水分析化学point专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、 14.6 14.6 吸收光谱法吸收光谱法吸收光谱原理吸收光谱原理比色法比色法分光光度法分光光度法第1页一、吸收光谱原理一、吸收光谱原理1.1.吸收光谱法：吸收光谱法：在光谱分析中，依据在光谱分析中，依据物质对光选择性吸物质对光选择性吸收收而建立起来分析方法。又称吸光光度法。而建立起来分析方法。又称吸光光度法。主要有主要有:红外吸收光谱法：红外吸收光谱法：吸收光波长范围吸收光波长范围2.5-1000 nm,2.5-1000 nm,主要主要用于有机化合物结构判定。用于有机化合物结构判定。紫外吸收光谱法：紫外吸收光谱法：吸收光波长范围吸收光波长范围200-400 nm200-400 nm（近紫（近

2、紫外区）外区），可用于结构判定和定量分析。，可用于结构判定和定量分析。可见吸收光谱法：可见吸收光谱法：吸收光波长范围吸收光波长范围400-750 nm 400-750 nm，主要，主要用于有色物质定量分析。用于有色物质定量分析。第2页2.2.物质颜色与光吸收关系物质颜色与光吸收关系（1 1）互补色光：）互补色光：若若两种颜色光两种颜色光按某适当强度百分按某适当强度百分比比混合后可成为白光混合后可成为白光,则这两种色光成为互补色则这两种色光成为互补色光。比如光。比如,黄光和蓝光。黄光和蓝光。（2 2）物质颜色与光吸收关系）物质颜色与光吸收关系 物质之所以展现不一样颜色是物质对光选择物质之所以展现

3、不一样颜色是物质对光选择性吸收造成。性吸收造成。溶液在日光照射下溶液在日光照射下,假如可见光几乎假如可见光几乎均被吸收均被吸收,则溶液则溶液呈黑色呈黑色;假如假如全不吸收全不吸收,则呈无色透明则呈无色透明;若若吸收了白光中某种色光吸收了白光中某种色光,则展现透射光颜色则展现透射光颜色,即即被被吸收光互补色。吸收光互补色。比如比如,KMnO,KMnO4 4溶液吸收波长溶液吸收波长500500560nm560nm绿色光绿色光,展现紫色展现紫色;K;K2 2CrCr2 2O O7 7溶液吸收篮紫色溶液吸收篮紫色光光,而展现黄色而展现黄色;硫酸铜溶液展现蓝色是因为它吸硫酸铜溶液展现蓝色是因为它吸收了白

4、光中收了白光中黄色光波黄色光波.第3页（3 3）吸收曲线：）吸收曲线：在一样条件下依次将各种在一样条件下依次将各种波长单色光经过某物质溶液波长单色光经过某物质溶液,并分别测定每个并分别测定每个波长下溶液对光吸收程度波长下溶液对光吸收程度(吸光度吸光度A),A),以以波长为波长为横坐标横坐标,吸光度为纵坐标得到吸光度为纵坐标得到A A曲线曲线,称为称为该溶液吸收曲线，又称吸收光谱。该溶液吸收曲线，又称吸收光谱。第4页吸收曲线讨论吸收曲线讨论:同一个物质对不一样波长光吸光度不一样。同一个物质对不一样波长光吸光度不一样。吸光度最大处吸光度最大处对应波长称为对应波长称为最大吸收波长最大吸收波长maxm

5、ax 。不一样浓度不一样浓度同一个物质，同一个物质，其吸收曲线形状相同其吸收曲线形状相同maxmax不变。不变。而对于而对于不一样物质不一样物质，它们吸收曲线，它们吸收曲线形状和形状和maxmax则不一样则不一样。吸收曲线能够提供物质结构信息，并作为物质吸收曲线能够提供物质结构信息，并作为物质定性分析依据定性分析依据之一。之一。在在maxmax处处吸光度随浓度改变幅度最大，所以测吸光度随浓度改变幅度最大，所以测定定最灵敏。吸收曲线是最灵敏。吸收曲线是定量分析中定量分析中选择入射光选择入射光波长波长主要主要依据。依据。第5页3.3.光吸收定律光吸收定律（1)1)朗伯比耳定律朗伯比耳定律:当一束平

