第六章吸光光度法解析.ppt

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1、第六章第六章 吸光光度法吸光光度法6.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理6.1.1 光的基本性质光的基本性质6.1.2 物质对光的吸收物质对光的吸收6.1.3 吸光光度法的特点吸光光度法的特点6.3 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6.3.1 目视比色法目视比色法6.3.2 吸光分析法吸光分析法6.2 分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理6.2.1 光吸收的基本定律光吸收的基本定律6.2.2 吸光光度法的灵敏度吸光光度法的灵敏度6.4 显色反应显色反应6.4.1 显色剂的选择显色剂的选择6.4.2 显色条件的选择显色条件的选择6.5 光度测量的条件选择光度测量

2、的条件选择6.5.1 测量波长的选择测量波长的选择6.5.2 待测溶液吸光度范围的选择待测溶液吸光度范围的选择6.5.3 参比液的选择参比液的选择6.6 光度分析法的误差光度分析法的误差6.6.1 偏离朗伯偏离朗伯-比耳定律比耳定律6.6.2 吸光度测量的误差吸光度测量的误差6.7 吸光光度法应用简介吸光光度法应用简介6.7.1 微量组分的测定微量组分的测定6.7.2 示差光度法示差光度法6.7.3 络合物组成及稳定常数的测定络合物组成及稳定常数的测定6.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理6.1.1 光的基本性质光的基本性质吸光光度法吸光光度法 是基于是基于物质对物质对光光 选择性吸

3、收选择性吸收的特性而的特性而建立的分析方法。可分为比色法和分光光度法。建立的分析方法。可分为比色法和分光光度法。1.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2.光的波粒二象性光的波粒二象性波动性波动性粒子性粒子性 E光的折射光的折射光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的干涉光的干涉光电效应光电效应 ：光子的频率（：光子的频率（Hz,赫兹）赫兹）c：光速（：光速（2.9979 1010 cm.s-1）E：光子的能量（：光子

4、的能量（J,焦耳）焦耳）：光子的波长（：光子的波长（cm）h：Plank常数（常数（6.6256 10-34 J.s 焦耳焦耳.秒）秒）一定波长的光具有一定的能量。一定波长的光具有一定的能量。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，这种现象称为光的互补。为互补色光，这种现象称为光的互补。蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿

5、黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿6.1.2 物质对光的吸收物质对光的吸收1.物质的颜色与光的关系物质的颜色与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 光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的征的颜色，这一过程与物质的 性质及光的性质有关。性质及光的性质有关。物质对光的吸收满足物质对光的吸收满足Plank 条件条件2.光吸收的原理光吸收的原理S2S1S0S3E2E0E1E3h 当一束光照射到某物当一束光照射到某物质时，组成该物质的分子、质时，组成该物质的分

6、子、原子或离子与光子碰撞，原子或离子与光子碰撞，这些粒子吸收能量，从最这些粒子吸收能量，从最低能态（基态）跃迁到最低能态（基态）跃迁到最高能态（激发态），这个高能态（激发态），这个作用就叫作用就叫物质对光的吸收物质对光的吸收。如测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以如测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以 波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲 线，称为吸收曲线或吸收光谱线，称为吸收曲线或吸收光谱。纯纯 电子能态电子能态 间跃迁间跃迁S2S1S0S3h E2E0E1E3A h h S2S1S0分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状

7、光谱锐线光谱锐线光谱 A（1）原子吸收：原子吸收：原原子的外层电子选择子的外层电子选择性地吸收某些波长性地吸收某些波长的电磁波而引起的的电磁波而引起的（锐线光谱）（锐线光谱）（2）分子吸收：）分子吸收：电电子能级跃迁而产生的子能级跃迁而产生的吸收光谱（带状光谱）吸收光谱（带状光谱）3.定性分析与定量分析的基础定性分析与定量分析的基础1、定性分析基础、定性分析基础2、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吸收曲线的形状吸收曲线的形状最大吸收波长最大吸收波长波峰的个数波峰的个数ABA 在一定的实验条件下，在一定的实验条件下，某物质对光的吸收与物某物质对光的吸收与物质的浓度成

