青海大学分析化学8吸光光度法

1、分析化学 2007-2008 第八章第八章 吸光光度法吸光光度法 第一节第一节 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理 第二节第二节 光度计及其基本部件光度计及其基本部件 第三节第三节 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择第四节第四节 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择第五节第五节 吸光光度法的应用吸光光度法的应用第六节第六节 紫外吸收光谱法简介紫外吸收光谱法简介10 吸光光度法分析化学 2007-2008 概述概述&吸光光度法（Absorption Photometry）是一种基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。包括可见吸光光度法、紫外吸光光度法和红外光

2、谱法等。 吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特点： (一)灵敏度高 吸光光度法测定物质的浓度下限(最低浓度)一般可达10-5的微量组分。对固体试样一般可测到10-4。如果对被测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高1-2个数量级。 10 吸光光度法分析化学 2007-2008 续前续前 (二)准确度较高 一般吸光光度法的相对误差为2-5%，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量成分来说，还是比较满意的，因为在这种情况下，滴定分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测定。 (三)操作简便，测定速度快 (四)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吸光光度法进行测

3、定。10 吸光光度法分析化学 2007-2008 吸光分析的几种方法目视比色法目视比色法标准系列标准系列未知样品未知样品特点特点利用自然光利用自然光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）准确度低（半定量）不可分辨多组分不可分辨多组分方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高10 吸光光度法分析化学 2007-2008 分光光度法（紫外分光光度法（紫外-可见分光光度法）可见分光光度法）UV-VIS0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示I0It参比参比样品样品bCTIIAtlglg0入射光入射光 I0透射光透射光 It请注意与定义比较请注意与定义比较未考虑吸收

4、池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用10 吸光光度法分析化学 2007-2008 第一节第一节 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理 一、物质对光的选择性吸收一、物质对光的选择性吸收二、光的吸收基本定律二、光的吸收基本定律朗伯朗伯-比尔定律比尔定律三、偏离比尔定律的原因三、偏离比尔定律的原因10 吸光光度法分析化学 2007-2008 1. 光是一种电磁波光是一种电磁波v不同波长的光具有不同的能量不同波长的光具有不同的能量 Eh = h c/ v人眼只能感受到可见光区域的光，只占整个电磁人眼只能感受到可见光区域的光，只占整个电磁波谱中很小的一部分。波长范围在波谱中很小的一部分。波

5、长范围在400 760 nm。不同波长的可见光引起人不同的视觉效果，因而不同波长的可见光引起人不同的视觉效果，因而产生不同的颜色。产生不同的颜色。 10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 2. 互补色光互补色光 如果将两种适当颜色的可见光按一定比例混合能如果将两种适当颜色的可见光按一定比例混合能得到白色光，则具有此性质的两种光称为得到白色光，则具有此性质的两种光称为互补色光互补色光。 10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 单色光单色

6、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。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 3. 吸光条件吸光条件 CuSO4水溶液为什么只选择性的吸收自然光中水溶液为什么只选择性的吸收自然光中的黄色光，而不吸收其的黄色光，而不吸收其它颜色的光哪？它颜色的光哪？原因：与物质分子内原因：与物质分子

7、内部的结构有关部的结构有关 物质分子内部都具物质分子内部都具有一系列不连续的特征有一系列不连续的特征能级（量子化），接受能级（量子化），接受能量后可以发生能级之能量后可以发生能级之间的跃迁。由外层电子间的跃迁。由外层电子跃迁得到的光谱为紫外跃迁得到的光谱为紫外-可见光谱。可见光谱。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前电子能级间跃迁电子能级间跃迁电子能级间跃迁的同电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有电子光谱中总包含有振动能级和转动能级振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱间跃迁

8、产生的若干谱线而呈现宽谱带。线而呈现宽谱带。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前 物质分子外层电子平时处于能量最低、最稳物质分子外层电子平时处于能量最低、最稳定的基态，当用光照射到物质后，如果光具有的能定的基态，当用光照射到物质后，如果光具有的能量恰好和电子由基态跃迁到激发态所需要的能量相量恰好和电子由基态跃迁到激发态所需要的能量相等时，则这一波长的光就被分子所吸收，发生电子等时，则这一波长的光就被分子所吸收，发生电子跃迁。跃迁。M + 热M + 荧光或磷光M + h M *基态基态 激发态激发态E1 （E） E2 E = E2 - E1 =

