第7章吸光光度法.ppt

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1、23.11.7,1,第7章吸 光 光 度 法,23.11.7,2,7.1光吸收基本定律7.2 分光光度计7.3 显色反应及影响因素7.4 吸光光度分析及误差控制7.5 吸光光度分析法的应用,23.11.7,3,吸光光度法是基干物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。方法特点：一、灵敏度高：1%10-5%二、准确度高：目视5%10%，仪器2%5%三、快速简便四、应用广泛:绝大多数无机离子，有机化合物,23.11.7,4,7.1 光吸收基本定律,c真空中光速 2.99792458108m/s波长，单位：m,cm,mm,m,nm,1m=10-6m,1nm=10-9m,1=10-10m频率，单位：赫

2、芝（周）Hz 次/秒 n折射率，真空中为1,1.波动性,7.1.1.光的基本性质一、光是一种电磁波-波粒二象性,23.11.7,5,2.微粒性,h普朗克(Planck)常数 6.62610-34Js频率E光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特),光量子，具有能量。,23.11.7,6,3.波粒二象性,结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越 长(频率越低)，光量子的能量越低。单色光：具有相同能量(相同波长)的光。复合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在 一起。电磁波谱的波段如何划分?,真空中:,23.11.7,7,4电磁波谱(Electromagnetic waves),电磁辐射

3、按波长顺序排列：,射线 X 射线紫外光可见光红外光微波无线电波,23.11.7,8,二、光的互补关系,可见光白光（复合光）：由不同波长的光按 一定比例复合而成单色光：波长处于某一范围的光（理论：同一波长）互补光：如果两种单色光按一定强度比例混合后到白光，这两种单色光称为互补色,23.11.7,9,不同颜色的可见光波长及其互补光,23.11.7,10,三、吸收曲线,当白光通过某一有色溶液时，该溶液会选择性地吸收某些波长(wavelength)的光而让未被吸收的光透射过，呈现的是它吸收光的互补光的颜色例如，KMnO4溶液选择吸收了白光中的绿色(500560nm)光，与绿色光互补的紫色光因未被吸收而

4、透过溶液，所以KMnO4溶液呈现紫色。,23.11.7,11,将一系列不同波长的单色光依次通过某一吸光物质，测量该物质对光的吸收程度（吸光度），作吸光度（A）入曲线：吸收曲线,吸收曲线：,23.11.7,12,吸收曲线(absorption spectrum),23.11.7,13,吸收曲线的讨论：,1.在入525nm，吸收最大入max 2.浓度改变 入max不变（同种溶液）浓度越大，吸光度越大,23.11.7,14,7.1.2 光吸收的基本定律,一.朗伯比尔定律(Lamberts law),透光度(T)与吸光度(A),I0=It+Ia+Ir,A=lg(I0/It),23.11.7,15,2.

5、吸收定律,A=kbc,A 吸光度(absorbance)b 介质厚度(length/cm)c 浓度(concentration)K 吸光系数(absorptivity),当一束平行单色光垂直通过均匀，非散射的吸光物质时，其吸光度A与吸收物质的浓度c及吸收层厚度b成正比。,23.11.7,16,A,T,C之间的关系,A=lg(I0/It)A=lg(1/T),23.11.7,17,吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系,23.11.7,18,二、摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度,1.摩尔吸光系数：:Lmol-1cm-1,当c的单位用molL-1表示时，用表示.(b：cm)摩尔吸光系数(Molar

6、absorptivity)A bc,物理意义：在一定温度下，当吸光物质的浓度为1 molL时，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。反映了吸光物质进行光度测定的灵敏度,23.11.7,19,摩尔吸光系数()的讨论,吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，可作为定性鉴定的参数；与吸收物质本身的性质有关；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。,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。,23.11.7,20,朗伯-比尔定律的适用条件单

