第十-第十一章吸光光度分析法课件

1、第十一章 吸光光度分析法化学分析法总结酸碱滴定法配位滴定法氧化-还原滴定法沉淀滴定法重量分析法化学分析法的特点?化学分析与仪器分析方法比较化学分析(Chemical analysis)：常量组分(1%), Er 0.1%0.2%依据化学反应, 使用玻璃仪器 仪器分析(Instrumental analysis)：微量组分(Ev (0.051eV) Er (0.0050.05eV)电子能级的跃迁 当用可见光或紫外光照射分子时，价电子可以跃迁产生吸收光谱，在电子能级变化的同时，不可避免地伴随分子振动和转动的能级变化。因此他包含了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带。 分子的激发(Exc

2、itation) E = E2 - E1 = h 量子化 ；选择性吸收; 分子结构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(wavelength maximum)。 M + h M *基态(ground state) 激发态(Excited state) E1 E E2苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱(Absorption spectra of benzene and toluene in cyclohexane)苯(254nm)甲苯(262nm)A230 250 270 吸收曲线(absorption spec

3、trum)的讨论：1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长(max)2）同一物质不同浓度的溶液，光吸收曲线形状相似，其最大吸收波长不变；但在一定波长处吸光度随溶液的浓度的增加而增大。这个特性可作为物质定量分析的依据。在实际测定时，只有在max处测定吸光度，其灵敏度最高，因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测量波长的依据。3）不同物质吸收曲线的形状和最大吸收波长均不相同。光吸收曲线与物质特性有关，故据此可作为物质定性分析的依据。11.2.3 光吸收基本定律ItI0bdxII-dIs1. 朗伯定律(Lamberts law)2. 比尔定律(Beers law) A

4、=k2cA=lg(I0/It)=k1b3 朗伯-比尔定律A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc1) T透光率(Transmittance)A=kbcA 吸光度(absorbance)b 介质厚度(length/cm)c 浓度(concentration)K 吸光系数(absorptivity)2）吸光系数(Absorptivity)a的单位: Lg-1cm-1当c的单位用gL-1表示时，用a表示， Aabc的单位: Lmol-1cm-1当c的单位用molL-1表示时，用表示. 摩尔吸光系数(Molar absorptivity) A bc 当c的单位用g(1

5、00mL)-1表示时，用 表示，A bc， 叫做比消光系数3）吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系ATcA=kbc线性关系吸光度与光程的关系 A = bc 检测器b样品光源0.22吸光度光源检测器0.00吸光度光源检测器0.44吸光度b样品b样品吸光度与浓度的关系 A = bc 吸光度0.00光源检测器 吸光度0.22光源检测器b 吸光度0.44光源检测器b摩尔吸光系数()的讨论1）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；2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；3）同一吸收物质在不同波长下的

6、值是不同的。在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以max表示。max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。 摩尔吸光系数()的讨论4）max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。 105：超高灵敏； =(610）104 ：高灵敏； 104*选择性好(Good selectivity)*显色剂在测定波长处无明显吸收。*对照性好, max60 nm .*反应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。2.显色剂(Color reagents)无机显色剂: Fe(SCN)2+，TiOH2O22+有机显色剂:11

7、.5.1 显色反应(Color reactions)1) 生色团（发色团） ONN，NO，OC=S,N （共轭双键）e能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团产生n *跃迁和 *跃迁, 跃迁E较低注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，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，强度也增强2) 助色团本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：OH，OR，NH，NR2，X3) 红移和蓝移 由于化合物结构变化（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移动，叫红移

8、(Bathochromic shift); 吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移(Hyptochromic sfift).4) 增色效应和减色效应 增色效应：吸收强度增强的效应 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CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：NNNOH OHON型：PARNHNHNSNS型：双硫腙NN型：丁二酮肟邻二氮菲磺基水杨酸11.5.2 显色条件的选择cRcRcR1. 显色剂用量(cM、pH一定)Mo(SCN)32+ 浅红Mo(SCN)5 橙红Mo(

