项目七比色及分光光度法测定水中铁含量A.中职课件电子教案

1、项目七项目七 比色及分光光度法比色及分光光度法测定水中铁含量测定水中铁含量任务一任务一 学会使用分光光度计学会使用分光光度计任务二任务二 选择测量波长选择测量波长任务三任务三 分光光度法测定水中微量分光光度法测定水中微量Fe含量含量任务四任务四 目视比色法测定水中微量目视比色法测定水中微量Fe含量含量基本概念基本概念吸光光度法：吸光光度法：基于物质对光具有选择性吸收的特基于物质对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。性而建立起来的分析方法。包括：包括：比色分析法：比色分析法：通过比较有色溶液颜色深浅测定组通过比较有色溶液颜色深浅测定组 分含量分含量 分光光度法：分光光度法：根据物质对不同

2、波长的单色光的吸根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同而对物质进行定性、定量分析的方法收程度不同而对物质进行定性、定量分析的方法 紫外分光光度法：紫外分光光度法：200 400 nm（近紫外区）近紫外区）可见分光光度法：可见分光光度法：400 760 nm 红外分光度法：红外分光度法：3.0 30 m 依据物质对不同波长范围光的吸收，分为：依据物质对不同波长范围光的吸收，分为：分光光度法类型分光光度法类型灵敏度高灵敏度高 测定下限可达测定下限可达1010-5-51010-6-6molLmolL-1-1, , 1010-4-4% %1010-5-5% % 准确度较高准确度较高 能够满足微量组分

3、能够满足微量组分(1%)(1%)的测定的测定要求要求 E Er r : 1%: 1%5%5% 操作简便、快速操作简便、快速 应用广泛应用广泛分光光度法特点分光光度法特点 任务一任务一 学会使用分光光度计学会使用分光光度计一、分光光度计基本组成部件一、分光光度计基本组成部件光源光源单色器单色器检测检测系统系统吸收池吸收池信号显示系统信号显示系统仪器仪器仪器仪器仪器仪器 可见分光光度计可见分光光度计仪器仪器 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计1 1、光源、光源要求：要求：发出所需波长范围内的连续光谱，有发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度足够的光强度, ,稳定稳定可见光区：可见光区：钨

4、灯，卤钨灯钨灯，卤钨灯(3202500nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180375nm)氙灯：氙灯：紫外、可见光区均可使用紫外、可见光区均可使用 /nm钨灯（热辐射光源）钨灯（热辐射光源）40040060060080080010001000氙灯（气体放电光源）氙灯（气体放电光源）氢灯氢灯强强度度 2 2、单色器、单色器作用：作用：将光源发出的连续光谱分解为单色光将光源发出的连续光谱分解为单色光棱镜分光原理棱镜分光原理: :依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚光透镜聚光透镜 出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1

5、12 2800 600 500400光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很多的等宽度在镀铝的玻璃表面刻有数量很多的等宽度等间距条纹等间距条纹(600(600、12001200、24002400条条/ /mm )mm )M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅光栅衍射示意图光栅衍射示意图分光原理：分光原理：利用光通过光栅时发生利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光衍射和干涉现象而分光.特点：特点：波长范围宽波长范围宽, , 色散均匀色散均匀, ,分辨性能好分辨性能好, , 使用方便使用方便 3 3、吸收池、吸收池( (比色皿比色皿) )作用：作用：盛放待测试液及参比溶液

6、盛放待测试液及参比溶液可见光区：光学玻璃池（可见光区：光学玻璃池（35035032003200nmnm）紫外区：石英玻璃紫外区：石英玻璃池池（18518540004000nmnm） 检流计检流计（指示器）（指示器）低档仪器：刻度显示低档仪器：刻度显示中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录4 4、检测器、检测器作用：将光信号转换成电信号作用：将光信号转换成电信号类型：光电池，光电管，光电倍增管类型：光电池，光电管，光电倍增管二、二、723D723D分光光度计使用方法分光光度计使用方法(1) (1) 通电通电-预热预热20 min20 min(2)按按clear键键T

