第八课-可见分光光度法PPT课件

-,1,仪器分析检验技术,课程主讲人：白立军,-,2,可见分光光度法,测量条件的选择,显色反应的条件,定量分析的方法,显色反应和显色剂,-,3,一、仪器的基本组成,光源提供稳定的连续光源。可见分光光度计用钨灯；紫外分光光度计用氢灯。单色器把复合光通过棱镜或光栅色散为测定所需的单色光。吸收池盛待测溶液。可见光区使用玻璃池、紫外光区使用石英吸收池。接收器（检测器）把通过吸收池的光转变成电信号。常用光电管或用光电池。测量系统对检测器产生的电信号进行放大和处理，最后在仪表上显示透射比、吸光度或者浓度等。,复习,-,4,二、分光光度计类型,-,5,可见分光光度法是利用测量有色物质对某一单色光吸收程度来进行定量的，而许多物质本身无色或色很浅，也就是说它们对可见光不产生吸收或吸收不大，这就必须事先通过适当的化学处理，使该物质转变为能对可见光产生较强吸收的有色化合物，然后再尽心光度测定。,显色反应：将待测组分转变成有色化合物的反应。,显色剂：与待测组分形成有色化合物的试剂。,可见分光光度法,-,6,第一节显色反应和显色剂,一、显色反应,（一）显色反应：在光度分析中将试样中的待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。显色反应一般分为两大类：一类是配位反应；另一类是氧化还原反应。Fe3SCN=FeSCN2+（血红色）；Mn25e4H2O=MnO4（紫色）8H在这两类反应中，用得较多的是配位反应。,-,7,(二)显色反应一般应满足下列要求：选择性好，干扰少，或干扰容易消除；灵敏度足够高。吸光光度法一般用于微量组分的测定，故显色反应的摩尔吸光系数要大；有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式；有色化合物的化学性质应足够稳定；有色化合物与显色剂之间的颜色差别即“反衬度（对比度）”要大，一般要求在约60nm以上。显色条件易于控制，重现性好。,第一节显色反应和显色剂,-,8,（1）无机显色剂：如:硫氰酸盐(KCNS)可与Fe3+反应生成血红色的硫氰酸铁。常用无机显色剂有:硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢和氨水等。缺点：选择性差、灵敏度低,二、显色剂分类,表2-4列出了几种常用的无机显色剂。,第一节显色反应和显色剂,-,9,（2）有机显色剂：,1）优点：a具有鲜明的颜色，都很大（一般可达到104以上），所以测定的灵敏度很高；b生成的一般为螯合物，稳定性很好，一般离解常数都很小；c选择性好d有些有色配合物易溶于有机溶剂，可进行萃取光度分析，提高了测定的灵敏度和选择性。,第一节显色反应和显色剂,-,10,2）常见的有机显色剂：(a)磺基水杨酸：其结构式如下：,它可用于测定三价铁离子。,(b)邻二氮菲（邻菲罗啉，1，10二氮菲）：结构式为：,(c)双硫腙：也叫二苯硫腙。结构式为：,第一节显色反应和显色剂,-,11,（3）三元配合物显色体系1）特点：选择性好、灵敏度高（大）2）分类：(a)单核：一个金属离子和两个配位体Al-CAS-CTMAC(b)双核：两个金属离子和一个配位体FeSnCl5按化学反应类型分：三元缔合物和三元胶束如铜铜试剂十六烷基硫酸钠形成三元胶束配合物铁邻二氮菲苦味酸盐形成三元缔合物,第一节显色反应和显色剂,-,12,第二节显色条件的选择,一、显色剂用量：显色反应就是将待测组分转变成有色化合物的反应，其反应一般可用下式代表：MR=MR反应具有一定的可逆性，当增加R的用量时，有利于反应向右进行。,但要注意，加入的显色剂用量也不能太多，否则产生副反应，对测定产生不利。例如：用SCN-与Fe3+反应生成红色配合物测定铁时，当加入的显色剂太多时，就会对测定产生不利。,-,13,实验的方法：固定待测组分的浓度和其它条件，分别加入不同量的显色剂，分别测定它们的吸光度，以吸光度为纵坐标，显色剂用量为横坐标作图，可得到吸光度显色剂用量的曲线。然后根据曲线确定显色剂的用量。显色剂用量对显色反应主要有有三种情况，如图(a)、(b)、(c)所示。,-,14,(a)曲线中，测定时浓度要大于c1。(b)曲线中当显色剂浓度继续增大时，吸光度反而下降，此时，必须严格控制显色剂的量，测定时浓度c1cc2。(c)曲线中，当显色剂的浓度不断增大时，吸光度不断增大。此时，应严格地控制显色剂的量。,-,15,二、溶液酸度酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的组成、稳定性等。,1酸度对配合物组成的影响有些显色反应当酸度不同时，要生成配位比不同的配合物，其颜色也有所不同。,第二节显色条件的选择,-,16,例如Fe3+可与水杨酸在不同pH条件下，生成配位比不同的配合物。,pH10红色（R2-）,例如PAR（吡啶偶氮间苯二酚）是一种二元酸（表示为H2R）,第二节显色条件的选择,-,19,注：PAR可作多种离子的显色剂，生成的配合物的颜色都是红色，因而这种显示剂不能在碱性溶液中使用。否则，因显示剂本身的颜色与有色配合物颜色相同或相近（对比度小）将无法进行分析。,第二节显色条件的选择,-,20,4酸度对金属离子存在形式的影响很多高价金属离子都要水解，酸度较低时，不利于显色反应的进行。,由上可见，酸度对显色反应的影响是很大的，适宜的酸度要由实验来确定。,第二节显色条件的选择,-,21,三、显色时间显色反应的速度有快有慢，快的几乎是瞬间完成，颜色很快达到稳定状态，并且能保持较长时间。大多数显色反应的速度是比较慢的，需要一定时间才能达到稳定。而且有些有色化合物放置过久也会褪色。适宜的显色时间要由实验来确定。,第二节显色条件的选择,-,22,四、温度一般显色反应在室温下进行，但是也有一些反应要加热到一定温度下才能进行。