第九章 吸光光度法

1、第九章第九章 吸吸 光光 光光 度度 法法9.1 9.1 吸光光度法概述吸光光度法概述9.2 9.2 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素9.3 9.3 吸光光度法分析及误差控制吸光光度法分析及误差控制9.4 9.4 吸光光度法的应用吸光光度法的应用9.19.1 吸光光度法概述吸光光度法概述n仪器分析法仪器分析法光学分析法光学分析法电化学分析法电化学分析法色谱色谱n 化学分析法化学分析法 容量分析法：容量分析法：酸碱滴定法，配位滴定法，酸碱滴定法，配位滴定法，氧化还原滴定法，沉淀滴定氧化还原滴定法，沉淀滴定 重量分析法重量分析法化学分析化学分析(Chemical analysis)：常量组

2、分常量组分(1%), Er 0.1%0.2%依据化学反应依据化学反应, 使用玻璃仪器使用玻璃仪器 仪器分析仪器分析(Instrumental analysis)：微量组分微量组分(104）；）；（2）有色络合物组成恒定，符合一定的化学式；有色络合物组成恒定，符合一定的化学式；（3）有色络合物性质稳定；）有色络合物性质稳定；（4）有色络合物与显色剂间颜色差别足够大（即显色剂在）有色络合物与显色剂间颜色差别足够大（即显色剂在测定波长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：测定波长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：“对比度对比度”，要求，要求 60nm）；）；（5）显色反应条件易于控制（以

3、保证测定结果良好的重现显色反应条件易于控制（以保证测定结果良好的重现性）。性）。三、显色条件的选择三、显色条件的选择P3211 1、溶液酸度、溶液酸度2 2、显色剂用量显色剂用量3 3、显色反应的温度、显色反应的温度4 4、显色反应时间、显色反应时间5 5、溶剂、溶剂6 6、共存离子的影响、共存离子的影响9.3 9.3 吸光光度分析及误差控制吸光光度分析及误差控制1、测量波长的选择和标准曲线制作、测量波长的选择和标准曲线制作1）测量波长的选择）测量波长的选择 “最大吸收原则最大吸收原则”；当有干扰时：；当有干扰时：“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”。 2）标准曲线的制作）标准曲线的制作

4、在确定的测定波长和实验条件下，测定一系列含量不同的在确定的测定波长和实验条件下，测定一系列含量不同的标准溶液的吸光度，标准溶液的吸光度，A-CbcA02468101214161820220510152025AC 实际工作中常出现标准曲线不实际工作中常出现标准曲线不成直线（发生弯曲）的现象，特成直线（发生弯曲）的现象，特别是溶剂液浓度较高时（别是溶剂液浓度较高时（0.01mol/L），），常发生向常发生向C轴的弯轴的弯曲曲(负偏离负偏离)；有时会发生向有时会发生向A轴弯轴弯曲（正偏离），此现象称之对朗曲（正偏离），此现象称之对朗伯比尔定律的偏离。伯比尔定律的偏离。2、对朗伯比尔定律的偏离、对朗伯

5、比尔定律的偏离1) 非单色光的影响非单色光的影响 Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光 1 10 01 1I I1 1I I1 10 02 22 2I I2 2I I2 2bcIIcbIITA10lglg0002010201020102010201212112110101010IIIIIIIIIIIITbcbcbcbc）（结论：结论： 选择较纯单色光（选择较纯单色光（，单色性单色性） 选选maxmax作为测定波长（作为测定波长（ ，SS且成线性）且成线性）偏离线性关系越严重与）（定律不成线性关系，偏离与成线性关系cABeercAbcA212112102010

6、20112110lglgIIIIbcTAbc）（2 2）介质不均匀引起的偏离）介质不均匀引起的偏离 朗伯比耳定律要求吸光物质的溶液是均匀的。朗伯比耳定律要求吸光物质的溶液是均匀的。 如果溶液不均匀，例如产生胶体、乳浊液或悬如果溶液不均匀，例如产生胶体、乳浊液或悬浊液浊液，当当射光通过不均匀溶液时，除了被吸光物质所吸收，还将有部分射光通过不均匀溶液时，除了被吸光物质所吸收，还将有部分光强因散射等而损失，使透光率减小，即吸光度增大，导致光强因散射等而损失，使透光率减小，即吸光度增大，导致工工作曲线向作曲线向吸光度轴弯曲偏离吸光度轴弯曲偏离。 oraootIIIT实oaoIIIIIT0理假设入射光强