6、行单色光经过均匀溶液当一束平行单色光经过均匀溶液时时,溶液吸光度与溶液浓度（溶液吸光度与溶液浓度（c c）和液层厚度（）和液层厚度（b b）乘）乘积成正比。积成正比。是吸光光度法定量分析依据。是吸光光度法定量分析依据。其数学表示式为：其数学表示式为：A=kbcA=kbcA A：吸光度吸光度 (I(I0 0 ：入射光强度：入射光强度,I,It t ：透过光强度：透过光强度)k k：吸光系数吸光系数;当当b b以以cmcm为单位；为单位；c c以以molLmolL为单位；为单位；k=k=A Ab cb c 第6页称摩尔吸光系数物理意义：称摩尔吸光系数物理意义：当某一波长光经过当某一波长光经过浓度为

7、浓度为1mol/L1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm1cm溶液吸光度。溶液吸光度。单位单位L/mol.cm（2 2）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数讨论：讨论：是是吸收物质在一定波长下特征常数。吸收物质在一定波长下特征常数。温度温度和波长等条件一定时，和波长等条件一定时，仅与吸光物质本性相仅与吸光物质本性相关，而与其浓度关，而与其浓度c c和光程长度和光程长度b b无关；无关；可作为可作为定性判定参数；定性判定参数；第7页同一吸收物质在同一吸收物质在不一样波长下不一样波长下值是不一样。值是不一样。越大表明该物质对某波长光吸收能力越强，越大表明该物质对某波长光吸收能力越强，用光度法测定该物质灵

8、敏度越高。用光度法测定该物质灵敏度越高。代表测定方法灵敏度。代表测定方法灵敏度。（3 3）透光度）透光度(透光率透光率)T:)T:描述入射光透过溶液程度描述入射光透过溶液程度,取值范围取值范围0 0100%100%。吸光度吸光度A A与透光度与透光度T T 关系关系:第8页AbcT=10-bc第9页例例:1.有一溶液有一溶液,在在maxmax=310nm=310nm处透光率为处透光率为87%,87%,在该波优点时在该波优点时吸光度为多少吸光度为多少？解：解：T87；AlgTlg870.062.已知苯胺已知苯胺maxmax=280nm,=280nm,=1430,有一含有一含苯胺水样苯胺水样,在在

9、1cm比色皿中测得吸光度为比色皿中测得吸光度为0.52,求该水样中苯胺含量。求该水样中苯胺含量。（以（以mg/L表示表示)解解:第10页3.某有色化合物某有色化合物0.0010%水溶液水溶液,在在510nm处处,用用3cm比色皿测得吸光度为比色皿测得吸光度为A=0.57,已知摩尔吸光系已知摩尔吸光系数为数为2.5103L/mol.cm,求该有色配合物摩尔质求该有色配合物摩尔质量。量。解：解：第11页4.4.偏离朗伯偏离朗伯比耳定律原因比耳定律原因 朗伯朗伯比耳定律知比耳定律知,吸光度与溶液浓度成正吸光度与溶液浓度成正比比,即即A AC C呈线性关系呈线性关系,标准曲线法测定未知标准曲线法测定未

10、知溶液浓度时发觉：溶液浓度时发觉：标准曲线常发生弯曲标准曲线常发生弯曲（尤其（尤其当当溶液浓度较高时溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯），这种现象称为对朗伯比耳定律偏离。比耳定律偏离。第12页引发这种偏离原因（两大类）：引发这种偏离原因（两大类）：（1 1）物理性原因）物理性原因 朗朗伯伯比耳定律前提条件之一是比耳定律前提条件之一是入射光应入射光应为单色光。为单色光。分光光度计只能取得近乎单色狭窄分光光度计只能取得近乎单色狭窄光带。光带。复合光可造成对朗伯复合光可造成对朗伯比耳定律正或负比耳定律正或负偏离。偏离。(2)(2)化学性原因化学性原因 朗伯朗伯比耳定律假定：全部吸光质点之间比耳定律

11、假定：全部吸光质点之间不发生相互作用。故：不发生相互作用。故：朗伯朗伯比耳定律只适合比耳定律只适合用于稀溶液用于稀溶液(浓度大浓度大,易发生偏离易发生偏离)。溶液中存。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物形成等化在着离解、聚合、互变异构、配合物形成等化学平衡时学平衡时,使吸光质点浓度发生改变，影响吸使吸光质点浓度发生改变，影响吸光度光度。第13页5.5.显色反应及显色反应条件选择显色反应及显色反应条件选择（1 1）对显色反应要求）对显色反应要求：灵敏度高、选择性高、灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波优点无显著吸收，生成物稳定、显色剂在测定波优点无显著吸收，两种有色物最大吸收波长

