分析化学紫外可见光分光光度法-ppt课件

1、第十章吸光光度法化学分析法总结化学分析法总结 酸碱滴定法 配位滴定法 氧化-复原滴定法 沉淀滴定法 分量分析法化学分析化学分析常量组分常量组分(1%), Er 0.1%0.2%根据化学反响根据化学反响, 运用玻璃仪器运用玻璃仪器 仪器分析仪器分析微量组分微量组分(Ev (0.051eV) Er (0.0050.05eV)电子能级的跃迁电子能级的跃迁 当用可见光或紫外光照射当用可见光或紫外光照射分子时，价电子可以跃迁产生分子时，价电子可以跃迁产生吸收光谱，在电子能级变化的吸收光谱，在电子能级变化的同时，不可防止地伴随分子振同时，不可防止地伴随分子振动和转动的能级变化。因此他动和转动的能级变化。因

2、此他包含了大量谱线，并由于这些包含了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为延续的吸收谱线的重叠而成为延续的吸收带。带。 分子的激发分子的激发(Excitation) E = E2 - E1 = h 分子构造的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同； 用不同波长的单色光照射，测吸收光的程度随光波长的变化 吸收曲线与最大吸收波长 max。 M + h M *基态基态 激发态激发态 E1 E E2苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱(Absorption spectra of benzene and toluene in cyclohexane)苯苯(254nm)甲苯甲苯(262nm

3、)A 230 250 270 第二节第二节 光吸收根本定律光吸收根本定律ItI0bdxI I-dIs1. 朗伯定律朗伯定律2. 比尔定律比尔定律 A=k2cA=lg(I0/It)=k1b光程光程3。朗伯。朗伯-比尔定律比尔定律0tIT =I=10=10T-kbc-AA = lg (I0/It) = lg(1/T) = k b c1) T透光率透光率A=k b cA 吸光度吸光度b 介质厚度介质厚度c 浓度浓度K 吸光系数吸光系数2吸光系数吸光系数a的单位的单位: Lg-1cm-1当当c的单位用的单位用gL-1表示时，用表示时，用a表示，表示， Aa b c 的单位的单位: Lmol-1cm-1

4、当当c的单位用的单位用molL-1表示时，用表示时，用表示表示. 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 A b c 1%1cmE1%1cmE1%1cmE当当c的单位用的单位用g(100mL)-1表示时，用表示时，用 表表示，示，A b c， 叫做比消光系数叫做比消光系数3吸光度吸光度(A)、透光率、透光率(T)与浓度与浓度(c)的关系的关系ATc= 10-kbcTA=kbc线性关系线性关系吸光度与光程的关系吸光度与光程的关系 A = A = bc bc 检测器检测器b样品样品光源光源0.22吸光度吸光度光源光源检测器检测器0.00吸光度吸光度光源光源检测器检测器0.44吸光度吸光度b样品样品b样品样品吸光

5、度与浓度的关系吸光度与浓度的关系 A = A = bcbc 吸光度吸光度0.00光源光源检测器检测器 吸光度吸光度0.22光源光源检测器检测器b 吸光度吸光度0.44光源光源检测器检测器b4 4摩尔吸光系数摩尔吸光系数( () )的讨论的讨论1吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征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；常数，可作为定性鉴定的参数；2不随浓度不随浓度c和光程长度和光程长度b的改动而改动。在的改动而改动。在温度和波长等条件一定时，温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；的性质有关，与待测物浓度无关；3同一吸收物质

6、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，常处的摩尔吸光系数，常以以max表示。表示。max阐明了该吸收物质最大限制阐明了该吸收物质最大限制的吸光才干，也反映了光度法测定该物质能够到的吸光才干，也反映了光度法测定该物质能够到达的最大灵敏度。达的最大灵敏度。 4max越大阐明该物质的吸光才干越强，用越大阐明该物质的吸光才干越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。光度法测定该物质的灵敏度越高。 105：超高灵敏；：超高灵敏； =(610104 ：高灵敏；：高灵敏； 104*选择性好，最好只与一种组分显色选择性好，最好只与一种组

7、分显色*显色剂在测定波优点无明显吸收。显色剂在测定波优点无明显吸收。*对比度大对比度大, max60 nm .*反响生成的有色化合物组成恒定，稳定。反响生成的有色化合物组成恒定，稳定。*显色条件易于控制，重现性好。显色条件易于控制，重现性好。2.显色剂显色剂无机显色剂无机显色剂: Fe(SCN)2+，TiOH2O22+有机显色剂有机显色剂:一。显色反响一。显色反响1) 生色团发色团生色团发色团 ONN，NO，OC=S,N 共轭双键共轭双键e2) 助色团助色团注：当出现几个发色团共轭，那么几个发色团所注：当出现几个发色团共轭，那么几个发色团所产生的吸收带将消逝，代之出现新的共轭吸收产生的吸收带将