7、0% 键（键（2次）设置次）设置测试模式为吸光度（测试模式为吸光度（A）(3) (3) 波长选择：用波长调节旋钮设置所需的波长波长选择：用波长调节旋钮设置所需的波长(4)(4)测量测量在比色皿中，依次放入参比液，样品液在比色皿中，依次放入参比液，样品液1 1和样品液和样品液2 2等，盖上样品室盖等，盖上样品室盖( (注意透光截面垂直于光路方向注意透光截面垂直于光路方向) )。参比液参比液样品液样品液1 1样品液样品液2 2样品液样品液3 3(5) (5) 调零调零A=0.000A=0.000将参比液拉入光路中，将参比液拉入光路中， 盖上样品室盖盖上样品室盖按按T100%T100%键，直键，直仪

8、器显示仪器显示“A =0.000”A =0.000” 显示屏读数为显示屏读数为0.0000.000，然后将样品液分别拉，然后将样品液分别拉入光路中，此时显示测得的样品吸光度入光路中，此时显示测得的样品吸光度（6) 样品测定样品测定分光光度计的使用注意事项分光光度计的使用注意事项（1）比色皿必须清洗干净。）比色皿必须清洗干净。 装样前处理：蒸馏水反复冲洗装样前处理：蒸馏水反复冲洗待装溶液漂洗待装溶液漂洗3次次 必要时，用必要时，用11盐酸和乙醇混合溶液浸泡几小时盐酸和乙醇混合溶液浸泡几小时 用完后用自来水和蒸馏水洗净倒置沥干后放回比用完后用自来水和蒸馏水洗净倒置沥干后放回比色皿盒中色皿盒中(2)

9、 取放比色皿时，应持其取放比色皿时，应持其“毛面毛面”，不要接触，不要接触“光面光面”（3）若比色皿外表面有液体，应用擦镜纸朝同一方）若比色皿外表面有液体，应用擦镜纸朝同一方向擦干，以保证吸光度测量不受影响向擦干，以保证吸光度测量不受影响 (4) 比色皿内盛液应为其容量的比色皿内盛液应为其容量的2/34/5容容量量的的2/32/3 (5) 比色皿的透光面要与光源在一条线上。比色皿的透光面要与光源在一条线上。光透过窗口光透过窗口测定操作测定操作 取系列取系列50 mL容量瓶容量瓶并编号，按下表配制系列并编号，按下表配制系列溶液。溶液。以以试剂空白试剂空白作参比溶液作参比溶液，在，在510 nm波

10、长下波长下测定测定各溶液的吸光度各溶液的吸光度三、紫外三、紫外三、紫外三、紫外三、紫外三、紫外- - - - - -可见分光光度计类型可见分光光度计类型可见分光光度计类型可见分光光度计类型可见分光光度计类型可见分光光度计类型1. 单光束分光光度计单光束分光光度计2. 双光束分光光度计双光束分光光度计0.575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单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。源和检

11、测器具有很高的稳定性。单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵 敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂， 价格较高。价格较高。光源光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双光束双波长分光光度计双光束双波长分光光度计小结小结1.分光光度计的基本组成部件分光光度计的基本组成部件2.分光光度计的使用分光光度计的使用3.可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型波动性波动性粒子性粒子性光的波粒二象性光的

12、波粒二象性一、光的基本性质一、光的基本性质任务二任务二 选择测定波长选择测定波长c = ； 波数波数 = 1/ ; = c / c c 真空中光速真空中光速 ，3.0 3.0 10108 8m/sm/s 波长：波长：1 1 m=10m=10-6-6m, 1m, 1n nm=10m=10-9-9m, 1=10m, 1=10-10-10m m 频率，单位：赫兹频率，单位：赫兹 Hz Hz 次次/ /秒秒光的传播速度光的传播速度:波动性波动性h普朗克普朗克( (Planck) )常数常数 6.62610-34Js 频率频率E光子具有的能量光子具有的能量微粒性微粒性Eh 光是由光子流组成，光子的能量：

13、光是由光子流组成，光子的能量： 结论结论: :一定波长的光具有一定的能量，波长越一定波长的光具有一定的能量，波长越 长长( (频率越低频率越低) )，光子的能量越低，光子的能量越低 波粒二象性波粒二象性hchE 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光400760 nm0.1nm 10nm 760nm0.1cm0.1mm1m1m1000m10nm200nm 200400nm远紫外远紫外近紫外近紫外（真空紫外）（真空紫外） 单色光：单色光： 复合光：