12、之差：两种有色物最大吸收波长之差：“对比度对比度”，要求要求 60nm 60nm。显色反应条件选择显色反应条件选择显色剂用量：选择吸光度显色剂用量：选择吸光度A A与显色剂用量关系与显色剂用量关系改变平坦处。改变平坦处。反应体系酸度反应体系酸度 在相同试验条件下，分别测定不一样在相同试验条件下，分别测定不一样pHpH值条值条件下显色溶液吸光度。选择曲线中吸光度较大件下显色溶液吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定平坦区所对应且恒定平坦区所对应pHpH范围。范围。第14页第15页显色时间与温度显色时间与温度:试验确定试验确定溶剂：普通尽可能采取水相测定。溶剂：普通尽可能采取水相测定。共存离子干扰消除

13、共存离子干扰消除a.a.加入掩蔽剂加入掩蔽剂b.b.选择适当显色反应条件选择适当显色反应条件c.c.分离干扰离子分离干扰离子6.6.测定条件选择测定条件选择（1 1）选择适当入射光波长）选择适当入射光波长:普通应该选择普通应该选择maxmax为为入射光波长。入射光波长。假如假如maxmax处有共存组分干扰时，处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能防止干扰入射光波则应考虑选择灵敏度稍低但能防止干扰入射光波长。长。第16页（2 2）选择适当参比溶液）选择适当参比溶液 选择参比溶液目标：选择参比溶液目标：消除溶剂和试剂等非测定物消除溶剂和试剂等非测定物质对入射光吸收影响质对入射光吸收影响,使

14、测得吸光度真正反应待使测得吸光度真正反应待测溶液吸光强度。测溶液吸光强度。参比溶液选择普通遵照以下标准：参比溶液选择普通遵照以下标准：若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波优点有若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波优点有吸收，其它所加试剂均无吸收，用吸收，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；若显色剂或其它所加试剂在测定波优点略有吸收，若显色剂或其它所加试剂在测定波优点略有吸收，而试液本身无吸收，用而试液本身无吸收，用“试剂空白试剂空白”(”(不加试样不加试样溶液溶液)作参比溶液；作参比溶液；第17页若待测试液在测定波优点有吸收，而显色剂等无若待测试液在测定波优点

15、有吸收，而显色剂等无吸收，则可用吸收，则可用“试样空白试样空白”(”(不加显色剂不加显色剂)作参比作参比溶液；溶液；若显色剂、试液中其它组分在测量波优点有吸收，若显色剂、试液中其它组分在测量波优点有吸收，则可则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。再加显色剂，作为参比溶液。（3 3）控制适宜吸光度（读数范围）控制适宜吸光度（读数范围）最正确读数范围：最正确读数范围：用仪器测定时用仪器测定时,应尽可能使应尽可能使吸光吸光度度 A A=0.80=0.800.20(0.20(溶液透光度值溶液透光度值:T T%=15%=1565%65%

16、)。第18页二、比色法二、比色法1.1.目视比色法：目视比色法：采取直接用眼睛比较标准溶液与被采取直接用眼睛比较标准溶液与被测溶液颜色深浅测溶液颜色深浅,来测定物质含量方法成为目视比来测定物质含量方法成为目视比色法。测量是透过光强度。色法。测量是透过光强度。2.光电比色法：光电比色法：利用光电比色计测定溶液吸光度并利用光电比色计测定溶液吸光度并进行定量分析方法。进行定量分析方法。光电比色计组成：光电比色计组成：光源光源滤光片滤光片比色皿比色皿光电池光电池检流计检流计（1 1）光源）光源:惯用钨丝灯惯用钨丝灯,发射发射4004001100nm1100nm连续光谱。连续光谱。（2 2）滤光片滤光片

17、:滤光片最易透过光应是有色溶液最易滤光片最易透过光应是有色溶液最易吸收光吸收光,即滤光片即滤光片颜色与被测有色溶液颜色互为补颜色与被测有色溶液颜色互为补色。色。第19页（3 3）比色皿比色皿:盛试液和空白溶液吸收池盛试液和空白溶液吸收池,有玻璃和石有玻璃和石英两种英两种,惯用规格有惯用规格有0.5cm0.5cm、1cm1cm、3cm3cm、5cm5cm。(操作操作时时,需拿毛面需拿毛面)（4 4）光电池）光电池:将光信号转换成电信号装置。惯用硒光将光信号转换成电信号装置。惯用硒光电池。电池。（5 5）检流计检流计:测量光电流仪器测量光电流仪器,上有透光度（上有透光度（T%T%）和）和吸光度（吸