9、h 不同分子的组成和结构都不同，所具有的特征不同分子的组成和结构都不同，所具有的特征能级（能级（ E ）也不同，因此对不同波长光的吸收程）也不同，因此对不同波长光的吸收程度不同，度不同，特定的分子特定的分子只选择性吸收只选择性吸收特定波长的光特定波长的光。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 4 吸收曲线与最大吸收波长吸收曲线与最大吸收波长 采用不同波长的单色光照射某一吸光物质，并测采用不同波长的单色光照射某一吸光物质，并测量每一个波长下该物质对光吸收程度的大小（吸光度量每一个波长下该物质对光吸收程度的大小（吸光度），以波长（，以波长（）为横坐标，吸光度

10、（）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标）为纵坐标，绘图，得到的曲线为吸收曲线（吸收光谱），绘图，得到的曲线为吸收曲线（吸收光谱） 吸收光谱准确地吸收光谱准确地描述了物质对不同波描述了物质对不同波长的光的吸收情况。长的光的吸收情况。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论：（1）同一种物质对不同）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称光度最大处对应的波长称为最大吸收波长为最大吸收波长max（2）同一种物质，浓度）同一种物质，浓度不同，其吸收曲线形状相不同，其吸收曲线形状相似，似，max不变

11、。而对于不不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线同物质，它们的吸收曲线形状和形状和max则不同。则不同。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前（3）同一种物质，浓度不同，在某一定波长下吸光同一种物质，浓度不同，在某一定波长下吸光度度 A 有差异，在有差异，在max处吸光度随浓度变化的幅度最处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。入射光波长的重要依据。动画动画（4）吸收曲线可以提供）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作物质的结构信息，并作为物质定性分析的依

12、据为物质定性分析的依据之一。之一。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 二、二、 光的吸收基本定律光的吸收基本定律朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 &透光度透光度v当一束强度为当一束强度为I0的平行单色光通过任何均匀的非的平行单色光通过任何均匀的非散射溶液时，一部分光被介质中的吸光分子吸收，散射溶液时，一部分光被介质中的吸光分子吸收，另一部分光透过溶液后，强度降低为另一部分光透过溶液后，强度降低为It ，It与与I0之之比称为比称为透光度透光度T= It / I0v溶液的透光度愈大，表示它对光的吸收愈小；相溶液的透光度愈大，表示它对光的吸收愈小；相反，

13、透光度愈小，表示它对光的吸收愈大。反，透光度愈小，表示它对光的吸收愈大。&吸光度吸光度v物质对光的吸收程度用物质对光的吸收程度用吸光度表示吸光度表示A = lg(1/T)= lg(I0/It)10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前透光度透光度（透射比）（透射比）Transmittance透光度透光度定义：定义：0IITtT 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 It10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-20

14、08 1. 具体内容具体内容01lgIAk bI02lgIAk cI朗伯朗伯-比耳定律表明：比耳定律表明：当一束平行单色光通当一束平行单色光通过均匀、非散射的吸过均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液光物质溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度的浓度及吸收层厚度成正比。成正比。动画动画10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 2. 2. 数学表达式数学表达式式中：式中： A：吸光度；：吸光度； 描述溶液对光的吸收程度；描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)， 通常以通常以cm为单位；为单位； c：溶液的浓

15、度：溶液的浓度 单位单位 molL-； ：摩尔吸收系数摩尔吸收系数， 单位单位 Lmol-cm-；这是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。这是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。bcIITAt0lglg10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 3. 适用范围适用范围 此定律不仅适用于溶液，也适用于其它均匀非散此定律不仅适用于溶液，也适用于其它均匀非散射的吸光物质（气体或固体），是各类吸光光度法定射的吸光物质（气体或固体），是各类吸光光度法定量分析的依据。量分析的依据。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 4. 摩尔

16、吸收系数摩尔吸收系数的意义的意义（1） 为吸收物质在一定波长和溶剂条件下的为吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数特征常数；（2） 不随浓度不随浓度c和光程长度和光程长度b的改变而改变的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，在温度和波长等条件一定时， 仅与吸收物质仅与吸收物质本身的性质本身的性质有关，与浓度无关；有关，与浓度无关；（3）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 值不同。值不同。在最大吸收波长在最大吸收波长max处的摩尔吸收系数处的摩尔吸收系数 max表表明该明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，也反映光度，也反映光度法测定该物质可能达到的法测