8、消逝，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也加强度也加强3) 红移和蓝移红移和蓝移 由于化合物构造变化共轭、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挪动，叫红移; 吸收峰位置向短波方向挪动，叫蓝移.4) 增色效应和减色效应 增色效应：吸收强度加强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应5) 强带和弱带 max105 强带(Strong band) min103 弱带(Weak band)有机显色剂有机显色剂CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：型：NNNOH OHON型：型：PARNH N

9、HNSNS型：型：双硫腙双硫腙NN型：型：丁二丁二酮肟酮肟邻二邻二氮菲氮菲磺基水杨酸磺基水杨酸二。二。 显色条件的选择显色条件的选择cRcRcR1. 显色剂用量显色剂用量(cM、pH一定一定)Mo(SCN)32+ 浅浅红红Mo(SCN)5 橙红橙红Mo(SCN)6- 浅红浅红Fe(SCN)n3-n2. 显色反响酸度显色反响酸度cM、 cR一定一定pH1pH仪器丈量误差仪器丈量误差%100lg434. 0%100ln%100%10001. 0TTTTTTAAccETdTr%100ln%100%100ln434. 0lg1lgTTdTAdAcdcETTTbcAr浓度丈量的相对误差与浓度丈量的相对误

10、差与T(或或A)的关系的关系1086420204060800.70.40.20.1AT%Err0.434lg(0.01)cTEcTTT (36.8)0.434实践任务中，应控制实践任务中，应控制T T在在10107070, , A A在在0.150.150 0。8 8之间之间例例1 邻二氮菲光度法测铁邻二氮菲光度法测铁 ，(Fe)=1.0 mg/L, b = 2cm , A = 0.38 ，计算，计算 和和解：解： cFe=1.0 mg/L=1.010-3/55.85 =1.810-5 mol/L1%1cmE4-1-1-50.38=1.1 10 L molcm2 1.8 10 c =1.0 m

11、g/L=1.010-3 g /1000mL = 1.010-4g/100mLbc1%1cmAE=1%m431c-=0.38/2.0 10=1.9 10E1%1cm53=10=1.1 10 /55.85=o1.9 10r E/M 第五节第五节 光度分析法的运用光度分析法的运用一。单一组分测定一。单一组分测定金属离子金属离子: Fe-phen, Ni-丁二酮肟丁二酮肟, Co-钴试剂钴试剂2) 磷的测定磷的测定: DNA中含中含P9.2%, RNA中含中含P9.5%, 可得核酸量可得核酸量.H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H

12、2O磷钼黄磷钼黄(小小)磷钼磷钼(V)蓝蓝(大大)Sn2+多组分的测定多组分的测定 x1, y1, x2, y2x1, y1, x2, y2由由x,yx,y标液标液 在在 1, 1, 2 2处分别测得处分别测得在1处测组分x, 在2处测组分yb) 在1处测组分x; 在2处测总吸收,扣除x吸收,可求yc) x,y组分不能直接测定组分不能直接测定A1=exl1bcx+ eyl1bcy(在在 1处测得处测得A1) A2 =exl2bcx+ eyl2bcy(在在 2处测处测得得A2)二。示差吸光光度法二。示差吸光光度法 普通分光光度法普通只适于测定微量组分，普通分光光度法普通只适于测定微量组分，当待测

13、组分含量较高时，将产生较大的误差。需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规范溶液作参比溶液。低于待测溶液浓度的规范溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为设：待测溶液浓度为cx，规范溶液浓度为，规范溶液浓度为cs(cs cx)。那么：。那么：Ax= b 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规测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与规范溶液的吸光度之差范溶液的吸光度之差。由规范曲线上查得相。由规范曲线上查得相应的应的c值，那么待测溶液浓度

14、值，那么待测溶液浓度cx ： cx = cs + c 示差法标尺扩展原理：示差法标尺扩展原理： 普通法：普通法： cs的的T=10%；cx的的T=5% 示差法：示差法： cs 做参比，调做参比，调T=100% 那么：那么： cx的的T=50% ；标尺扩展；标尺扩展10倍倍三。双波长分光光度法三。双波长分光光度法 不需空白溶液作参比；但需求两个单色器获得两束单色光(1和2)；以参比波长1处的吸光度A1作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、丈量精细度等方面都比单波长法有所提高。 双波长分光光度法双波长分光光度法A A2 A1 (2 1)b c