18、光度（A A）两种刻度。）两种刻度。光电比色法优点光电比色法优点:（1 1）仪器代替人眼）仪器代替人眼,消除主观误差消除主观误差,提升准确度。提升准确度。（2 2）采取滤光片和参比溶液消除干扰）采取滤光片和参比溶液消除干扰,提升选择性。提升选择性。光电比色法不足光电比色法不足:只限于可见光区只限于可见光区400400800nm,800nm,滤光片滤光片取得单色光取得单色光,不纯不纯,影响准确度和灵敏度。影响准确度和灵敏度。第20页三、分光光度法三、分光光度法:利用分光光度计测定溶液吸光利用分光光度计测定溶液吸光度进行定量分析方法成为分光光度法。度进行定量分析方法成为分光光度法。1.1.分光光度

19、计组成分光光度计组成 光源光源 单色器单色器 比色皿比色皿 光电池光电池 检流计检流计 除了单色器以外除了单色器以外,其它与光电比色计构件相同。其它与光电比色计构件相同。单色器：单色器：即分光系统即分光系统,是将混合光按波长次序分散为是将混合光按波长次序分散为不一样波长单色光装置。其主要部件是不一样波长单色光装置。其主要部件是棱镜棱镜(或光或光栅栅)+)+狭缝狭缝。第21页2.2.分光光度法特点分光光度法特点:（1)1)采取棱镜或光栅等分光器将复合光变为单色采取棱镜或光栅等分光器将复合光变为单色光光,可取得纯度较高单色光可取得纯度较高单色光,深入提升了准确度深入提升了准确度和灵敏度。和灵敏度。

20、（2 2）扩大了测量范围）扩大了测量范围:测量范围由可见光区扩展测量范围由可见光区扩展到紫外光区和红外光区。到紫外光区和红外光区。3.3.分光光度计类型分光光度计类型:可见分光光度计（工作范围可见分光光度计（工作范围360360800nm800nm）;紫外紫外可见分光光度计（可见分光光度计（2002001000nm1000nm）;红外分光光度计（红外分光光度计（760760800nm800nm）。）。第22页4.4.定量方法定量方法:惯用惯用标准曲线法标准曲线法(或工作曲线法或工作曲线法)：配配制不一样浓度标准溶液制不一样浓度标准溶液,分别测定各浓度分别测定各浓度吸光度吸光度,以浓度为横坐标以

21、浓度为横坐标,吸光度为纵坐吸光度为纵坐标标,绘制绘制A-CA-C标准曲线（工作曲线）标准曲线（工作曲线）。待测试液在相同条件下显色待测试液在相同条件下显色,并测定吸光并测定吸光度度,然后在工作曲线上求出其浓度。然后在工作曲线上求出其浓度。第23页标准曲线标准曲线(工作曲线工作曲线)第24页 例题1 1、吸收曲线是（、吸收曲线是（C C ）A,AC A,AC 关系图关系图 B,ApH B,ApH 关系图关系图 C,A-C,A-关系图关系图 D,A-D,A-关系图关系图2 2、今有甲乙两个不一样浓、今有甲乙两个不一样浓 度同一有色物质溶液，用同一度同一有色物质溶液，用同一波长光，同一厚度比色皿测得

22、吸光度为：波长光，同一厚度比色皿测得吸光度为：甲甲0 0。2 2，乙，乙 0 0。3 3，假如甲浓度为，假如甲浓度为4 4010010-4-4mol/Lmol/L，则乙则乙浓度为（浓度为（C C）mol/Lmol/L A A、2 2010010-4;-4;B B、4.0104.010-4;-4;C C、6.0 106.0 10-4;-4;D D、8.010 8.010-4.-4.3.3.在分光光度法中，吸光度和透光度关系是以下四个中哪在分光光度法中，吸光度和透光度关系是以下四个中哪一个（一个（B B）A A、A=1gT A=1gT;B;B、A=1gA=1g（1/T1/T）;C C、T=1gA;

23、DT=1gA;D、A=1nA=1n（1/T1/T）.第25页4.4.在分光光度法中，理想显色剂应该满足（在分光光度法中，理想显色剂应该满足（A A ）。）。A A、灵敏度高、选择性和稳定性好、灵敏度高、选择性和稳定性好 B B、灵敏度高、灵敏度高、显著性和稳定性好显著性和稳定性好 C C、灵敏度高、选择性和显著性好、灵敏度高、选择性和显著性好 D D、灵敏度高、灵敏度高、显著性和准确度好显著性和准确度好5.5.某试液用某试液用2.0cm2.0cm比色皿比色皿,测得测得 T=60%,T=60%,若改用若改用1.0cm1.0cm比色比色皿皿,测得测得T T 为（为（D D ）A 15%B 30%C

