第10章吸光光度法2

1、 第第1010章章 吸光光度法吸光光度法 化学分析化学分析 原子吸收光谱原子吸收光谱 电分析电分析 分析化学分析化学 原子发射光谱原子发射光谱 仪器分析仪器分析 光分析光分析 吸光光度法吸光光度法 色谱分析色谱分析 10.1 物质对光的选择性吸收和光吸收的基本定律物质对光的选择性吸收和光吸收的基本定律 10.1.1 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 E = E2 - E1 = h 量子化量子化 ；选择性吸收；选择性吸收; M + h M * 基态基态(ground state) 激发态激发态(Excited state) E1 E E2 单色光、复合光、光的互补单色光、复合光、光的互补

2、 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 紫紫 红红 绿绿 紫紫 黄黄 绿绿 绿绿 蓝蓝 橙橙 红红 蓝蓝 绿绿 1 朗伯朗伯-比尔定律比尔定律（Lambert-Beer law） 当一束平行单色光通过溶液时，一部分被吸收，当一束平行单色光通过溶液时，一部分被吸收， 一部分透过溶液。

3、设入射光强度为一部分透过溶液。设入射光强度为I0，吸收光强度，吸收光强度 为为Ia，透过光强度为，透过光强度为It。 透射比透射比 （透光度）（透光度） 透射比定义：透射比定义： 0 I I T t 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 % 入射光入射光 I0透射光透射光 It 朗伯朗伯(Lambert J H)和比尔和比尔(Beer A)分别分别 于于1760和和1852年研究了光的吸收与溶液层的年研究了光的吸收与溶液层的 厚度及溶液浓度的定量关系，二者结合称为厚度及溶液浓度的定量关系，二者结合称为 朗伯朗伯-比尔

4、定律，也称为光的吸收定律。比尔定律，也称为光的吸收定律。 当一束强度为当一束强度为I0的平行单色光垂直照射到长的平行单色光垂直照射到长 度为度为b的液层、浓度为的液层、浓度为c的溶液时，由于溶液的溶液时，由于溶液 中吸光质点中吸光质点(分子或离子分子或离子)的吸收，通过溶液后的吸收，通过溶液后 光的强度减弱为光的强度减弱为It： Kbc T 1 lg t I o I lgA A为吸光度为吸光度 推导推导 吸收定律的推导吸收定律的推导 I0 db b It II-dI N = k c db 故故 dI N I = I k c db dI = - I k c db , bI I cdbk I dI

5、 t 0 0 dI / I = - k c db kcb I I t 0 ln积分积分得得 Kcb kcb I It 303. 2 lg 0 或或 KbcA 得得 朗伯朗伯-比尔定律表明：当一束单色光通过含有吸光比尔定律表明：当一束单色光通过含有吸光 物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度 及吸收层厚度成正比。这是进行定量分析的理论及吸收层厚度成正比。这是进行定量分析的理论 基础。基础。 比例常数比例常数K与吸光与吸光物质的性质物质的性质、入射光波长入射光波长及及温温 度度等因素有关。等因素有关。 KbcA 2. 摩尔吸收系数摩尔吸收系数 当浓度当

6、浓度c用用molL-1，液层厚度，液层厚度b用用cm为单为单 位表示，则位表示，则K用另一符号用另一符号来表示。来表示。称为摩称为摩 尔吸收系数，单位为尔吸收系数，单位为Lmol-lcm-1，它表示物，它表示物 质的量浓度为质的量浓度为l molL-1，液层厚度为，液层厚度为l cm时时 溶液的吸光度。溶液的吸光度。 bcA Kbc t I o I lgA 摩尔吸光系数摩尔吸光系数( ( ) )的讨论的讨论 1）同一吸收物质在不同波长下的同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。值是不同的。 在最大吸收波长在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以max表表 示。示。max表