7、为。吸收光强为假设入射光强为。吸收光强为a，透射光强为，透射光强为，损失的散射光强为损失的散射光强为Ir，则，则o=Ia + Ir + I实际测得的透光率实际测得的透光率如果没有发生散射，如果没有发生散射，Ir=0，Ia不变，则理想的透光率不变，则理想的透光率可见可见实实理理，或，或实实理理故在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊故在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊 3 3）溶液本身的化学反应引起的偏离）溶液本身的化学反应引起的偏离朗伯朗伯-比耳定律除要求吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作比耳定律除要求吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作用，因此用，因此稀溶液能很好地服从该定律稀溶液能很好地服从该定

8、律。在高浓度时在高浓度时(通常通常0.01 molL1)由于吸收组分粒子间的平均由于吸收组分粒子间的平均距离减小，粒子间的相互作用增强，可使它们的吸光能力发生距离减小，粒子间的相互作用增强，可使它们的吸光能力发生改变。吸光度与浓度间的关系就偏离线性关系，浓度越大，相改变。吸光度与浓度间的关系就偏离线性关系，浓度越大，相互作用越强，偏离就越大。互作用越强，偏离就越大。溶液中的吸光物质常因条件变化而形成新的化合物或改变吸溶液中的吸光物质常因条件变化而形成新的化合物或改变吸光物质的浓度，如吸光组分的光物质的浓度，如吸光组分的缔合、离解，互变异构，配合缔合、离解，互变异构，配合物的逐级形成，以及与溶剂

9、的相互作用物的逐级形成，以及与溶剂的相互作用等，都将导致偏离比等，都将导致偏离比耳定律。因此必须根据吸光物质的性质，严格控制显色反应耳定律。因此必须根据吸光物质的性质，严格控制显色反应条件，以期获得较好的测定结果。条件，以期获得较好的测定结果。 3 3、吸光光度测量的误差、吸光光度测量的误差 透光率的读数误差。光度计的读数标尺上透射比透光率的读数误差。光度计的读数标尺上透射比T的刻度的刻度是均匀的，故透射比的读数误差是均匀的，故透射比的读数误差T（绝对误差）与（绝对误差）与T本身本身的大小无关，对于一台给定仪器它基本上是常数，一般在的大小无关，对于一台给定仪器它基本上是常数，一般在T0.01。

10、 吸光度的读数误差与吸光度的读数误差与A值有关值有关%100lg4343. 0%100ln%100%100ln%100%100ln434. 0lg1lgTTTTTTcdcETTdTAdAcdcETTTbcArr4343. 0%8 .3601ln0)ln() 1(ln%100lg4343. 0%100ln%10012AeTTTTTdTdETTTTTTcdcErrA=0.434或或T=0.368时，相对误差最小。时，相对误差最小。 说明：说明：当当T=0.368（36.8%）或或A=0.434时，时，Er最小（最小）；最小（最小）；当当T很大或很小时，很大或很小时，Er较大，当较大，当T0或或T1

11、00时，时，Er（即即）；）；当当T=15%65%（A=0.20.8）时，时，Er较小较小适宜的读数适宜的读数范围；范围；虽当虽当T=36.8%时时Er最小，但仍有最小，但仍有2.72%，这说明光度法的测，这说明光度法的测量误差至少有量误差至少有2%左右。左右。一、单组分的测定一、单组分的测定 1.一般方法一般方法: A-c标准曲线法标准曲线法10.4 10.4 光度分析法的应用光度分析法的应用试剂试剂空白空白XI0I0I00100%100%参比参比0%0%参比参比1 1）选择测定波长）选择测定波长2 2）选择参比）选择参比3 3）工作曲线）工作曲线普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测