17、定该物质可能达到的最大灵敏度最大灵敏度。 10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前（4） 可作为可作为定性鉴定定性鉴定的参数；的参数；（5） 可作为物质的吸光能力的度量可作为物质的吸光能力的度量 越大越大表明该物质的吸光能力越强，用光表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的度法测定该物质的灵敏度越高灵敏度越高。 105 ： 超高灵敏；超高灵敏； = (610）104 ：高灵敏；：高灵敏； = 104 103 ： 中等灵敏；中等灵敏； 103 ： 不灵敏。不灵敏。（6） 在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol L-1、液层厚、液层厚度为

18、度为1cm的溶液在某一波长下的吸光度。的溶液在某一波长下的吸光度。 10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 5. 与与 a 的关系的关系 当溶液的浓度当溶液的浓度 c 以以gL-单位，液层厚度单位，液层厚度 b 以以cm为单位时，为单位时，朗伯朗伯- -比耳定律中的比耳定律中的 用用 a 表示表示，称为吸收系数，单位为：，称为吸收系数，单位为：Lg-cm-0lgIAabcI = M a 式中：式中：M为摩尔质量为摩尔质量10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 6. 吸光度的加和性吸光度的加和性121122AnnnAAA

19、bcbcbcn 如有一复杂试样，其中有几个组分，各组分均有如有一复杂试样，其中有几个组分，各组分均有其其 、C、A，那么溶液的吸光度即为各组分吸光度，那么溶液的吸光度即为各组分吸光度之和。之和。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 三、偏离朗伯-比耳定律的原因 标准曲线的绘制标准曲线的绘制及应用及应用 配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定条件下进行测配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定条件下进行测定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标作图，得到定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标作图，得到一条标准曲线，也称做工作曲线。曲线的斜率为一条标准曲线，也称

20、做工作曲线。曲线的斜率为bb，由此，由此可得到摩尔吸收系数可得到摩尔吸收系数；也可根据未知液的；也可根据未知液的Ax,Ax,在标准曲线在标准曲线上查出未知液的浓度上查出未知液的浓度c cx x。l标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯- -比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。 引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）： 1. 1. 物理性因素，即仪器的非理想引起的；物理性因素，即仪器的非理想引起的； 2. 2. 化学性因

21、素化学性因素10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 标准曲线与吸收光谱的关系AC标准曲线标准曲线A或或 吸收光谱吸收光谱A C max10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 1. 物理性因素 难以获得真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。 朗朗伯伯-比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。 分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯致对朗伯- -比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。 非单色光、杂散光、非平行入射

22、非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯光都会引起对朗伯- -比耳定律的偏离，比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。的偏离。 10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 非单色光作为入射光引起的偏离 假设由波长为假设由波长为1和和2的两单色光的两单色光组成的入射光通过浓度为组成的入射光通过浓度为c的溶液，则：的溶液，则： A 1lg（o1 /t1 ）1bc A 2lg(o2 /t2 ）2bc故：故：式中：式中：o1、o2分别为分别为1、2 的入射光强度；的入射光强度； t1、t2分别为分别为1、2 的透射光

23、强度；的透射光强度； 1、2分别为分别为1、2的摩尔吸光系数；的摩尔吸光系数；cbcbIIII 212111OtOt10;1010 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 续前续前 A总总 lg（o总总/t总总 ) lg(Io1+o2)/(t1+t2） lg(Io1+o2)/(o110-1bc +o210-2bc ）令：令： 1-2 ；设：设： o1 o2 A总总 lg(2Io1)/t1(110 - bc ） A 1 + lg2 - lg(110 - bc ) 讨论: 因实际上只能测总吸光度因实际上只能测总吸光度A总总，并不能分别测得，并不能分别测得A1和和A2

24、，故：，故：10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 讨论: A总总 =A1 + lg2 - lg(110 bc ) (1) = 0； 即：即： 1= 2 = 则：则： A总 lg（o/t） bc(2) 0 若若 0 ；即；即 20, lg(110 bc )值随值随c值增大而增大，则标准曲线偏离值增大而增大，则标准曲线偏离直线向直线向c 轴弯曲，即负偏离；反之，则向轴弯曲，即负偏离；反之，则向A轴弯曲，即正偏轴弯曲，即正偏离。离。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 讨论A总 =A1 + lg2 - lg(110bc

25、) (3) 很小时，即很小时，即12： 可近似认为是单色光。在低浓度范围内，不发生偏离。若可近似认为是单色光。在低浓度范围内，不发生偏离。若浓度较高，即使浓度较高，即使 很小，很小， A总总 1 ，且随着，且随着c值增大，值增大， A总总 与与A 1的差异愈大，在图上则表现为的差异愈大，在图上则表现为A-c曲线上部曲线上部(高浓度区高浓度区)弯弯曲愈严重。曲愈严重。故朗伯故朗伯-比耳定律只适用于稀溶液比耳定律只适用于稀溶液。 (4) 为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且色器。此外还应将