15、 两波优点测得的吸光度差值两波优点测得的吸光度差值A与待测组分浓与待测组分浓度度c成正比。成正比。1和和2分别表示待测组分在分别表示待测组分在1和和2处的摩尔吸光系数。处的摩尔吸光系数。丈量波长丈量波长2和参比波长和参比波长1的选择与组合的选择与组合根本要求：根本要求：在选定的两个波长在选定的两个波长11和和22处待测组分的吸光处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。度应具有足够大的差值。 选定的波长1和2处干扰组分应具有一样吸光度，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。假设x

16、为干扰组分，那么也可用同样的方法测定y组分。双波长分光光度法消除干扰双波长分光光度法消除干扰在2， A2 = Ax2+Ay2在1， A1= Ax1+Ay1 A= A 2 - A 1 = Ax2+Ay2 (Ax1+Ay1) = Ax2 Ax1 = AxAy2 Ay1 Ax =( x2 x1)bcx消除了消除了y的干扰的干扰X被测被测Y干扰干扰211Ay1AX1Ay2AX2A/nm双波长分光光度法消除浑浊背景干扰双波长分光光度法消除浑浊背景干扰 1 2AA 1 -A 2 = A Ac例例 牛奶中微量牛奶中微量Fe的测定的测定四。导数分光光度法四。导数分光光度法 导数分光光度法在多组分同时测定、浑浊

17、样品分析、消除背景干扰、加强光谱的精细构造以及复杂光谱的辨析等方面，显示了很大的优越性。 利用吸光度(或透光度)对波长的导数曲线来进展分析： 0 e-bc假定入射光强度0 在整个波长范围内坚持恒定： dI 0 /d0那么：dI/d0 bc e -bc d/d 0 bc d/d 导数分光光度法导数分光光度法dI/d dI/d 0 bc d/d 0 bc d/d 一阶导数信号与试样浓度呈一阶导数信号与试样浓度呈线性关系；线性关系；测定灵敏度依赖于摩尔吸光测定灵敏度依赖于摩尔吸光系数对波长的变化率系数对波长的变化率d/dd/d。吸收曲线的拐点处。吸收曲线的拐点处d/dd/d最大，故其灵敏度最高。最大

18、，故其灵敏度最高。同理可以导出其二阶和三阶同理可以导出其二阶和三阶导数光谱导数光谱 导数分光光度法导数分光光度法混合物导数光谱混合物导数光谱A 图图01234A 图图中药降压片中氢氯噻嗪含量的测定中药降压片中氢氯噻嗪含量的测定1.氢氯噻嗪氢氯噻嗪.2.硫酸双肼肽硫酸双肼肽嗪嗪3. 盐酸可乐定盐酸可乐定4.中药降压片中药降压片 250 290 330 412312AA 肝中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂的固相萃取肝中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂的固相萃取方法：肝匀浆用乙腈浸提，浸提液方法：肝匀浆用乙腈浸提，浸提液用用6的的HClO4稀释，然后用稀释，然后用GDX100大孔树脂萃取，用二氯甲大孔树脂萃取，用二氯

19、甲烷烷5mL洗脱杀鼠剂，洗脱杀鼠剂，40挥干，挥干，剩余物用剩余物用0.1molL-1NaOH4mL溶溶解后，紫外导数光谱测定。解后，紫外导数光谱测定。A22ddA 0.0cdabDa.空白肝普通光谱空白肝普通光谱b.2.5 mg/L敌鼠溶液的普通光谱敌鼠溶液的普通光谱c.空白肝二阶导数光谱空白肝二阶导数光谱d.2.5 mg/L敌鼠溶液的二阶导数光谱敌鼠溶液的二阶导数光谱五。一元弱酸离解常数的测定五。一元弱酸离解常数的测定HL HLHLHLL=HL+LKccAKK +L+aaa(HL)H (HL)=+H +H KaH+L/HL高酸度下，几乎全部以高酸度下，几乎全部以HL存在，可测得存在，可测得

20、AHLHLc(HL)；低酸度下，几乎全部以低酸度下，几乎全部以L存在，可测得存在，可测得AL Lc(HL).代入整理：代入整理：AAKAA +HLaL-=H -HLLL HLAAKAAa-p= pH+lg-或配制一系列配制一系列c一样一样,pH不同的溶液不同的溶液,测测A(设设b=1cm).MO吸收曲线吸收曲线Aa(HL)Ab(L)123456Ab654321Aa350400450500550600 /nmA曲线曲线pHpH1 11.10, 1.381.10, 1.382 22.652.653 33.063.064 43.483.485 53.983.986 65.53,6.805.53,6.