14、复合光：具有单一（一定）波长的光具有单一（一定）波长的光由多种波长的光组合而成的光由多种波长的光组合而成的光白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝互补色互补色互补色光互补色光两种特定颜色的光按一定强度比两种特定颜色的光按一定强度比例混合，可成为白光例混合，可成为白光1.1.物质颜色的产生物质颜色的产生当复合光照射到物体上时，一部分光被当复合光照射到物体上时，一部分光被吸收，而另一部分光则被透射过去。即：吸收，而另一部分光则被透射过去。即：吸收光吸收光透射光透射光二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收入射光入射光 = = 吸收光透射光吸收光透射光结论：结论：物质具有不同的颜色是物

15、质物质具有不同的颜色是物质对光的选择性吸收的结果对光的选择性吸收的结果物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系光谱示意光谱示意完全透过完全透过光的作用方式光的作用方式吸收黄色光吸收黄色光表观现象示意表观现象示意完全吸收完全吸收复合光复合光1、物质颜色的产生、物质颜色的产生(续）续）2.2.吸收光谱曲线吸收光谱曲线(Absorption Spectra)S2S1S0A h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱用不同波长的单色光照射依次通过某有色溶用不同波长的单色光照射依次通过某有色溶液，测定该溶液在不同波长下的吸光度液，测定该溶液在不同波长下的吸光度 绘制绘制吸光度吸光度波长曲线（波长曲

16、线（吸收曲线吸收曲线）邻二氮菲亚铁和邻二氮菲亚铁和KMnO4溶液的吸收光谱曲线溶液的吸收光谱曲线定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收在一定实验条件下在一定实验条件下, , A Ac cA c增增大大不同物质吸收曲不同物质吸收曲 线形状不同线形状不同AB )(maxA)(maxBA 最大吸收波长最大吸收波长 max同种物质浓度越同种物质浓度越 大吸光度越大大吸光度越大曲线最高点对应的波长称为最大吸收波长，用曲线最高点对应的波长称为最大吸收波长，用 max表示表示1.1.透光率透光率 ( (透射比透射比) )透光率定义透光率定义: :0IITt

17、T T 取值为取值为0.0 % 0.0 % 100.0 %100.0 %全部吸收全部吸收T = 0.0 %全部透射全部透射T = 100.0 %入射光强度入射光强度 I0透射光强度透射光强度It一束平行单色光一束平行单色光三、朗伯三、朗伯- -比尔定律比尔定律2.2.吸光度吸光度T = 0.0 %A = T = 100.0 %A = 0.000TTIIAtlg1lglg0 浓度低，溶液的浓度低，溶液的T越大越大,说明对光的吸收越小说明对光的吸收越小;浓度高浓度高,，T越小，溶液对光的吸收越大。越小，溶液对光的吸收越大。1.00.50AcA100500T %TATC三三者者的的关关系系3 3、吸

18、光度与光程的关系、吸光度与光程的关系0.10b0.202b0.00光源光源检测器检测器显示器显示器参参比比朗朗伯伯定定律律(1760)(1760)A = Kb4 4、吸光度与浓度的关系、吸光度与浓度的关系0.10c0.202 2c0.00光源光源检测器检测器显示器显示器参参比比比比尔尔定定律律(1852)A = Kc5. 光吸收定律光吸收定律（Lambert-Beer定律）定律）K K-吸光系数吸光系数b b-吸光物质液层的厚度吸光物质液层的厚度( (光程光程) )， cmcmc c-吸光物质的浓度，吸光物质的浓度， g / Lg / L, , mol / Lmol / LKbcA 当一束平行

19、单色光通过均匀、透明的吸光物质溶液时，当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光物质溶液时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比。其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比。影响吸光度的因素影响吸光度的因素溶液浓度溶液浓度液层厚度液层厚度测定波长测定波长6 6、朗伯、朗伯- -比尔定律适用的条件比尔定律适用的条件单色光单色光 应选用应选用 maxmax处或肩峰处测定。处或肩峰处测定。 稀溶液稀溶液 c c0.01mol/L0.01mol/L，浓度增大，分子之间作用增强。，浓度增大，分子之间作用增强。 吸光物质形式不变吸光物质形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系离解、络合、缔合会

