比色分析法及光度分析法

1、第十二章第十二章 比色分析法及光度分析法比色分析法及光度分析法 1 概述概述 一一.什么是比色分析及光度分析法？什么是比色分析及光度分析法？ 二二.方法特点方法特点 三三.物质的颜色与光的吸收：物质的颜色与光的吸收： 另一些物质本身没有明显的颜色，但能反应生成另一些物质本身没有明显的颜色，但能反应生成 有色物质，如：有色物质，如： Fe2+ +邻二氮菲邻二氮菲Fe-邻二氮菲（红）邻二氮菲（红） Mn2+S2O82- MnO4-（紫红）（紫红） Fe3+SCN-Fe(SCN)3（蓝）（蓝） 有些物质本身有明显颜色：有些物质本身有明显颜色：KMnO4（紫红）（紫红） 、 K2Cr2O7（橙）（橙）

2、 CuSO4 . 5H2O （蓝）（蓝） 、 NiSO4 （绿）（绿） 浓度越大，颜色越深，通过颜色的深浅可判浓度越大，颜色越深，通过颜色的深浅可判 断断C大小大小 根据光吸收程度可判断根据光吸收程度可判断C大小大小 I0It 第十二章第十二章 比色分析法及光度分析法比色分析法及光度分析法 1 概述概述 根据有色物质溶液颜色的深浅来确定根据有色物质溶液颜色的深浅来确定 物质含量的方法称为比色分析法物质含量的方法称为比色分析法 一一.什么是比色分析及光度分析法？什么是比色分析及光度分析法？ 第十二章第十二章 比色分析法及光度分析法比色分析法及光度分析法 1 概述概述 一一.什么是比色分析及光度分

3、析法？什么是比色分析及光度分析法？ 当一定波长的光通当一定波长的光通 过被测物质溶液时，根据过被测物质溶液时，根据 物质对光的吸收程度来确定物质含物质对光的吸收程度来确定物质含 量的方法称为光度分析法。量的方法称为光度分析法。 1.灵敏度高：该法测定物质的浓度下限为灵敏度高：该法测定物质的浓度下限为10- 510- 6M（也即 （也即10-410-5%）。）。 2.准确度高：比色分析的相对误差为准确度高：比色分析的相对误差为510%， 光度分析的相对误差为光度分析的相对误差为25%。 3.操作简便、测定速度快：所用的仪器不复杂，操作简便、测定速度快：所用的仪器不复杂， 试液配好后，几分钟就可得

4、出实验结果。试液配好后，几分钟就可得出实验结果。 4.应用广泛：几乎所有的无机离子和有机化合应用广泛：几乎所有的无机离子和有机化合 物都可直接或间接地用本方法测定。物都可直接或间接地用本方法测定。 橙 黄 绿 青 青蓝 蓝 紫 红 物质呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色物质呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色 1不透明固体呈现它所反射的光的颜色。 2 透明固体或溶液呈现透过光的颜色。 一种物质呈现什么颜色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。 问题一：不透明固体，如果对光线：问题一：不透明固体，如果对光线：（1）全部吸收全部吸收（2）完全反射完全反射 （3）各种波长的光吸收程度基本相同。物质各呈

5、现什么各种波长的光吸收程度基本相同。物质各呈现什么 颜色？颜色？ A max =525nm KMnO4溶液的吸收曲线 (nm) 525 500560 光吸收曲线： 第十二章第十二章 比色分析法及光度分析法比色分析法及光度分析法 1 概述 2 朗伯-比尔定律 一. 朗伯定律 二. 比尔定律 三. 朗伯-比尔定律 db b I0 It 朗伯认为：如果把液层分成无限 小的厚度为db的薄层，照在薄层上 的光强度为I，光经过薄层时强度减 弱dI，则： -dIIdb dI=k1 Idb dbk bI I I dI t 0 1 0 bk t I I 1 0 ln bkb k I I t 2303. 2 10

6、 log 它表明：波长、温度t 和溶液浓度C保持不变时， 光吸收程度与液层厚度b 成正比。称为郎伯定律郎伯定律。 如果波长如果波长、温度、温度t和液层厚度和液层厚度b保持不变，物质保持不变，物质 浓度浓度c每增加每增加dc，入射光通过溶液后就减弱，入射光通过溶液后就减弱dI， 则：则： dIIdc cI I I dI dck t 0 3 ck t I I 3 0 ln ckc k I I t 4303.2 30 log 光吸收程度与浓度光吸收程度与浓度C成正比（比尔定律）成正比（比尔定律） I0I0 I0 It 90年后，比尔发现：年后，比尔发现： 朗伯朗伯-比尔定律：比尔定律：kbc t I