21、80由每份溶液的由每份溶液的一对一对pH、A，可求得一个可求得一个Ka, 取平均值即可取平均值即可.MO离解常数的测定离解常数的测定作图法作图法LHLappHlgAAKAA HLL2AAA AHL3.32(pKa)123456ApH=pKapHpHA曲曲线线ALLHLlgpHAAAA 曲曲线线0.60.40.20-0.2-0.4-0.63.04.0pHHLLHLlggLlAAAA 3.34六。六。 络合物组成的测定络合物组成的测定(1)(1)摩尔比法摩尔比法: : 固定固定cM ,cM ,改动改动cR cR 1:13:1c(R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 (2)(2)等摩尔延续变化法等

22、摩尔延续变化法: :M:R=1:10.50.33cM/ccM/cM:R=1:2MR=MRnn MR(ccc） 常常数数表观构成常数的测定表观构成常数的测定 (设设M、R均无吸收均无吸收)0.5cM/cM:R=1:1A0A00ccc00-=A AA cM + cR= c)2MR(1-=M R 1-=cKccc MmRn型型 ? 七。光度滴定七。光度滴定NaOH滴定滴定 对硝基苯酚对硝基苯酚 pKa=7.15 间硝基苯酚间硝基苯酚 pKa=8.39 pKa =1.24V1V2VNaOH/mL对硝基苯酚对硝基苯酚间硝基苯酚间硝基苯酚酸形酸形均无均无色色. .碱形碱形均黄均黄色色典型的光度滴定曲线典型

23、的光度滴定曲线根据滴定过程中溶液吸光度变化来确定终点的滴定分析方根据滴定过程中溶液吸光度变化来确定终点的滴定分析方法。法。Vsp滴定剂与待滴定剂与待测物均吸收测物均吸收Vsp滴定剂吸收滴定剂吸收Vsp被滴物吸收被滴物吸收Vsp产物吸收产物吸收例：例：维生素维生素B12 的水溶液在的水溶液在361nm处的百分处的百分吸光系数为吸光系数为207，用，用1cm比色池测得某维比色池测得某维生素生素B12溶液的吸光度是溶液的吸光度是0.414，求该溶，求该溶液的浓度液的浓度解：解：mLgmLgbEACcm/0 .20100/00200. 01207414. 01%1例例1： 精细称取精细称取B12样品样

24、品25.0mg，用水溶液配成，用水溶液配成100ml。精细汲取。精细汲取10.00ml，又置，又置100ml容量瓶容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，的吸收池中，于于361nm处测定吸光度为处测定吸光度为0.507，求，求B12的百分的百分含量？百分吸光系数为含量？百分吸光系数为207 解：解：mLgmLgCi/1045. 2100/1045. 21207507. 053mLgC/1050. 2100101001050. 252样%0 .98%1001050. 21045. 2%100%5512样CCBi例例2：解：解：%)0 .764(591. 010

25、01025000.201%1255367iEAmLmLmLmgcmmlmLHCl求已知测移取稀至样品稀至吡啶 mLgmLgbEACcmi/1092. 7100/1092. 7764591. 0641%1%0 .99%10010010250100 . 21092. 7%100%26样CCii习题习题1.朗伯朗伯-比耳定律的物理意义是什么比耳定律的物理意义是什么？什么叫吸收曲线？什么叫规范曲线？什么叫吸收曲线？什么叫规范曲线？习题习题2.摩尔吸光系数的物理意义是什么摩尔吸光系数的物理意义是什么？习题习题3.为什么目视比色法可采用复合光为什么目视比色法可采用复合光日光，而吸光光度法那么必需采用单日光

26、，而吸光光度法那么必需采用单色光？分光光度计是如何获得单色光的？色光？分光光度计是如何获得单色光的？习题习题4.符合朗伯符合朗伯比尔定律的有色溶液比尔定律的有色溶液，当其浓度增大后，当其浓度增大后，max、T、A和和有无有无变化？有什么变化？变化？有什么变化？习题习题5,6习题习题5.同吸收曲线的肩部波长相比，为什么在同吸收曲线的肩部波长相比，为什么在最大吸收波优点丈量能在较宽的浓度范围内使规最大吸收波优点丈量能在较宽的浓度范围内使规范曲线呈线性关系？范曲线呈线性关系？习题习题6.两种蓝色溶液，知每种溶液仅含有一种两种蓝色溶液，知每种溶液仅含有一种吸光物质，同样条件下用吸光物质，同样条件下用1