而且还有一些有色配合物在室温下要分解。,五、溶剂的影响1影响有色化合物的溶解度；2影响有色化合物的颜色；3影响显色反应进行的速度；,第二节显色条件的选择,-,23,六、干扰离子的影响和消除方法：1干扰离子的影响(1)干扰离子与显色剂生成有色配合物；(2)干扰离子本身有色；(3)与被测离子形成难离解化合物。,第二节显色条件的选择,-,24,2消除干扰的方法（1）控制酸度：是最佳方法每一个显色反应都要考虑。例如Fe3和Cu2+都可以与磺基水杨酸形成黄色配合物，但是在pH=2.5时铁能形成配合物而铜不能。（2）加入掩蔽剂；使干扰离子生成更稳定的无色配合物P72表26（3）利用氧化还原反应改变价态；例如：Al3+与铬天菁显色，Fe3+干扰，可以把Fe3+还原为Fe2+则不干扰,第二节显色条件的选择,-,25,2消除干扰的方法（4）采用双波长进行同时测定，利用吸光度加合性。（5）用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰；（6）选择适当的波长；（7）分离：以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。,第二节显色条件的选择,-,26,第三节分光光度法测量条件的选择选择最适宜的测量条件时，应注意以下几点：1、入射光波长的选择：选择被测物质的最大吸收波长作为入射光波长。这样，灵敏度较高，偏离朗伯-比耳定律的程度减小。当有干扰物质存在时，应根据“吸收最大、干扰最小”的原则选择入射光波长。2、控制适当的吸光度范围：一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在0.20.8范围内，可以从以下两方面来考虑：控制溶液的浓度；选择不同厚度的吸收池。,-,27,仪器测量误差,根据误差传递公式，可以推导出浓度测量的相对误差为,T=0.368=36.8%,A=0.434,为了使测量误差5%，控制溶液的透光率,T=7010%,误差公式推导,当dT=1%时,误差最小,A=0.1551.00,-,28,3、选择适当的参比溶液参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶液选得不适当，则对测量读数准确度的影响较大。纯溶剂空白：当试液、试剂、显色剂均在测定波长处无吸收时，可用蒸馏水作参比液，称纯溶剂空白。试液空白：试剂和显色剂均无色时，而被测溶液中其他离子有色时，应采用不加显色剂的试液溶液作参比液，称试液空白。试剂空白：试剂和显色剂均有颜色时，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，然后把显色剂、试剂均按试液测定方法加入，以此做参比溶液，称试剂空白。,-,29,第四节定量分析1、单组分的测定,(1)标准曲线法（微量）配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度。并绘制,吸光度浓度曲线，得到标准曲线（工作曲线），然后再在相同条件下测定试样溶液的吸光度。由测得的吸光度在曲线上查得试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组分的含量。,-,30,（2）说明1)标准曲线标注要标明标准曲线名称、标准溶液名称和浓度、坐标单位、测量条件（仪器型号、测定波长、吸收池厚度、参比溶液名称）制作者姓名和日期。2）平行操作标样和试样操作条件完全一致(同时操作、基体组成一致)，待测试液浓度应该在曲线线性范围之内，最好在曲线中部。,第四节定量分析,-,31,3)标准曲线定期校正条件变化工作曲线应该从新绘制，条件不变也要定期进行校正，可在测定试样时带一个标样进行校正4）回归方程(最小二乘法）(设直线方程为：y=a+bx或A=a+bca、b为回归系数，a截据，b为斜率，该方程称为回归方程,第四节定量分析,-,32,-,33,例用邻二氮菲法测Fe2+,得如下数据，试计算回归方程和相关系数。,-,34,-,35,(2)示差分光光度法（高含量）示差分光光度法与分光光度法区别：参比溶液不同，采用比被测试液浓度稍低的标准溶液作为参比溶液，一般方法则采用空白溶液为参比溶液。示差方法原理：试液与参比溶液的吸光度差值与两溶液的浓度差成正比。说明：,-,36,一般分光光度法，试剂空白作参比溶液，试液的透光率Tx1=5，读数误差大。采用示差法时，检流计上的标尺扩展了十倍，试液的透过率Tx2=50，提高了准确度。制作Ac标准曲线：,从中查得c即可求出其浓度：cx=cs+c,-,37,2、多组分的同时测定（1）吸光度的加和性同时测定一种试样中的多种组分的基础是吸光度具有加合性，即总吸光度为各个组分吸光度的总和。解联立方程式的方法，求得各个组分的含量或浓度。,-,38,图a)：X，Y组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。图b)和图c)：X，Y相互干扰，此时可通过解联立方程组求得X和Y的浓度。,下图是多组分溶液中各组分之间的吸收曲线，根据其吸收情况，选择适当的波长，进行测定。,-,39,用吸光光度法测定含有两种络合物x与y的溶液的吸光度（b=1.0cm），获得下列数据：,计算未知溶液中x和y的浓度。,-,40,解：,解得：,-,41,（2）双波长分光光度法,Y的存在不干扰X的测定,问题,-,42,1.双波长法与常规参比法比较，有什么特点？,2.如何借助于双波长法消除干扰？,-,43,目视比色法,待测液,标准色阶,通过人的眼睛来检测溶液颜色深浅，从而确定溶液的浓度。步骤：1、配制一系列标准溶液，显色后分别置于目视比色管，形成标准色阶。2、将待测溶液显色后置于比色管，与标准色阶比