20、破坏线性关系, , 应控制条件应控制条件( (酸度、浓度、介质等酸度、浓度、介质等) )。K K a吸光系数吸光系数L g 1 cm -1bcAabcA c：mol / Lc：g / L吸光系数吸光系数(K)入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质温度温度与浓度无关与浓度无关, ,取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L mol 1 cm -1四、吸光系数四、吸光系数1、影响因素、影响因素2 2、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数摩尔吸光系数物理意义：摩尔吸光系数物理意义：在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol/L, 液层厚度为液层厚度为1cm时，在某一波长下测得

21、的时，在某一波长下测得的吸光度。单位：吸光度。单位： Lmol-1cm-1是吸光物质在一定波长和溶剂条件下的是吸光物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数特征常数在最大吸收波长在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数最大，以处的摩尔吸光系数最大，以max表示表示例：邻二氮菲光度法测铁例：邻二氮菲光度法测铁 : (Fe)=1.0mg/L, b=2cm , A=0.38 ,计算摩尔吸光系数计算摩尔吸光系数 。解：解： c(Fe)=1.0 mg/L=1.010-3 g/L /55.85g/mol =1.810-5mol/L4-1-1-50.38=1.1 10L molcm2 1.8 10 （）3、摩尔吸光系

22、数的测量、摩尔吸光系数的测量任务小结任务小结1.光的基本特性光的基本特性2.物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收3.物质颜色的产生物质颜色的产生4.物质的吸收光谱曲线物质的吸收光谱曲线5.光吸收定律光吸收定律6.透射比、吸光度透射比、吸光度7.朗伯定律、比尔定律朗伯定律、比尔定律8.朗伯比尔定律朗伯比尔定律9.朗伯比尔定律适用的条件朗伯比尔定律适用的条件10.吸光系数吸光系数一、显色反应和显色剂一、显色反应和显色剂mX(待测物待测物)nR(显色剂显色剂)XmRn(有色化合物有色化合物)显色反应：显色反应：将待测组分转变成有色化合物的反应。将待测组分转变成有色化合物的反应。主要有配位反应主要

23、有配位反应(为主为主)和氧化还原反应和氧化还原反应任务三任务三 分光光度法测定水中铁含量分光光度法测定水中铁含量显色剂：显色剂：与待测组分反应生成有色化合物的试剂与待测组分反应生成有色化合物的试剂 2 2、显色条件的选择、显色条件的选择c(R)c(R)c(R)（1） 显色剂用量显色剂用量 Mo(SCN)Mo(SCN)3 32+2+ 浅红浅红Mo(SCN)Mo(SCN)5 5 橙红橙红Mo(SCN)Mo(SCN)6 6- - 浅红浅红Fe(SCN)n3-n选择曲线变化选择曲线变化平坦处平坦处（2 2） 溶液的酸度溶液的酸度 酸度的影响酸度的影响副反应副反应存在型体的变化存在型体的变化RH = R

24、- + H+ 生成不同配比的配合物生成不同配比的配合物例，磺基水杨酸例，磺基水杨酸( (ssal) )Fe 3+pH = 2 3FeR紫红色紫红色pH = 4 7FeR2橙色橙色pH = 8 10FeR3黄色黄色 pH12 Fe(OH)3 沉淀沉淀pH1pH10105 5 超高灵敏度超高灵敏度 =(6=(61010）10104 4 高灵敏高灵敏 = =( (2 26)6)10104 4 中等灵敏度中等灵敏度 2 2 10 104 4 不灵敏不灵敏 越大越大, , 灵敏度越高灵敏度越高: :溶液浓度的测定溶液浓度的测定A b c1 1、工作曲线法、工作曲线法( (标准曲线法标准曲线法) )AAx

25、0.800.600.400.200.00。 。 。 。*cx配制一系列不同浓度配制一系列不同浓度的待测组分的标准溶的待测组分的标准溶液；测定各溶液的吸液；测定各溶液的吸光度。绘制光度。绘制A AC C曲线，曲线，即工作曲线；在相同即工作曲线；在相同条件下测定试液的吸条件下测定试液的吸光度。由测得的吸光光度。由测得的吸光度在曲线上查得试液度在曲线上查得试液中待测组分的浓度中待测组分的浓度最后计算得到试样中待测组分的含量。最后计算得到试样中待测组分的含量。0 1.0 2.0 3.0 4.0 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c c(mg/(mg/mLmL) )0.800.600.400.200.