8、正比，其吸质的浓度成正比，其吸收曲线的形状不会改变，收曲线的形状不会改变，max也不会改也不会改变变。A C增增大大6.1.3吸光光度法的特点吸光光度法的特点较高的灵敏度适当的准确度；(2%-5%)应用范围广；简便，易于操作；6.2分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理6.2.1光吸收的基本定律光吸收的基本定律 当一束强度为当一束强度为I0 的平行单色光照射到均匀而非散射的溶液的平行单色光照射到均匀而非散射的溶液时，光的一部分时，光的一部分(其强度为其强度为Ia)被吸收，一部分被吸收，一部分(其强度为其强度为It)透透过溶液，一部分过溶液，一部分(其强度为其强度为Ir)被器皿的表面所反射，则

9、被器皿的表面所反射，则 I0=Ia+It+Ir I0It图图1.透光率透光率 （透射比）（透射比）Transmittance入射光入射光 I0透射光透射光 It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%全部透射全部透射T=100.0%光的反射损失光的反射损失Ir 主要决定于器皿的材料、形状、大小和主要决定于器皿的材料、形状、大小和溶液的性质。在相同条件下，这些因素是固定的，而且反射溶液的性质。在相同条件下，这些因素是固定的，而且反射损失的量很小，故损失的量很小，故Ir一般可忽略不计，则上式可简化为一般可忽略不计，则上式可简化为:I0=Ia+It 2

10、.吸光度（吸光度（A）：表示物质对光的吸收程度，其值为表示物质对光的吸收程度，其值为透光度的负对数，即：透光度的负对数，即：吸光度也叫做消光度吸光度也叫做消光度E或光密度或光密度D，吸光度越大表明相应吸光度越大表明相应物质对光的吸收程度就越大。物质对光的吸收程度就越大。3.Lambert-Beer3.Lambert-Beer定律定律，即：保持入色光波长不变，即：保持入色光波长不变，溶液对光的吸收只与溶液浓度和液层厚度有关溶液对光的吸收只与溶液浓度和液层厚度有关 K：比例常数，与：比例常数，与吸光物质性质，入射光波长及温度，溶剂吸光物质性质，入射光波长及温度，溶剂性质有关性质有关式中，式中，为摩

11、尔吸光系数，其单位是为摩尔吸光系数，其单位是 当当b的单位是的单位是cm；c 的单位是的单位是mol L-1时，可表示如下：时，可表示如下：吸光度 与透光率T：透光率透光率A：吸光度吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%1Lamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提）入射光为单色光入射光为单色光 吸光质点的形式不变吸光质点的形式不变 溶液是稀溶液溶液是稀溶液2该定律适用于固体、液体和气体样品该定律适用于固体、液体和气体样品3.吸光度的加合性吸光度的加合性（1）在同一波长下，不同物质的吸收（2）在不同

12、波长下，同一物质的吸收 =1.1 104物理意义是：当溶液浓度为物理意义是：当溶液浓度为1mol/L，且光程为，且光程为1cm时的吸光度。时的吸光度。灵敏度的表示方法灵敏度的表示方法1、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数 6.2.2吸光光度法的灵敏度吸光光度法的灵敏度3 332+桔红色桔红色 508邻二氮菲邻二氮菲Fe2+3NN+NNFe2.2.摩尔吸光系数摩尔吸光系数的讨论的讨论（1）吸收物质在一定波长和溶剂，温度条件下的特征常数（2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。（3）对同一种待测物质，不同的方法具有不同的 ，表明具有不同的灵敏度。例：分光光度法测铜 铜试剂法测 Cu 426=1.28 10

