）式除以（）式除以（1 1）式得：）式得：d dc c/c c=d dT T/T T lnlnT T 以有限值表示可得以有限值表示可得c c/c c =T T/T T lnlnT T=0.4340.434T T/T T lglgT T c c/c c是是T T 导致测量导致测量c c 的相的相对误差对误差T=0.005,T=0.005,可以计算不同可以计算不同

35、T T 时时的的c c/c c,可绘出溶液浓度相对可绘出溶液浓度相对误差误差c/c与其透光度与其透光度T 的关系曲的关系曲线。线。如右图如右图p259p259图图9-15a9-15a何值时误差最小？何值时误差最小？可求出浓度相对误差最小时的透光度可求出浓度相对误差最小时的透光度T为为c c/c c=T T/T lnT TT是定值是定值,如果如果T lnT 是最是最大值大值,则则c/c c/c 有最小值有最小值.(T(T lnTlnT)=1+lnT=0=1+lnT=0 lnT=-1 T=0.368 A=0.434 吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择 A=kbcA A 控制在控制在0.15-

36、1.00.15-1.0之间之间T 70-10%T 70-10%之间之间控制方法控制方法:样品浓度样品浓度-称样量称样量,溶液体积溶液体积,取样体积取样体积.比色皿厚度比色皿厚度选择合适的显色反应选择合适的显色反应.9-5 9-5 吸光吸光光度光度法的应用法的应用主要用于微量组分的测定主要用于微量组分的测定1.1.单组分的测定单组分的测定 通常采用通常采用 标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。其其方方法法是是先先配配制制一一系系列列浓浓度度不不同同的的标标准准溶溶液液，用用选选定定的的显显色色剂剂进进行行显显色色，在在一一定定波波长长下下分分别别测测定定它它们们的的吸吸光光度度A A。以以A

37、 A为为纵纵坐坐标标，浓浓度度c c为为横横坐坐标标，绘绘制制A-cA-c曲曲线线，若若符符合合朗朗伯伯比比尔尔定定律律，则则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。然然后后用用完完全全相相同同的的方方法法和和步步骤骤测测定定被被测测溶溶液液的的吸吸光光度度，便便可可从从标标准准曲曲线线上上找找出出对对应应的的被被测测溶溶液液浓浓度度或或含含量量，这这就就是是标准曲线法标准曲线法。在在仪仪器器、方方法法和和条条件件都都固固定定的的情情况况下下，标标准准曲曲线线可可以以多多次次使使用用而而不不必必重重新新制制作作，因因而而标标准准曲曲线线法法适用于大量的经常性的工

38、作适用于大量的经常性的工作。2.2.示差吸光光度法示差吸光光度法普通分光光度法一般只普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用生较大的误差。需采用示差法。示差法。示差吸光光度法是采用浓度稍低于待测溶液浓度示差吸光光度法是采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液的吸光光度法。的标准溶液作参比溶液的吸光光度法。设待测溶液浓度为设待测溶液浓度为c cx x，标准溶液浓度为标准溶液浓度为c cs s(c(cs s c cx x )。则以则以空白溶液作为参比溶液时：空白溶液作为参比溶液时：Ax=k b Ax=k

39、b c cx x As=k b As=k b c cs s x x s=s=b(cb(cx xc cs s）=bc=bcr rx x s s=bb(c cx x c cs s ）=bbc c由此可见由此可见,当用当用c cs s标准溶液标准溶液作为参比溶液作为参比溶液测得的测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸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光度之差。且且与与c c呈直线关系。由标准曲线上查得相呈直线关系。由标准曲线上查得相应的应的c c值，则待测溶液浓度值，则待测溶液浓度c cx x ：c cx x=c cs s+c c 示差吸光光度法的误差示差吸光光度法的误差普

40、通法：普通法：c cs s的的T T=10%=10%；c cx x的的T T=5%(A=5%(Ax x=1.3)=1.3)示差法示差法 c cs s 做参比，调做参比，调T T=100%=100%则：则：c cx x的的T T=50%=50%；标尺扩展；标尺扩展1010倍倍c/c=0.434Tr/T rTslnTrTr r 相对透光度相对透光度,Ts参比溶液的透光度参比溶液的透光度3.3.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重叠，若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区测定。这本质上与单组分