9、SCN)6- 浅红Fe(SCN)n3-n2. 显色反应酸度（cM、 cR一定）pH1pH仪器测量误差浓度测量的相对误差与T(或A)的关系1086420204060800.70.40.20.1AT%Er(36.8)0.434实际工作中，应控制T在1070, A在0.151.0之间例1 邻二氮菲光度法测铁 ，(Fe)=1.0 mg/L, b = 2cm , A = 0.38 ，计算 和解： cFe=1.0 mg/L=1.010-3/55.85 =1.810-5 mol/L c =1.0 mg/L=1.010-3 g /1000mL = 1.010-4g/100mL11.7光度分析法的应用和其它吸光

10、光度法如: 单一组分测定金属离子: Fe-phen, Ni-丁二酮肟, Co-钴试剂2) 磷的测定: DNA中含P9.2%, RNA中含P9.5%, 可得核酸量.H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O磷钼黄(小)磷钼(V)蓝(大)Sn2+多组分的测定 xl1, eyl1, exl2, eyl2由x,y标液 在1, 2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A1=exl1bcx+ eyl1bcy(在1处测得A1) A2 =exl2bcx

11、+ eyl2bcy(在2处测得A2)11.7.1 示差吸光光度法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。需采用示差法。即提高入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cs cx)。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吸光度之差。由标准曲线上查得相应的c值，则待测溶液浓度cx ： cx = cs + c 示差法标尺扩展原理： 普通法： cs的T=10%；cx的T=5% 示差法： cs 做参比，调T=100%

12、 则： cx的T=50% ；标尺扩展10倍11.7.2 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、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。 双波长分光光度法A A2 A1 (2 1)b c 两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度c成正比。1和2分别表示待测组分在1和2处的摩尔吸光系数。测量波长2和参比波长1的选择与组合基本要求：在选定的两个波长1和2处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。 选定的波长1和2处干扰组分应具有相同吸光度，即：A

13、y = 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。若x为干扰组分，则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在2， A2 = Ax2+Ay2在1， A1= Ax1+Ay1A= A2 - A1 = Ax2+Ay2 (Ax1+Ay1) = Ax2 Ax1 = AxAy2 Ay1Ax =(x2 x1)bcx消除了y的干扰X被测Y干扰211Ay1AX1Ay2AX2A/nm双波长分光光度法消除浑浊背景干扰 1 2AA 1 -A 2 = A Ac例 牛奶中微量Fe的测定11.7.3 导数分光光

14、度法 导数分光光度法在多组分同时测定、浑浊样品分析、消除背景干扰、加强光谱的精细结构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行分析： 0 e-bc假定入射光强度0 在整个波长范围内保持恒定： dI 0 /d0则：dI/d0 bc e -bc d/d 0 bc d/d 导数分光光度法dI/d 0 bc d/d 一阶导数信号与试样浓度呈线性关系；测定灵敏度依赖于摩尔吸光系数对波长的变化率d/d。吸收曲线的拐点处d/d最大，故其灵敏度最高。同理可以导出其二阶和三阶导数光谱 导数分光光度法混合物导数光谱A 图01234常药降压片中氢氯噻嗪含量的测定1.

15、氢氯噻嗪.2.硫酸双肼肽嗪3. 盐酸可乐定4.常药降压片 250 290 330 412312A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，浸提液用6的HClO4稀释，然后用GDX100大孔树脂萃取，用二氯甲烷5mL洗脱杀鼠剂，40挥干，剩余物用0.1molL-1NaOH4mL溶解后，紫外导数光谱测定。A0.0cdabDa.空白肝普通光谱b.2.5 mg/L敌鼠溶液的普通光谱c.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11.7.4 一元弱酸离解常数的测定HL HLKaH+L/HL高酸度下，几乎全部以HL存在，可测得AHLHLc(HL)；低酸度下，几乎全部以L