26、入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。吸收曲线较平坦处。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 2. 化学性因素 朗伯朗伯-比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；互作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合等时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。相互作用，直接影响了对光的吸收。 故：朗伯故：朗伯-比耳定律只适用于稀溶液比耳定律只适用于稀溶液。 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等溶液中存在着离解、聚合、互

27、变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。 例：例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。10 吸光光度法 10.1 吸光光度法基本原理 分析化学 2007-2008 第二节第二节 光度计及其基本部件光度计及其基本部件光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测系统检测系统显示

28、器显示器10 吸光光度法动画动画1、2分析化学 2007-2008 分析化学 2007-2008 一、一、 光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。使用寿命。 可见光区：可见光区：钨灯作为钨灯作为光源，其辐射波长范围光源，其辐射波长范围在在3203202500 nm2500 nm。 紫外区：紫外区：氢、氘灯。氢、氘灯。发射发射185185400 nm400 nm的连续的连续光谱。光谱。10 吸光光度法 10.2 光度计及其基本部件分析化学 2007

29、-2008 二、二、 单色器单色器入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；色散元件：将复合色散元件：将复合光分解成单色光光分解成单色光 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波长单色光的光学系统。选出一任意波长单色光的光学系统。准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 棱镜：棱镜：光的折射原理光的折射原理10 吸光光度法 10.2 光度计及其基本部件分析化学 2007-2008 光栅光栅光的光的衍射和干涉衍射和干涉原理原理10 吸光光度法 10.2 光度计及其基本部件分析

30、化学 2007-2008 三、吸收池三、吸收池在紫外区须采用石英池，在紫外区须采用石英池，可见光区一般用玻璃池。可见光区一般用玻璃池。吸收池（比色皿）用于吸收池（比色皿）用于盛放吸收溶液。盛放吸收溶液。主要有主要有石英池和玻璃池两种。石英池和玻璃池两种。规格为：规格为：0.50.5、1.01.0、2.02.0、3.0 cm3.0 cm10 吸光光度法 10.2 光度计及其基本部件分析化学 2007-2008 四、四、 检测系统检测系统 将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，要求：对测定波长范围内的光有快

31、速、灵敏的响应， 产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。(1)(1)光电管和光电倍增管光电管和光电倍增管 光照射到阴极表面光照射到阴极表面时，会激发出电子，时，会激发出电子，流向阳极，产生电流流向阳极，产生电流，通过放大器将电流，通过放大器将电流放大，提高检测的灵放大，提高检测的灵敏度。敏度。10 吸光光度法 10.2 光度计及其基本部件分析化学 2007-2008 (2)(2)光电二极管阵列光电二极管阵列 由多个光电二极管组成，光由多个光电二极管组成，光照射到二极管的半导体材料上，照射到二极管的半导体材料上，产生电子使电容放电。电容器再产

32、生电子使电容放电。电容器再次充电的电量与每个二极管检测次充电的电量与每个二极管检测到的光子数目成正比，而光子数到的光子数目成正比，而光子数又与光强成正比。通过测量整个又与光强成正比。通过测量整个波长范围内光强的变化就可得到波长范围内光强的变化就可得到吸收光谱。吸收光谱。10 吸光光度法 10.2 光度计及其基本部件分析化学 2007-2008 五、五、 显示器显示器 把检测器输出的信号以适当方式显把检测器输出的信号以适当方式显示或记录下来。示或记录下来。 分光光度计常用的指示器有检流计、分光光度计常用的指示器有检流计、微安表、数微安表、数 字显示器等。字显示器等。10 吸光光度法 10.2 光

33、度计及其基本部件分析化学 2007-2008 第三节第三节 显色反应与显色条件的选择显色反应与显色条件的选择一、显色反应的选择一、显色反应的选择二、显色条件的选择二、显色条件的选择三、显色剂三、显色剂四、三元配合物在光度分析中的应用特性简介四、三元配合物在光度分析中的应用特性简介10 吸光光度法分析化学 2007-2008 一、显色反应的选择一、显色反应的选择所选择的显色反应应满足下列要求：所选择的显色反应应满足下列要求：1. 选择性好选择性好，所选择的显色剂最好只与被测组分所选择的显色剂最好只与被测组分显色，如果有干扰，干扰要易于消除。显色，如果有干扰，干扰要易于消除。2. 灵敏度高灵敏度高