41、测定没有区别。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，则可根据则可根据吸光度的加合性吸光度的加合性求解联立方求解联立方程组得出各组分的含量。程组得出各组分的含量。A A11=a1a1bcbca a b1b1bcbcb b A A22=a2a2bcbca a b2b2bcbcb b 有色弱酸和弱碱解离常数的测定有色弱酸和弱碱解离常数的测定HB=HHB=H+B+B-在某波长下在某波长下,A=A(A=A(HB)+A()+A(B-)=(HB)(HB)HB+HB+(B-)(B-)B B-在高酸度时在高酸度时,全部以全部以HBHB形式存在形式存在,A AHBHB=(HB)(HB).C,

42、.C,(HB(HB)=A=AHBHB/C,/C,在低酸度时在低酸度时,全部以全部以B B-形式存在形式存在,A AB-B-=(B-)(B-).C.C 不同酸度时不同酸度时A A可由下式计算可由下式计算:(B(B-)-)=A=AB-B-/C/CA=A=(HB(HB)HB+HB+(B(B-)-)B B-=A AHBHB HB HB/C/C +A AB-B-BB-/C/C =A =AHB HB HH+/(Ka+H/(Ka+H+)+)+A AHB HB KaKa /(Ka+H/(Ka+H+)A=AA=AHB HB HB HB/C/C+A AB-B-BB-/C/C =A =AHB HB HH+/(Ka+

43、H/(Ka+H+)+)+A AHB HB KaKa /(Ka+H/(Ka+H+)Ka=(Ka=(A AHB HB A)/(A-A A)/(A-AB-B-)HH+pKapKa=-=-lglg(A AHB HB A)/(A-A A)/(A-AB-B-)+pH)+pHpKapKa络合物组成的测定络合物组成的测定饱和法饱和法 固固定定一一种种组组分分如如金金属属离离子子M M的的浓浓度度，改改变变配配位位剂剂R R的的浓浓度度，分分别别测测定定其其吸吸光光度度。以以吸吸光光度度A A为为纵纵坐坐标标，配配位位剂剂与与金金属属离离子子的的浓浓度度比比值值为为横横坐坐标标作作图图。当当金金属属离离子子全全

44、部部被被配配位位剂剂配配合合后后，再再增增加加配配位位剂剂，其其吸吸光光度度亦亦不不会会增增加加了了，利利用用外外推推法法可可得得一一交交叉叉点点D D，D D点点所所对对应应的的浓浓度度比比值值R/MR/M就就是是配配合合物物的的配合比。配合比。双波长双波长吸吸光光度法光光度法的仪器原理的仪器原理有两个单色器有两个单色器,使使1 1和和2 2两两束束单色单色光交替通过光交替通过吸收池吸收池显示出显示出 (A A 22 A A 11)双波长双波长吸吸光光度法光光度法的应用的应用1.1.多组份混合物的测定多组份混合物的测定A A 22=(X)(X)22 b cb c(X)(X)+(Y)(Y)22

45、 b cb c(Y)(Y)A A 1 1=(Y)(Y)11 b cb c(Y)(Y)A A22 A A11 (X)(X)22 b c+b c+(Y)(Y)22 b c-b c-(Y)(Y)11 b cb c (X)(X)22 b b c c(X(X)2.浑浊样品的测定浑浊样品的测定在分析浑浊时由于散射背景在分析浑浊时由于散射背景吸收较大吸收较大,但背景吸收随波长变但背景吸收随波长变化很小化很小,Ab2 Ab1 0以参比波长以参比波长2处的吸光度处的吸光度A2作为参比，来消除干扰。作为参比，来消除干扰。双波长双波长吸吸光光度法光光度法特点特点:不需参比溶液不需参比溶液需要两个单色器获得两束单色光需要两个单色器获得两束单色光(1 1和和2 2)；以参以参比波长比波长1 1处的吸光度处的吸光度A A11作为参比，来消除干扰。作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。有所提高。作业作业习题习题 P268-2691,2,4,5,6,7,9