7、明了该表明了该吸收物质最大限度的吸光能力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也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度 。 2）max是吸收物质在一定波长（是吸收物质在一定波长（ max ）和溶剂条）和溶剂条 件下的特征常数件下的特征常数，可作为可作为定性鉴定的参数。定性鉴定的参数。 3）与与物质的性质、入射光波长及温度物质的性质、入射光波长及温度等因素有等因素有 关，与待测物浓度无关。关，与待测物浓度无关。 摩尔吸光系数摩尔吸光系数( ()的讨论的讨论 4）max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度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

8、敏度越高。法测定该物质的灵敏度越高。 =(610） 104：高灵敏；：高灵敏； =(15）104 ：灵敏；：灵敏； 104 * *选择性好选择性好， * *组成恒定，性质稳定。组成恒定，性质稳定。 * *色差大色差大, , max60 nm . * *显色条件易于控制。重现性好显色条件易于控制。重现性好 （显色反应条件是什么？显色反应条件是什么？） 10.3.1 显色反应显色反应 显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反 应叫显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称应叫显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称 为显色剂。为显色剂。 直接测

9、定直接测定UV-VIS 衍生化反应衍生化反应UV-VIS 显色反应显色反应 3 Fe2+3 NN + NN Fe 2+ 桔红色桔红色 max邻二氮菲邻二氮菲 10.3.2 显色条件的确定显色条件的确定 1 1、酸度、酸度 2 2、显色剂用量、显色剂用量 3 3、显色时间、显色时间 4 4、显色温度、显色温度 5 5、溶剂、溶剂 6 6、共存离子影响、共存离子影响 1. 显色反应酸度（显色反应酸度（cM、 cR等条件等条件一定）一定） pH1pH Cs）适宜适宜 高高 浓度的测定浓度的测定 10.5 10.5 其他吸光光度法其他吸光光度法 Tx T 0 5 10 50100 落在测量落在测量误差

10、误差较较 大大 的范围的范围 T 0 5 10 50100 TrTs Ts 结论：示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度结论：示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度 2 1 A XY 21 AAA ）（ yxyx AAAA 2211 )( yy AA 21 xx AAA 21 x xx bCA）（ 21 Y 的存在不干扰的存在不干扰 X 的测定的测定 光光 源源 单色器单色器 单色器单色器 检测器检测器 切切 光光 器器 狭狭 缝缝 吸吸 收收 池池 目的：提高分辨率目的：提高分辨率 去除背景干扰去除背景干扰 原理：原理： dnA/d n 10.6 10.6 吸光光度法的应用吸光光

11、度法的应用 A X Y 1 2 yx AAA 111 y y x x bcbc 11 yx AAA 222 y y x x bcbc 22 A Cs(x) x 1 x 2 摩尔比法测络合比（饱和法）摩尔比法测络合比（饱和法） M + nR = MRn CM, 固定；固定； CR, 从从 0 开始增大开始增大 CMRn CR 在特定波长测定在特定波长测定 A CR/CM n M + nR = MRn 00.51.0 A CM / C n = 2, CM / C =0.33 HB = H+ + B- HB 用光度法可以测定其离解常数用光度法可以测定其离解常数 HB BH a K R A HRR H

12、R B 用吸光值表征用吸光值表征 lg B HB ，相对于，相对于pH作图，可求得作图，可求得pKa B HB lg - pHpK a 对特定对特定 pH BHBA BHBi b = 1 cm pH 13C = B- CA HBHB C AHB HB CA BB C A B B 代入，得代入，得 BHBCB C A HB C A A BHB i 整理，得整理，得 HBi iB AA AA B HB a HBi iB K AA AA ppHlg 作图，直线截距为作图，直线截距为 pKa HBi iB AA AA lg pH 习题习题2.用硅钼兰法测用硅钼兰法测SiO2，以含，以含SiO20.020mg的标样为的标样为 参比，测定另一含参比，测定另一含0.100mgSiO2的标准溶液，得透光度为的标准溶液，得透光度为 14.4%，今有一未知溶液在相同条件下测得，今有一未知溶液在相同条件下测得T%=31.8%。 求该溶液中求该溶液中SiO2的含量。的含量。(0.067mg) 习题习题3.用吸光光度法测定含有两种络合物用吸光光度