34、，所选择的显色反应的所选择的显色反应的 104，这样，这样会使测定灵敏度较高，有利于微量组分的测定。会使测定灵敏度较高，有利于微量组分的测定。3. 对比度要大对比度要大，有色配合物和显色剂（如果有颜有色配合物和显色剂（如果有颜色）的色）的max要求要求 60 nm。10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 续前续前4. 生成的有色配合物要稳定，组成要恒定，这样可以生成的有色配合物要稳定，组成要恒定，这样可以保证测定结果有良好的重现性和足够高的准确度。保证测定结果有良好的重现性和足够高的准确度。5. 显色反应的条件要易于控制，若实验条件过于严显色反应的条件

35、要易于控制，若实验条件过于严格，测定结果的重现性就差。格，测定结果的重现性就差。6. 常用的显色反应是配位反应，有时也采用氧化还常用的显色反应是配位反应，有时也采用氧化还原反应。原反应。例如：钢中微量锰的测定，例如：钢中微量锰的测定， 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4- + 10 SO42- 16H+ 将将Mn2 氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4-后，在后，在525 nm处处进行测定。进行测定。10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 二、二、 显色条件的选择显色条件的选择 确定显色反应以后，为使反应进行的完确定显色反应以后，为

36、使反应进行的完全，还要确定合适的反应条件，合适的反应全，还要确定合适的反应条件，合适的反应条件是通过实验来确定的。条件是通过实验来确定的。1. 显色剂用量显色剂用量 具体的实验方法：固定被测组分的浓度和其它具体的实验方法：固定被测组分的浓度和其它的反应条件，只改变显色剂的用量，配制一系列含的反应条件，只改变显色剂的用量，配制一系列含不同浓度显色剂的溶液，在不同浓度显色剂的溶液，在max下分别测定吸光度下分别测定吸光度A ，绘制吸光度，绘制吸光度A与显色剂用量与显色剂用量cR曲线。曲线。10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 续前续前选择曲线变化平坦处为

37、显色剂合适的用量选择曲线变化平坦处为显色剂合适的用量10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择吸光度与显色剂浓度的关系曲线吸光度与显色剂浓度的关系曲线分析化学 2007-2008 2. 酸度酸度体系的酸度对显色反应的影响是多方面的，体系的酸度对显色反应的影响是多方面的，影响显色剂的平衡浓度影响显色剂的平衡浓度影响显色剂的颜色影响显色剂的颜色影响被测金属离子的存在状态影响被测金属离子的存在状态体系的酸度低会发生水解反应。体系的酸度低会发生水解反应。 M + HR MR + H+R2-HR - H2R 黄色黄色橙色橙色红色红色pH6pH 212pH1310 吸光光度法 10.3 显色反应

38、及显色条件的选择分析化学 2007-2008 具体的实验方法具体的实验方法固定被测组分、显色剂固定被测组分、显色剂和其它试剂的浓度，只和其它试剂的浓度，只改变溶液的酸度，配制改变溶液的酸度，配制一系列不同一系列不同pH的显色溶的显色溶液，在液，在max下分别测定吸下分别测定吸光度光度A ，绘制，绘制pH与与吸光吸光度度A的的曲线。曲线。ApH选择曲线吸光度较大且平坦处为合适的选择曲线吸光度较大且平坦处为合适的pH范围范围10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 3. 显色时间与显色反应温度显色时间与显色反应温度同显色剂用量的确定方法同显色剂用量的确定方法

39、10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 4. 干扰的消除干扰的消除 进行光度分析时，共存离子如本身有颜色，或进行光度分析时，共存离子如本身有颜色，或与显色剂作用生成有色化合物，都将干扰测定。与显色剂作用生成有色化合物，都将干扰测定。（1）加入配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂）加入配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂 使干扰离子生成无色配合物或无色离子使干扰离子生成无色配合物或无色离子（2）选择适当的显色条件以避免干扰）选择适当的显色条件以避免干扰 用磺基水杨酸测定用磺基水杨酸测定Fe3+离子时离子时,Cu2+与试剂形与试剂形成黄色络合物成黄色络合物, 干扰测定，但如控

40、制干扰测定，但如控制pH在在2.5左右，左右，Cu2+则不与试剂反应。则不与试剂反应。（3）分离干扰离子）分离干扰离子10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 三、三、 显色剂显色剂1. 1. 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。2. 2. 有机显色剂：种类繁多有机显色剂：种类繁多偶氮类显色剂：性质稳定、显色反应灵敏度高、选择偶氮类显色剂：性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂III、PAR等。等。三苯甲烷类：铬天青三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等、二甲酚橙等10