24、 39%A 15%B 30%C 39%D 77%D 77%6.在分光光度法中，宜选取吸光度读数范围为：在分光光度法中，宜选取吸光度读数范围为：A、00.2；B、0.10.3；C、0.31.0；D、0.20.77.某物质摩尔吸光系数某物质摩尔吸光系数很大，则表明：很大，则表明：(D)A、该物质溶液浓度很大；、该物质溶液浓度很大；B、光经过该物质溶液光程长；光经过该物质溶液光程长；C、测定该物质灵敏度低测定该物质灵敏度低；D、测定该物质灵敏度高；、测定该物质灵敏度高；第26页8.某某金金属属离离子子X与与R试试剂剂形形成成一一有有色色络络合合物物，若若溶溶液液中中X浓浓度度为为1.010-4mol

25、L-1，用用1cm比比色色皿皿在在525nm处处测测得得吸吸光光度度为为0.400，则则此此络络合合物物在在525nm处处摩摩尔尔吸吸光光系系数数为：为：(B)A、410-3；B、4103；C、410-4；D、4104。9.某某 符符合合比比耳耳定定律律有有色色溶溶液液，当当浓浓度度为为c c时时，其其透透光光度度为为T T0 0；若若浓浓度度增增大大1 1倍倍，则则此此溶溶液液透透光光度度对对数数为为：(C)A A、T T0 0/2/2；B B、2T2T0 0；C C、21gT21gT0 0；D D、。10.符合比尔定律某有色溶液稀释时符合比尔定律某有色溶液稀释时,其最大吸收峰波长位其最大吸

26、收峰波长位置置:(C)A、向短波方向移动、向短波方向移动;B、向长波方向移动、向长波方向移动;C、不移动、不移动,但高峰值降低但高峰值降低;D、不移动、不移动,但高峰值增大但高峰值增大.11.在在吸吸光光光光度度法法中中，透透过过光光强强度度（It）与与入入射射光光强强度度（I0）之比，即）之比，即It/I0，称为，称为(C)A、吸光度；、吸光度；B、消光度；、消光度；C、透光度、透光度；D、光密度。、光密度。第27页12.有甲、乙两个不一样浓度同一有色物质水样，用同一波长有甲、乙两个不一样浓度同一有色物质水样，用同一波长进行测定。当甲水样用进行测定。当甲水样用1cm比色皿，乙用比色皿，乙用2

27、cm比色皿，测定比色皿，测定吸光度相同，则它们浓度关系是：吸光度相同，则它们浓度关系是：CA、甲是乙、甲是乙1/2；B、甲是乙、甲是乙4倍；倍；C、乙是甲、乙是甲1/2；D、乙是甲、乙是甲4倍。倍。13.Fe和和Cd摩摩尔尔质质量量分分别别是是55.85g/L和和112.4g/L,分分别别反反应应后后,用用吸吸收收光光谱谱法法测测定定.一一样样质质量量两两元元素素显显色色成成相相同同体体积积溶溶液液,前前者者用用2cm比比色色皿皿,后后者者用用1cm比比色色皿皿,测测定定吸吸光光度度相相同同.则则两两种显色反应产物摩尔吸收系数为种显色反应产物摩尔吸收系数为:AA、Cd约为约为Fe4倍；倍；B、

28、Fe约为约为Cd4倍；倍；C、Cd约为约为Fe2倍；倍；D、Fe约为约为Cd2倍。倍。第28页14.分光光度法与普通光度法不一样点是分光光度法与普通光度法不一样点是:CA、测量范围不一样；测量范围不一样；B、检测器不一样；检测器不一样；C、取得单色光方法不一样；取得单色光方法不一样；D、光源不一样。光源不一样。第29页15、某符合朗伯、某符合朗伯-比耳定律某有色溶液比耳定律某有色溶液,当有色物当有色物质浓度增加时质浓度增加时,最大吸收波长和吸光度分别是最大吸收波长和吸光度分别是()A、不变、增加、不变、增加B、不变、降低、不变、降低C、增加、不变、增加、不变D、降低、不变、降低、不变16、若显色剂无色，而被测溶液中存在其它有色、若显色剂无色，而被测溶液中存在其它有色离子，在比色分析中，应采取参比溶液是离子，在比色分析中，应采取参比溶液是()A、蒸馏水、蒸馏水B、显色剂、显色剂C、加入显色剂被测溶液；、加入显色剂被测溶液；D、不加显色剂被测溶液、不加显色剂被测溶液第30页