16、存在，可测得AL Lc(HL).代入整理：HLL或配制一系列c相同,pH不同的溶液,测A(设b=1cm).MO吸收曲线Aa(HL)Ab(L)123456Ab654321Aa350400450500550600/nmA曲线pH11.10, 1.3822.6533.0643.4853.9865.53,6.80由每份溶液的一对pH、A，可求得一个Ka, 取平均值即可.MO离解常数的测定作图法AHL3.32(pKa)123456ApH=pKapHAL0.60.40.20-0.2-0.4-0.63.04.0pH3.3411.7.5 络合物组成的测定(1)摩尔比法: 固定cM ,改变cR 1:13:1c(

17、R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 (2)等摩尔连续变化法:M:R=1:10.50.33cM/ccM/cM:R=1:2表观形成常数的测定 (设M、R均无吸收)0.5cM/cM:R=1:1A0AcM + cR= cMmRn型 ? 11.7.6 光度滴定NaOH滴定 对硝基苯酚 pKa=7.15 间硝基苯酚 pKa=8.39 pKa =1.24V1V2VNaOH/mL对硝基苯酚间硝基苯酚酸形均无色.碱形均黄色典型的光度滴定曲线依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。Vsp滴定剂与待测物均吸收Vsp滴定剂吸收Vsp被滴物吸收Vsp产物吸收例：维生素B12 的水溶液在361nm处的百

18、分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度解：例：精密称取B12样品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm处测定吸光度为0.507，求B12的百分含量？（百分吸光系数为207）解：例：解：思考题与习题习题1.朗伯-比耳定律的物理意义是什么？什么叫吸收曲线？什么叫标准曲线？习题2.摩尔吸光系数的物理意义是什么？习题3.为什么目视比色法可采用复合光（日光），而吸光光度法则必须采用单色光？分光光度计是如何获得单色光的？习题4.符合朗伯比尔定律的有色溶液

19、，当其浓度增大后，max、T、A和有无变化？有什么变化？习题5,6习题5.同吸收曲线的肩部波长相比，为什么在最大吸收波长处测量能在较宽的浓度范围内使标准曲线呈线性关系？习题6.两种蓝色溶液，已知每种溶液仅含有一种吸光物质，同样条件下用1cm比色皿测得如下的吸光度值。问这两种溶液是否是同一种吸光物质？试解释之。溶液A770 A82010.6220.41720.3910.240习题7, 8, 9, 10习题7.什么是适宜的吸光度读数范围？此范围的大小取决于什么因素？测定时如何才能获得合理的吸光度读数？习题8.显色剂的选择原则是什么？显色条件是指的哪些？如何确定适宜的显色条件？习题9.分光光度计由哪

20、些部分组成？各部分有什么作用？习题10.某试液用2cm比色皿测量时，T=100%。若用1cm或3cm比色皿进行测量，T及A各是多少？（答：77.4%、0.111；46.5%、0.333）。习题11, 12习题12.以MnO4-形式测量合金中的锰。液解0.500g合金试样并将锰全部氧化为MnO4-后，将溶液稀释至500mL，用1cm比色皿在525nm处测得该溶液的吸光度A=0.400；而1.0010-4 molL-1的KMnO4在相同条件下测得的A=0.585。设KMnO4溶液在此范围内服从光的吸收定律。试求合金试样中Mn的质量分数。（答：0.376）习题11.含Cu2+为0.510mgL-1的

21、溶液，用双环己酮草酰二腙显色后，在600nm处用2cm比色皿测得A=0.300。求透光率T、吸光系数a和摩尔吸光系数。 （答:79.1%；2.9102 Lg-1cm-1；1.9104Lmol-1cm-1）习题13.习题13.两种无色物质X和Y经反应生成一种在550nm处=450Lmol-1cm-1的有色配合物XY。该配合物的标准离解常数是6.0010-4。当等体积混合浓度均为0.00100 molL-1的X和Y溶液时，用1cm的比色皿在550nm处测得的A是多少？（答：1.59）重点：光吸收定律、吸收曲线、工作曲线及其应用；提高吸光分析法选择性和准确度的主要途径；吸光分析法的原理和实际应用 难点：测量条件的选择，工作曲线的绘制和使用 教学内容：、