41、吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 四、三元配合物在光度分析中的应用简介四、三元配合物在光度分析中的应用简介 一种金属离子同时与两种不同的配位体形成的三元配一种金属离子同时与两种不同的配位体形成的三元配合物具有下列特性：合物具有下列特性：1. 稳定，可提高分析测定的准确度和重现性稳定，可提高分析测定的准确度和重现性 例例: Ti-EDTA-H2O2三元配合物的稳定性，比三元配合物的稳定性，比Ti-EDTA和和Ti-H2O2二元配合物的稳定性，分别增强约二元配合物的稳定性，分别增强约1000倍和倍和100倍。倍。2. 比二元配合物具有更高的灵敏度和更大的对

42、比度比二元配合物具有更高的灵敏度和更大的对比度 灵敏度通常可提高灵敏度通常可提高12倍，有时甚至提高倍，有时甚至提高5倍以上。倍以上。3. 比二元体系具有更高的选择性比二元体系具有更高的选择性 减少了金属离子形成类似配合物的可能性减少了金属离子形成类似配合物的可能性。10 吸光光度法 10.3 显色反应及显色条件的选择分析化学 2007-2008 第四节第四节 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择一、入射光波长的选择一、入射光波长的选择二、参比溶液的选择二、参比溶液的选择三、吸光度读数范围的选择三、吸光度读数范围的选择10 吸光光度法分析化学 2007-2008 一、入射光波长的选择一、入

43、射光波长的选择一般选择一般选择max为入射光波长。为入射光波长。 400 450 500 550 600 650 400 450 500 550 600 650 /nm/nmA A0.80.80.40.40.60.60.20.2 1 1 2 210 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 续前续前 如果如果max处有共存组分干处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。但能避免干扰的入射光波长。 如图选如图选500 nm波长测定，灵敏波长测定，灵敏度虽有所下降，却消除了干扰，度虽有所下降，却消除了干扰，提高了测

44、定的准确度和选择性。提高了测定的准确度和选择性。10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 二、二、 参比溶液的选择参比溶液的选择为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？ 分光光度测定使用的是透明的比色皿，对入射分光光度测定使用的是透明的比色皿，对入射光会产生反射、吸收和透射等作用，另外，溶剂、光会产生反射、吸收和透射等作用，另外，溶剂、试剂等也会对入射光产生吸收，使测得的的吸光度试剂等也会对入射光产生吸收，使测得的的吸光度不能真正反映待测溶液的吸光度。为消除由此带来不能真正反映待测溶液的吸光度。为消除由此带来的测量误差，要使用参比溶液。的测量误差，要

45、使用参比溶液。试液参比IIIIAlglg0测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 选择参比溶液所遵循的一般原则选择参比溶液所遵循的一般原则1. 若仅待测组分与显色剂的显色反应产物在测若仅待测组分与显色剂的显色反应产物在测定波长处有吸收，其他所加试剂均无吸收，定波长处有吸收，其他所加试剂均无吸收，用用纯溶剂（水纯溶剂（水) )作参比溶液；作参比溶液；2. 2. 若显色剂或其他所加试剂在测定波长处略若显色剂或其他所加试剂在测定波长处略有吸收有吸收, ,而试液本身无吸收，而试液本身无

46、吸收， 则可以用则可以用“试试剂空白剂空白”( (不加试样溶液不加试样溶液) )作参比溶液；作参比溶液；10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 续前续前4. 4. 若显色剂、试液中其他组分在测量波长处若显色剂、试液中其他组分在测量波长处有吸收有吸收, ,则可在试液中加入适当掩蔽剂则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测将待测组分掩蔽后组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。再加显色剂，作为参比溶液。3. 若待测试液中其他组分（与显色剂不反若待测试液中其他组分（与显色剂不反应）在测定波长处有吸收，而显色剂等无应）在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用吸收，则可用“

47、试样空白试样空白”( (不加显色剂不加显色剂) )作参比溶液；作参比溶液；10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 参比液的选择参比液的选择原则：扣除非待测组分的吸收以显色反应为例进行讨论M + R = M-R max试液 显色剂 溶剂 吸光物质 参比液组成无吸收无吸收光学透明溶剂基质吸收无吸收吸收不加显色剂的试液无吸收吸收吸收显色剂基质吸收吸收吸收吸收显色剂 + 试液 + 待测组分的掩蔽剂若欲测 M-R 的吸收 maxA （样） = A （待测吸光物质） + A （干扰）+ A （池）A （参比） = A （干扰）+ A （池）10 吸光光度法 10.4