7、色光:应选用max处或肩峰处测定吸光质点形式不变：离解、络合、缔合会破坏线性关系，应控制条件(酸度、浓度、介质等)稀溶液：浓度增大，分子之间作用增强,23.11.7,21,2.桑德尔灵敏度：Sgm2,当光度仪器的检测极限为0.001时，单位截面积光柱内所能检出的吸光物质的最低质量，用S表示。S越小，越灵敏 经推导：S=M/gm2 一般：S在0.010.001 gm2,23.11.7,22,分光光度计的类型,7.2 分光光度计,23.11.7,23,23.11.7,24,1.光源(Light source)：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,稳定。可见光区：钨灯，碘钨灯(320 25

8、00 nm)紫外区：氢灯，氘灯(180 375 nm)2.单色器(monochromator)：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。棱镜:玻璃350 3200 nm,石英185 4000 nm光栅:波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便,23.11.7,25,单色器,棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同,23.11.7,26,光栅：,在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm)。,原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.,23.11.7,27,光栅,23.11.7,28,3.吸收池(cell):用于盛待测及参比溶液。,玻璃 能吸收UV

9、光，仅适用于可见光区石英 不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区,4.检测器(detector)：利用光电效应，将光能转成电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管5.显示装置(display),23.11.7,29,722型分光光度计结构方框图,光源,吸收池,检测系统,分光系统,显示系统,23.11.7,30,23.11.7,31,7.3 显色反应及影响因素,一、显色反应的选择1 灵敏度高(High sensitivity)，一般1042 有色化合物组成恒定，符合一定的化学式。性质稳定显色条件易于控制，重现性好。3 显色剂在测定波长处无明显吸收。对比度好,max60 nm.二、显色剂(Color re

10、agents)无机显色剂:Fe(SCN)2+，TiOH2O22+有机显色剂:,7.3.1 显色反应和显色剂(Color reactions),23.11.7,32,有机显色剂:,生色团（生色团）能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团产生n*跃迁和*跃迁,跃迁E较低,注：当出现几个生色团共轭，则几个生色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个生色团的吸收波长长，强度也增强,23.11.7,33,助色团,本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移（红移）的基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：OH，OR，NH，NR2，X,23.11.

11、7,34,红移,由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移(Bathochromic shift）.,23.11.7,35,有机显色剂,23.11.7,36,7.3.2 显色条件的选择,1、显色剂用量,Mo(SCN)32+浅红Mo(SCN)5 橙红Mo(SCN)6-浅红,Fe(SCN)n3-n,23.11.7,37,二、溶液的酸度,pH1pHpH2,pH,23.11.7,38,酸度的影响,pH3.55.7为适宜的酸度范围,23.11.7,39,三、显色时间和显色温度,T1(),T2(),t(min),23.11.7,40,四，溶剂,降低有色

12、化合物的解离度；提高反应速率；有色化合物的溶解度等。,23.11.7,41,7.4 吸光光度分析及误差控制,7.4.1 测定波长的选择、标准曲线制作,吸收最大，干扰最小,吸收最大，干扰最小,23.11.7,42,标准曲线制作,在一定条件下，测量一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，作A-C曲线,23.11.7,43,7.4.2 引起偏离朗伯 比耳定律的因素,主要因素表现为以下两个方面,1.物理(光学)因素2.化学因素,23.11.7,44,一、物理因素,1.非单色光的影响 Beer定律应用的重要前提入射光为单色光,23.11.7,45,2.入射光不平行，不垂直3.介质不均匀,有反射，散射现象，吸光

13、度偏高散射和反射使T，A，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除,23.11.7,46,二、化学因素,浓度过高，吸光质点之间作用 改变化学反应,浓度发生变化以C代替平衡浓度解离络合 使C与平衡浓度的正比关系破坏缔合,23.11.7,47,三、干扰及消除,23.11.7,48,如测Fe3,磺基水杨酸,.控制酸度,2.消除干扰方法,23.11.7,49,.掩蔽法,或,Co2,Fe3+,Co2+FeF63-,Co(SCN)2,NaF,SCN,Co2+、Fe2+、Sn4+,SnCl2,Co(SCN)2,SCN,测Co2(含Fe3+),络合掩蔽法,氧化还原掩蔽法,23.11.7,50,.增加显色剂用量