12、组分含普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。量较高时，将产生较大的误差。-示差法示差法p参比溶液的选择参比溶液的选择 试液、试剂及显色剂均无色时试液、试剂及显色剂均无色时蒸馏水参比；蒸馏水参比； 试液有色而其他试剂及显色剂均无色时试液有色而其他试剂及显色剂均无色时不加显色剂不加显色剂的试样作参比（试样空白）；的试样作参比（试样空白）； 显色剂有色而其他试剂及试液无色时显色剂有色而其他试剂及试液无色时不加试液的显不加试液的显色溶液作参比（试剂空白）；色溶液作参比（试剂空白）； 干扰离子及显色剂有色，而其他试剂无色时干扰离子及显色剂有色，而其他试剂无色时掩蔽

13、被掩蔽被测离子后的显色溶液作参比（试剂空白）；测离子后的显色溶液作参比（试剂空白）； 有时干扰物（生成物）有色时有时干扰物（生成物）有色时可改变试剂加入顺序可改变试剂加入顺序后（使被测物不显色）的显色剂作参比。后（使被测物不显色）的显色剂作参比。 它不是以它不是以c=0的试剂空白作参比，而是以一个浓度比试的试剂空白作参比，而是以一个浓度比试液液cx稍小的标准溶液稍小的标准溶液cs作参比，然后再测定试液的吸光度。作参比，然后再测定试液的吸光度。2 2、示差吸光光度法、示差吸光光度法CsXI0I0I00100%100%参比参比0%0%参比参比Cs Cx设：待测溶液浓度为设：待测溶液浓度为cx，标准

14、溶液浓度为标准溶液浓度为cs(cs cx)。则：则： 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标准溶液的测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差吸光度之差。 由标准曲线上查得相应的由标准曲线上查得相应的c值，则待测溶液浓度值，则待测溶液浓度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%; 则：则： cx的的T=50% ； 标尺扩展标尺扩展10倍倍二、多组分的测定二、

15、多组分的测定吸光度具有加合性吸光度具有加合性 x 1, y 1, x 2, y 2由由x,y标液标液 在在 1, 2处分别测得处分别测得a) 在 1处测组分处测组分x, 在 2处测组分处测组分yb) 在 1处测组分处测组分x; 在在 2处测总吸处测总吸收收,扣除扣除x吸收吸收,可求可求yc) x,y组分不能直接测定组分不能直接测定A1= x 1bcx+ y 1bcy(在 1处测得处测得A1) A2 = x 2bcx+ y 2bcy(在 2处测得处测得A2)三、三、 双波长分光光度法双波长分光光度法 不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色

16、光光(1和和2)；以参比波长以参比波长1处的吸光度处的吸光度A1作为参比，来消除干作为参比，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、测量精密度等方面都比单波长法优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。有所提高。 两波长处测得的吸光度差值两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度与待测组分浓度c成正比。成正比。双波长基本消除样品背景影响。双波长基本消除样品背景影响。双波长消除干扰双波长消除干扰 A1=1 bc +Ab1 A2= 2 bc +Ab2A A2 A1 (2 1)b c +

17、(Ab1 -Ab2)背景吸收背景吸收Ab1Ab2A A2 A1 (2 1)b c波长选择基本要求：波长选择基本要求：在选定的两个波长在选定的两个波长1和和2处待测组分的吸光度应具有足够处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。（大的差值。（提高灵敏度提高灵敏度）选定的波长选定的波长1和和2处干扰组分应具有相同吸光度，（处干扰组分应具有相同吸光度，（消除干扰消除干扰物质影响物质影响） A1=1 bcx + Ay(1) A2= 2 bcx + Ay( 2)A A2 A1 (2 1)b c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， A 2 = Ax2+Ay2在在 1， A 1= Ax1+A

18、y1 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 牛奶中微牛奶中微量量Fe的测定的测定四、四、一元弱酸离解常数的测定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配制一系列配制一系列c相同相同,pH不同的溶液不同的溶液,测测A(设设b=1cm).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HLHLL=HL+LKccAKK +L+aaa(HL)H (HL)=+H +