48、吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 三、三、 吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择 在用分光光度计测定时，一定要使测定的吸光度处在用分光光度计测定时，一定要使测定的吸光度处于一个适宜的范围之内，在不同的吸光度范围读数会带于一个适宜的范围之内，在不同的吸光度范围读数会带来不同程度的误差，在什么范围内读数误差最小？来不同程度的误差，在什么范围内读数误差最小？朗伯朗伯-比耳定律：比耳定律：A = - lgT = - 0.434lnT = bcbdcTT.T. d4340dln4340dlgT将将微分：微分：10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008

49、 续前续前两式相除得：两式相除得：TTT.ccdlg4340dTTT.cclg4340以有限值表示：以有限值表示：c/c浓度的相对误差，浓度的相对误差， T透光度，透光度， T 透光度的绝对误差，仪器刻度读数不可透光度的绝对误差，仪器刻度读数不可靠所引起的误差，与仪器的精度有关，对给定靠所引起的误差，与仪器的精度有关，对给定的仪器为常数，一般在的仪器为常数，一般在 0.2% 2%式中：式中：10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 续前续前设：设：T =0.5%，代入代入 c/c T 关系曲线关系曲线T 在在 10%70% 之间时之间时, 浓度浓度相对误差较

50、小（相对误差较小（ 1.4%2.2% ），）， 对应的吸光度为：对应的吸光度为：0.2 0.8（最佳读数范围）（最佳读数范围）浓度相对误差最小时透光度浓度相对误差最小时透光度Tmin： Tmin 36.8%, Amin 0.434 通过改变吸收池厚度或待测液浓度，使吸光度读通过改变吸收池厚度或待测液浓度，使吸光度读数处在适宜范围。普通分光光度法不适于高含量或极数处在适宜范围。普通分光光度法不适于高含量或极低含量物质的测定。低含量物质的测定。10 吸光光度法 10.4 吸光度测量条件的选择分析化学 2007-2008 第五节第五节 吸光光度法的应用吸光光度法的应用一、一、普通分光光度法普通分光光

51、度法二、高含量组分的测定二、高含量组分的测定示差法示差法三、光度滴定三、光度滴定四、配合物组成的测定四、配合物组成的测定摩尔比法摩尔比法10 吸光光度法分析化学 2007-2008 一、一、 普通分光光度法普通分光光度法A- c 标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。1.1.单组分的测定单组分的测定ACAxCx10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 2. 多组分的同时测定多组分的同时测定 各组分的吸收曲线不重叠各组分的吸收曲线不重叠同单组分的测定方法同单组分的测定方法10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 各组分的吸收曲线互

52、有重叠各组分的吸收曲线互有重叠根据吸光度的加和性通过解联立方程根据吸光度的加和性通过解联立方程得出各组分含量。得出各组分含量。 10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 续前续前则则 A1 = x1bcx y1bcy A2 = x2bcx y2bcy 解联立方程得出各组分含量。解联立方程得出各组分含量。设：设： x的的max为为1 ， y的的max为为2 。 分别选择分别选择1和和2作为测量波长，测定二组作为测量波长，测定二组分总的吸光度分总的吸光度A假设在假设在1时测得的总吸光度为时测得的总吸光度为A 1 ； 在在2时测得的总吸光度为时测得的总吸光度为A 2

53、；各个各个值可用纯值可用纯x和和y组分分别在组分分别在1和和2测得。测得。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 二、二、高含量组分的测定高含量组分的测定示差法示差法 示差分光光度法与普通分光光度法的主要示差分光光度法与普通分光光度法的主要区别在于所采用的参比溶液不同，普通分光光度区别在于所采用的参比溶液不同，普通分光光度法是以试剂空白为参比，示差分光光度法是以比法是以试剂空白为参比，示差分光光度法是以比待测溶液浓度稍低的标准溶液作为参比溶液。待测溶液浓度稍低的标准溶液作为参比溶液。 采用普通分光光度法用于高含量组分测定采用普通分光光度法用于高含量组分测定时会

54、产生较大的测量误差，此时应采用示差分时会产生较大的测量误差，此时应采用示差分光光度法。光光度法。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 续前续前则：则： Ax= b cx As = b cs 以以cs作为参比溶液作为参比溶液 Ar = =x s = b(cx cs ） = bc 设：设： 待测溶液浓度为待测溶液浓度为cx， 标准溶液浓度为标准溶液浓度为cs(cs cx)。 绘制绘制Ar c工作曲线，工作曲线， 再根据再根据 cx=cs+c 计算试样浓度。计算试样浓度。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 示差法为什么能较准确