13、4 Lmol-1cm-1 双硫腙法测 Cu 495=1.58 105 Lmol-1cm-1（4）同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以max表示。max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。（5）max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。105：超高灵敏；=(610）104：高灵敏；=(26）104 ：中等灵敏；10-2molL-1时，吸光质点间可能发生缔合时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光等相互作用，直接影响了对光的吸收。朗伯的吸收。朗伯-比耳定律只适用比耳定律只

14、适用于稀溶液。于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。发生变化，影响吸光度。（三）工作曲线不过原点 存在系统误差：吸收池不完全一样；参比溶液选择不当等。Ac6.7 吸光光度法应用吸光光度法应用6.7.1 微量组分的测定微量组分的测定1、单组分的测定单组分的测定（标准曲线法）（标准曲线法）纯物质或共存物质不干扰纯物质或共存物质不干扰 在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度，以待测组分的含量为横坐

15、的标准溶液的吸光度，以待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标做图，得到工作曲线标，吸光度为纵坐标做图，得到工作曲线AC0AxCx6.7.2 示差光度法示差光度法常规法常规法 以空白溶剂为参比以空白溶剂为参比示差法示差法 以浓度为以浓度为 Cs 的标准溶液为参比的标准溶液为参比测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准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的吸光度之差。xcbD=示差法测得的吸光度与c呈直线关系。由标准曲线上查得相应的c值，则待测溶液浓度cx：cx=cs+c（Cx Cs）适宜）适宜 高高 浓度的测定浓度的测定示差法标尺扩展原理 普通法：cs的T=10%；cx的

16、T=5%示差法：cs 做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍设有一元弱酸设有一元弱酸HB，按下式离解：，按下式离解：HB=H+B-Ka=B-H+/HB 配制三种分析浓度配制三种分析浓度c=HB+B-相等而相等而pH不同的溶液。第不同的溶液。第一种此时溶液中一种此时溶液中HB与与B-共存，用共存，用1cm的吸收池在某一定的波长的吸收池在某一定的波长下，测量其吸光度：下，测量其吸光度：6.7.3 酸碱离解常数的测定酸碱离解常数的测定 第二种溶液是酸性溶液，此时弱酸几乎全部以第二种溶液是酸性溶液，此时弱酸几乎全部以HB型体型体存在，在上述波长下测得吸光度存在，在上述波长下测得吸光

17、度 第三种溶液是碱性溶液，此时弱酸几乎全部以第三种溶液是碱性溶液，此时弱酸几乎全部以B-型体型体存在，在上述波长下测得吸光度存在，在上述波长下测得吸光度将上各式整理得：将上各式整理得：6.1了了解解分分子子对对光光的的吸吸收收与与溶溶液液颜颜色色的的关关系系。吸吸收收曲曲线线定定性性分分析析的的基基础础。定定量量分分析析的的基基础础朗朗伯伯-比比尔尔定定律律：A=bc=-lgT 式式中中各各参参数数的的物物理理意意义义，定量计算定量计算,比尔定律的适用条件。比尔定律的适用条件。6.2了了解解目目视视比比色色法法、分分光光光光度度法法的的特特点点，分分光光光光度度计的基本部件。计的基本部件。6.

18、3 灵灵敏敏度度的的表表示示摩摩尔尔吸吸光光系系数数的的意意义义和和计计算算，准确度准确度适宜的测量范围。适宜的测量范围。第六章第六章 小小 结结6.4显显色色反反应应及及条条件件的的确确定定:显显色色剂剂用用量量、酸酸度度、时间、温度、干扰及消除。时间、温度、干扰及消除。6.5光光度度测测量量的的条条件件选选择择包包括括入入射射光光波波长长，吸吸光光度度的范围，参比溶液的选择的范围，参比溶液的选择6.6光光度度分分析析法法的的误误差差包包括括偏偏离离朗朗伯伯比比尔尔定定律律，仪仪器测量的误差器测量的误差6.7应应用用:单单一一组组分分测测定定示示例例、示示差差光光度度法法测测定定、酸碱离解常数的测定。酸碱离解常数的测定。