26、00。 。 。 。cxc1c2c3c4c5A1A2A3A4A5 邻二氮菲分光光度法测定水中铁含量邻二氮菲分光光度法测定水中铁含量原理：原理：在在pH=2.09.0的条件下，的条件下，Fe2+与邻二氮菲与邻二氮菲生成很稳定的橙红色的络合物，反应式如下：生成很稳定的橙红色的络合物，反应式如下：（1）邻二氮菲）邻二氮菲-Fe2+ 吸收曲线的绘制吸收曲线的绘制 配制标准有色溶液，放置配制标准有色溶液，放置10min 以试剂溶液为参比溶液，用分光光度计于以试剂溶液为参比溶液，用分光光度计于440560nm波长范围内每隔波长范围内每隔10nm测定其吸光度（临测定其吸光度（临近最大吸收波长处间隔波长近最大吸

27、收波长处间隔波长35nm） 绘制绘制A- 曲线曲线(吸收曲线吸收曲线)，并找出最大吸收峰的，并找出最大吸收峰的波长，以波长，以max 表示表示测定步骤测定步骤用吸量管吸取铁标准溶液（用吸量管吸取铁标准溶液（10ug/mL） 0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL（10 ug/mL）分别放入）分别放入7支支50mL容量瓶中，分别依次加入容量瓶中，分别依次加入1mL 10% 盐酸羟胺溶液、稍盐酸羟胺溶液、稍摇动，摇动， 5mL HAc-NaAc缓冲溶液和缓冲溶液和5mL 0.1%邻二氮菲溶液邻二氮菲溶液，加水稀释至刻度，充分摇匀。放置，加水稀释至刻度，充分摇匀。放

28、置10min后，用后，用2cm比色比色皿，以不加铁标准溶液的为参比，以皿，以不加铁标准溶液的为参比，以max为测定波长，测为测定波长，测吸光度，以铁含量为横坐标，以吸光度，以铁含量为横坐标，以A为纵坐标，绘制标准曲线为纵坐标，绘制标准曲线。（2）标准曲线的制作）标准曲线的制作邻二氮菲亚铁标准曲线邻二氮菲亚铁标准曲线（3）水样分析）水样分析1、邻二氮菲分光光度法测定铁时，为何加入盐酸羟、邻二氮菲分光光度法测定铁时，为何加入盐酸羟胺溶液？胺溶液？2、邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有哪些？、邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有哪些？取取3支支50mL容量瓶，分别加入容量瓶，分别加入5.00mL（

29、或（或10mL） 未知试样溶液，按实验步骤未知试样溶液，按实验步骤2的方法显色后，在的方法显色后，在 max处用处用3cm比色皿，以试剂为参比液，测定吸光比色皿，以试剂为参比液，测定吸光度度A，求其平均值，在标准曲线上查出铁的浓度，求其平均值，在标准曲线上查出铁的浓度，计算水样中铁的含量。计算水样中铁的含量。讨论讨论2 2、直接比较法、直接比较法 用一个已知浓度（用一个已知浓度（cs）的标准溶液，在一定）的标准溶液，在一定条件下测定其吸光度条件下测定其吸光度As，然后在相同条件下测定，然后在相同条件下测定试液试液cx的吸光度的吸光度Ax，按下式计算出试样中被测组，按下式计算出试样中被测组分的浓

30、度（含量）分的浓度（含量）sxAAcxcs1、含铁约含铁约0.2%的试样，用邻二氮菲光度法（的试样，用邻二氮菲光度法（=1.1104）测定。称取测定。称取0.1524g试样溶解后稀释至试样溶解后稀释至100mL，用，用1.00cm比比色皿，在色皿，在508nm波长下测定，计算吸光度（波长下测定，计算吸光度（A）约为多少？）约为多少？2、取钢样取钢样1.00g，溶解，将其中锰氧化成高锰酸盐，准确，溶解，将其中锰氧化成高锰酸盐，准确配制成配制成250mL，测得其吸光度，测得其吸光度A为为1.0010-5molL-1KMnO4溶液吸光度的溶液吸光度的1.5倍。计算钢样中锰的百分含量。（锰的摩倍。计算钢样中锰的百分含量。（锰的摩尔质量为尔质量为54.94）学生练习学生练习任务四任务四 目视比色法测定微量铁含量目视比色法测定微量铁含量2、方法、方法配制标准系列配制标准系列未知样品未知样品1、目视比色法定义、目视比色