7、 I 0 log 它表明：当一束平行的它表明：当一束平行的单色光单色光通过通过均匀均匀、非非 散射散射的溶液时，光吸收程度与溶液浓度和液的溶液时，光吸收程度与溶液浓度和液 层厚度成正比层厚度成正比。 A=KbC 式中常数式中常数K随浓度随浓度C单位的不同而不同：单位的不同而不同： （1）如）如b的单位为的单位为cm、C的单位为的单位为g/L时，时，K用用a表表 示，单位为示，单位为L/g.cm。a称为吸光系数。称为吸光系数。 （2）如）如b的单位为的单位为cm、C的单位为的单位为mol/L时，时，K用用 表示，单位为表示，单位为L/mol.cm。称为摩尔吸光系数。称为摩尔吸光系数。 例：已知含

8、Fe2+浓度为500ug/L的溶液，用邻二 氮菲比色测定，比 色皿厚度2cm，在波长508nm处测得吸光度A为0.19，求。 解： A=bC MC 6 85.55 10500 109 . 8 6 cmmolL bc A /101 . 1 4 109 . 82 19. 0 6 答：摩尔吸光系数为1.1104 L/molcm 越大，吸光能力越强，灵敏度越高。 测定时，应选择大的有色化合物，且以max作为入射光 波长。 问题二：胶体溶液、悬浊液、乳浊液能否利用光吸收定律问题二：胶体溶液、悬浊液、乳浊液能否利用光吸收定律 进行测定？进行测定？ 在实际操作中，如试液浑浊或有气泡，应处理后再测定 第十二章

9、第十二章 比色分析法及光度分析法比色分析法及光度分析法 1 概述概述 2 朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 3 比色分析及光度分析的方法和仪器比色分析及光度分析的方法和仪器 一一. 目视比色法目视比色法 二二. 光电比色法光电比色法 三三. 分光光度法分光光度法 标准色阶：标准色阶： 110-4 M 210-4 M 410-4 M 610-4 M 8 10-4 M Cx Cy Cx= 410-4 M Cy= 510-4 M 目视比色法目视比色法 方法优点：（方法优点：（1）设备简单，适用于野外勘探）设备简单，适用于野外勘探 （2）灵敏度高。）灵敏度高。 （3）某些不完全符合吸收定律的显色反应也能）某

10、些不完全符合吸收定律的显色反应也能 测定。测定。 方法缺点：（方法缺点：（1）有色溶液不够稳定，标准色阶不能久存。）有色溶液不够稳定，标准色阶不能久存。 （2）眼睛对颜色观察有一定的偏差，误差较大。）眼睛对颜色观察有一定的偏差，误差较大。 2光电比色法：光电比色法： 利用滤光片获得单色光，入射有色溶液，并在光电比色利用滤光片获得单色光，入射有色溶液，并在光电比色 计上测出吸光度。计上测出吸光度。 具体方法是：具体方法是： 1.配制标准溶液：配制标准溶液： C1 C2 C3 C4 C5 2.测定吸光度：测定吸光度： A1 A2 A3 A4 A5 3.绘制工作曲线：绘制工作曲线： C A Ax C

11、x 问题：目视比色法和光电比色法测定时，能不能允许其他有问题：目视比色法和光电比色法测定时，能不能允许其他有 色物质同时存在？色物质同时存在？ 优点：（优点：（1）用仪器代替人眼，提高了测定的准确度。）用仪器代替人眼，提高了测定的准确度。 （3）颜色差别较大的其他有色物质可以共存。）颜色差别较大的其他有色物质可以共存。 （2）由于采用工作曲线，大大缩短了测定时间。）由于采用工作曲线，大大缩短了测定时间。 光源滤光片比色皿光电池检流计 T 410530470 A B 兰色滤光片的透光曲线 AB=500-440=60nm Tmax =470nm A max 吸光曲线 测定溶液中测定溶液中KMnO4

12、（max=540 nm）和）和K2Cr2O7（max=440nm） 含量，可通过下列步骤求出：含量，可通过下列步骤求出： 解此方程，就可求出混合液中解此方程，就可求出混合液中KMnO4和和K2Cr2O7的浓度。的浓度。 (2)在波长在波长440nm、540nm处分别测定处分别测定KMnO4和和K2Cr2O7混合混合 液的吸光度，列出下列方程式：液的吸光度，列出下列方程式： (1)在波长在波长440nm、540nm处分别测定处分别测定KMnO4和和K2Cr2O7标准标准 溶液的吸光度，求出溶液的吸光度，求出 Cr K440 Cr K540 Mn K540 Mn Mn Cr CrMnCr CKCKA 440440440 Mn