14、.选择适当的测量条件，适当波长，参比溶液.分离干扰离子,23.11.7,51,试液 显色剂（试剂）参比液 无 无 蒸馏水（或试+显）有色（共存离子）无 试液+试剂 无 有 显色+试 有（共存）有 一份+掩蔽剂+显+试,选择适当参比液什么是参比液：用来调节仪器A为零的溶液，作为相对标准，抵消其他试剂对光的吸收。,23.11.7,52,7.4.3 仪器测量误差,光度计的读数误差：对于一定的仪器，其读数误差T 是一定的，一般0.002-0.01，相对误差为0.22(T/T),由于T与浓度c不是线性关系，故不同浓度时的T引起的误差不同。,23.11.7,53,23.11.7,54,仪器测量误差,23.

15、11.7,55,浓度测量的相对误差与T(或A)的关系,23.11.7,56,7.5 吸光光度分析法的应用7.5.1 方法介绍 一.目视比色法,士壤中磷的测定,H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O,磷钼黄(小),磷钼(V)蓝(大),23.11.7,57,方便、灵敏，准确度差。,目视比色法,23.11.7,58,二.示差吸光光度法,当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。即提高入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cs cx)。则：Ax=b

16、cx，As=b cs=x s=b(cx cs）=bc 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。由标准曲线上查得相应的c值，则待测溶液浓度cx：cx=cs+c,23.11.7,59,示差法标尺扩展原理：,普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs 做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍,23.11.7,60,三.双波长吸光光度法,1.原理：两束波长不同的单色光，以一定的频率交替照到装有试液的吸收池，测出不同波长入1，入2处的吸光度差（以测量波长相近的波长的A作参比）不需空白溶液作参比；来消除干扰。2.作用：在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出

17、很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。,A A2 A1(2 1)b c,23.11.7,61,A A2 A1(2 1)b c 两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度c成正比。1和2分别表示待测组分在1和2处的摩尔吸光系数。测量波长2和参比波长1的选择与组合,23.11.7,62,基本要求：,在选定的两个波长1和2处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。,选定的波长1和2处干扰组分应具有相同吸光度(等吸收点)，即：Ay=A y2 A y1=0故：Ax+y=A x=(x2x1)bcx此时：测得的吸光度差A只与待测组分x的浓度呈线性关系，而与干扰组分y无关。若x为干扰组

18、分，则也可用同样的方法测定y组分。,23.11.7,63,混浊试液中组分的测定,A 1-A 2=A Ac,例 牛奶中微量Fe的测定,选择 入Max测量；选择与入max相差40-m0nm的波长为参比波长,23.11.7,64,双组分共存时的分别测定,在2，A2=Ax2+Ay2在1，A1=Ax1+Ay1,A=A2-A1=Ax2+Ay2(Ax1+Ay1)=Ax2 Ax1=Ax,Ay2 Ay1,Ax=(x2 x1)bcx消除了y的干扰,23.11.7,65,四.导数光度分析法（自学）,导数光谱：吸光度随波长变化率对波长的曲线 吸光度的导数值与浓度成正比,23.11.7,66,7.5.2 方法应用,一.

19、单组分分析：痕量金属分析二.临床分析三.食品分析四.其他应用 一、弱酸和弱碱离解常数的测定二、络合物组成的测定,23.11.7,67,一.弱酸和弱碱离解常数的测定,HA HA,KaH+A/HA,高酸度下，几乎全部以HA存在，可测得AHA=HAc(HA)；低酸度下，几乎全部以A存在，可测得AA Ac(HA).代入整理：,配制一系列c相同,pH不同的溶液,测A(设b=1cm).,23.11.7,68,MO吸收曲线,由每份溶液的一对pH、A，可求得一个Ka,取平均值即可.,23.11.7,69,二.络合物组成的测定（无机已学）,1.摩尔比法:固定cM,改变cR,23.11.7,70,2.等摩尔连续变化法:,23.11.7,71,条件形成常数的测定(设M、R均无吸收),cM+cR=c,MmRn型?,