27、cm比色皿测得如下的比色皿测得如下的吸光度值。问这两种溶液能否是同一种吸光物质吸光度值。问这两种溶液能否是同一种吸光物质？试解释之。？试解释之。溶液溶液A770 A82010.6220.41720.3910.240习题习题7, 8, 9, 10习题习题7.什么是适宜的吸光度读数范围？此什么是适宜的吸光度读数范围？此范围的大小取决于什么要素？测定时如何范围的大小取决于什么要素？测定时如何才干获得合理的吸光度读数？才干获得合理的吸光度读数？习题习题8.显色剂的选择原那么是什么？显色显色剂的选择原那么是什么？显色条件是指的哪些？如何确定适宜的显色条条件是指的哪些？如何确定适宜的显色条件？件？习题习题

28、9.分光光度计由哪些部分组成？各部分光光度计由哪些部分组成？各部分有什么作用？分有什么作用？习题习题10.某试液用某试液用2cm比色皿丈量时，比色皿丈量时，T=100%。假设用。假设用1cm或或3cm比色皿进展丈比色皿进展丈量，量，T及及A各是多少？答：各是多少？答：77.4%、0.111；46.5%、0.333。习题习题11, 12习题习题12.以以MnO4-方式丈量合金中的锰。方式丈量合金中的锰。液解液解0.500g合金试样并将锰全部氧化为合金试样并将锰全部氧化为MnO4-后，将溶液稀释至后，将溶液稀释至500mL，用，用1cm比色皿在比色皿在525nm处测得该溶液的吸光度处测得该溶液的吸

29、光度A=0.400；而；而1.0010-4 molL-1的的KMnO4在一样条件下测得的在一样条件下测得的A=0.585。设。设KMnO4溶液在此范围内服从光的吸收定律。试求溶液在此范围内服从光的吸收定律。试求合金试样中合金试样中Mn的质量分数。答：的质量分数。答：0.376习题习题11.含含Cu2+为为0.510mgL-1的溶液，用的溶液，用双环己酮草酰二腙显色后，在双环己酮草酰二腙显色后，在600nm处用处用2cm比色皿测得比色皿测得A=0.300。求透光率。求透光率T、吸、吸光系数光系数a和摩尔吸光系数和摩尔吸光系数。 答答:79.1%；2.9102 Lg-1cm-1；1.9104Lmo

30、l-1cm-1习题习题13.习题习题13.两种无色物质两种无色物质X和和Y经反响生成一种在经反响生成一种在550nm处处=450Lmol-1cm-1的有色配合物的有色配合物XY。该配合物的规范离解常数是该配合物的规范离解常数是6.0010-4。当等体积。当等体积混合浓度均为混合浓度均为0.00100 molL-1的的X和和Y溶液时，用溶液时，用1cm的比色皿在的比色皿在550nm处测得的处测得的A是多少？是多少？答：答：1.59光吸收定律、吸收曲线、任务曲线及其运光吸收定律、吸收曲线、任务曲线及其运用；提高吸光分析法选择性和准确度的主用；提高吸光分析法选择性和准确度的主要途径；吸光分析法的原理

31、和实践运用要途径；吸光分析法的原理和实践运用 难点：丈量条件的选择，任务曲线的绘制难点：丈量条件的选择，任务曲线的绘制和运用和运用 教学内容：、概述：吸光光度法的意教学内容：、概述：吸光光度法的意义和运用；比色分析法和分光光度法的特义和运用；比色分析法和分光光度法的特点。点。 、吸光光度法的根本原理。、吸光光度法的根本原理。 光的性质和物质对光光的性质和物质对光的吸收；的吸收； 溶液颜色和光吸收的关系溶液颜色和光吸收的关系, ,吸收曲线；朗伯吸收曲线；朗伯- -比比耳定律耳定律( (吸光度吸光度A A与透光度与透光度T T的关系的关系, ,吸光系数、摩尔吸光系吸光系数、摩尔吸光系数、灵敏度及其意义数、灵敏度及其意义)。 、比色和分光光度法的方法和仪器：光度分析法