55、地测定高浓度组分呢？示差法为什么能较准确地测定高浓度组分呢？ 示差法使透光度的读数标尺扩大了，使示差法使透光度的读数标尺扩大了，使读数落入适宜读数范围内，读数误差减小，读数落入适宜读数范围内，读数误差减小，所以提高了测量的准确度。所以提高了测量的准确度。1. 采用普通光度法以试剂空白为参比溶液分别采用普通光度法以试剂空白为参比溶液分别测定二者的透光度。测定二者的透光度。假设：测得的待测溶液透光度为：假设：测得的待测溶液透光度为：Tx=5% 标准溶液透光度为：标准溶液透光度为： Ts = 10%设：设： 待测溶液浓度为待测溶液浓度为cx， 标准溶液浓度为标准溶液浓度为cs(cs cx)。10 吸

56、光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 续前续前2. 采用示差光度法以标准溶液采用示差光度法以标准溶液cs为参比溶液测为参比溶液测定，此时是用定，此时是用cs将仪器的透光度调节为将仪器的透光度调节为100%，然后测定待测溶液然后测定待测溶液cx的透光度。的透光度。 此时标准溶液透光度为：此时标准溶液透光度为： Ts = 100% 则：测得的待测溶液透光度为：则：测得的待测溶液透光度为：Tx=50% 10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 续前续前普通光度法普通光度法: cs: Ts = 10%， cx : Tx=5%，示差法示差法:

57、cs : Ts =100%， cx : Tr=50%， 透光度的读数标尺扩大了十倍。读数落入适宜透光度的读数标尺扩大了十倍。读数落入适宜读数范围内，提高了测量的准确度。读数范围内，提高了测量的准确度。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 示差法的浓度相对误差：示差法的浓度相对误差：其中：其中：c/c 浓度的相对误差，浓度的相对误差，Tr 样品样品cx的相对透光度的相对透光度（示差法）（示差法） Tr 示差法仪器测定透光度示差法仪器测定透光度的绝对误差，的绝对误差， Ts 普通法测定的参比溶液普通法测定的参比溶液cs的透光度。的透光度。rsrrxxTTTlgT

58、.cc434010 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 续前续前 随着参比溶液浓度增加随着参比溶液浓度增加，即，即Ts减小，浓度相对误减小，浓度相对误差减小。差减小。例：当例：当 Tr =60%时时 Ts =80% c/c =1.13% Ts =40% c/c =0.58% Ts =10% c/c =0.30% 示差法要求仪器光源示差法要求仪器光源有足够的发射强度或能增大有足够的发射强度或能增大光电流放大倍数，以便能调光电流放大倍数，以便能调节参比溶液透射比为节参比溶液透射比为100%。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 三

59、、三、 光度滴定光度滴定 实验数据是在远离等实验数据是在远离等当点的区域测得，终点由当点的区域测得，终点由直线外推法得到，可用于直线外推法得到，可用于平衡常数较小的滴定反应。平衡常数较小的滴定反应。 用于酸碱、配位、氧化还原、沉淀等滴定。用于酸碱、配位、氧化还原、沉淀等滴定。 (745nm) 光度法可用来确定滴光度法可用来确定滴定分析的终点，分光光度定分析的终点，分光光度计需要改装。计需要改装。 灵敏，可克服目视滴灵敏，可克服目视滴定法中的干扰。定法中的干扰。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 四、四、配合物组成及稳定常数的测定配合物组成及稳定常数的测定1

60、. 配合物组成的测定配合物组成的测定 分光光度法是基于被测物能生成有色的配合分光光度法是基于被测物能生成有色的配合物而进行测定的，测定有色配合物的组成，对研物而进行测定的，测定有色配合物的组成，对研究反应机理，推断配合物的结构是十分重要的，究反应机理，推断配合物的结构是十分重要的，测定配合物组成的方法有：摩尔比法（饱和法）测定配合物组成的方法有：摩尔比法（饱和法）、连续变化法、斜率比法、平衡移动法等。、连续变化法、斜率比法、平衡移动法等。10 吸光光度法 10.5 吸光光度法的应用分析化学 2007-2008 摩尔比法摩尔比法(1)固定金属离子浓度固定金属离子浓度cM，而逐渐改变配位体浓，而逐渐改变配位体浓度度cL ，配制一系列，配制一系列cL /