广西大学分析化学课件 第九章 吸光光度法

第九章吸光光度法§9–1吸光光度法基本原理§9–2光度计及其基本部件§9–3显色反应及显色条件的选择§9–4吸光度测量条件的选择§9–5吸光光度法的应用§9–6紫外吸收光谱法简介利用分光光度计进行比色⑴灵敏——测试下限10-5~10-6mol/L⑵准确——相对误差2%~5%⑶操作快速简便⑷选择性好，应用广泛特点：吸光光度法——基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法比色法可见分光光度法紫外分光光度法……0.001%Fe矿1g，若用0.0016mol/LK2Cr2O7滴定，只需半滴。RE%=?§9–1吸光光度法基本原理能量波长频率普朗克常数速度波长越短，光的能量越大波长越长，光的能量越小红

橙

黄

绿

青

蓝

紫750nm440nm一光的基本性质——波粒二象性射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光(400~750nm)电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列γ射线→

x射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波(基态)(激发态)纯转动跃迁纯振动跃迁纯电子跃迁1234246246AB1双原子分子能级跃迁白光红紫橙青蓝蓝青绿黄光的互补色示意图溶液的颜色吸收光颜色波长/nm黄绿紫400~450黄蓝450~480橙绿蓝480~490红蓝绿490~500紫红绿500~560紫黄绿560~580蓝黄580~600绿蓝橙600~650蓝绿红650~750散射反射入射光透射光反射溶液颜色的深浅决定于溶液选择性吸收光的量，即与溶液中吸光物质的浓度有关。吸光物质的浓度越大，溶液的颜色越深。某一波长的光被溶液吸收，则此溶液显示出该波长光的互补色例：KMnO4紫红色

CuSO4蓝色二物质对光的选择性吸收为了描述溶液对不同波长可见光的吸收作用，通常固定溶液浓度和液层的厚度，测量溶液对不同波长光的吸光度，

吸收曲线I0(λ)I(λ)吸光度A=lg(I0/I)b——以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，所得曲线即为吸收曲线（或称吸收光谱）300400500600λ/nmCr2O72-350nm525nmMnO4-高锰酸钾和重铬酸钾的吸收曲线（1）同一物质，不同浓度，吸收曲线形状相同。（2）不同物质有不同的吸收曲线及（3）吸收曲线是选择测量波长的重要依据，无干扰物质存在时，一般选三光的吸收基本定律——朗伯-比尔定律1Lambert-Beer定律A——吸光度I0——入射光强度I——透射光强度b——液层厚度(cm)a——吸收系数bI0(λ)I(λ)物理意义：(P243)当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度C和液层厚度b的乘积成正比。标准曲线（工作曲线）固定液层厚度、入射光的波长和强度，测定一系列不同浓度标准溶液的吸光度A，以标准溶液的浓度C为横坐标，A为纵坐标作图所得的过原点的直线。0.40.81.21.60cxAx=0.226用磺基水杨酸法测定微量铁，由标准曲线上查出C=6.3mg/mL时，A=0.420，在与绘制标准曲线相同的条件下，测量一未知含量的铁试液，测得A=0.500，求试液中铁的含量。例：解：解出a：L·g-1

·cm-1

(2)摩尔吸收系数

b的单位为cm

c的单位为mol/L(1)吸收系数

a

b的单位为cm

c的单位为g/L2.吸收系数、摩尔吸收系数注：与溶液浓度无关——最大吸收波长处的摩尔吸收系数（即A最大时所对应的摩尔吸收系数）与有关的因素

①吸光物质的结构②溶剂③波长④温度⑤仪器性能在特定波长和溶剂的情况下是吸光物质的特征常数。可作为定性鉴定的参数，也可用以估量定量方法的灵敏度(3)与a的关系

表观摩尔吸收系数例：Fe2+浓度为5.0×10-4g/L，与1,10-邻二氮杂菲反应生成橙红色络合物。在波长508nm，比色皿厚度b=2cm时，测得A=0.19，计算1,10-邻二氮杂菲亚铁络合物的a及。解：由A=abc得：透射光强度入射光强度4.透光率T3.吸光度的加和性多组份体系中，各吸光物质之间没有相互作用，则：

A总=A1+A2+……+An目前仪器不能提供真正的单色光、吸光物质性质发生改变（表观偏离）四偏离比尔定律的原因

1.入射光不纯

入射光：对于的吸光度A1：

对于的吸光度A2：I01

+I02入射光强度：I1

+I2透过光强度：A与C不成线性关系，偏离比尔定律符合比尔定律谱带A谱带Bⅰ选用谱带A的复合光工作曲线不会偏离比尔定律ⅱ选用谱带B的复合光工作曲线将偏离比尔定律2.由于溶液中的化学反应引起的偏离

例：

Cr2O72-+H2O2H++2CrO42-

（橙）（黄）消除方法：使作工作曲线和测量时的条件一致3.被测溶液浓度太大消除方法：稀释溶液4.介质不均匀消除方法：使溶液澄清、透明§9–2光度计及其基本部件1.光源发射的光强度足够、为连续光谱、在一定时间内保持稳定钨丝灯氢灯氘灯光源单色器吸收池检测器参比池单波长单光束分光光度计单波长双光束分光光度计双波长分光光度计按结构分：可见光区近紫外光区2.单色器将光源发出的连续光谱分解为单色光①棱镜入射狭缝准直透镜棱镜会聚透镜焦点曲线出射狭缝单色光的纯度决定于棱镜的色散率和出射狭缝的宽度单色光半宽度：5～10nm3.吸收池比色皿光学玻璃或石英制成

0.5cm、1cm、2cm、3cm、5cm等规格②光栅透射光栅反射光栅在抛光的金属表面上刻画一系列等距离的平行刻线或在复制光栅表面喷镀一层铝薄膜而制成衍射原理单色光半宽度：0.1nm①光电管4.检测系统将光强度转化成电流来进行测定的光电转换器②光电二极管阵列丝阳极光敏阴极R直流放大器指示器碱金属、碱金属氧化物由一系列光电二极管排列在硅晶片上组成§9–3显色反应及显色条件的选择专属显色剂(特效显色剂）一显色反应

1.显色反应——将被测组分转变为有色化合物的应。（配位反应、氧化还原反应）显色剂——与待测组分形成有色化合物的试剂2.显色反应的选择①灵敏度高②选择性好③显色剂在测定波长处无明显吸收④反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定对比度显色反应：M+nR===MRn

（待测组分）（显色剂）（有色化合物）

1.显色剂用量二显色条件的选择2.显色酸度3.显色温度4.显色时间pHt(分钟)对显色剂浓度控制：图①

a~b之间浓度控制无需太严格图②严格控制图③十分严格地控制图①图②图③三．干扰离子的消除四．显色剂1.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2.选择适当的显色条件以避免干扰3.分离干扰离子1.无机显色剂2.有机显色剂五三元配合物在光度分析中的应用特性简介§9–4吸光度测量条件的选择一入射光波长的选择一般选择作为测量波长

①此时最大，所以测量的灵敏度最大②可以消除因入射光单色性差引起的偏离朗伯-比尔定律现象

若在处有干扰，则选择值随变化不大的区域内的波长“吸收最大，干扰最小”为原则I’I参比I’I试液散射反射入射光I0透射光I反射二参比溶液的选择调节仪器A=0（T=100%）被测试液显色剂其他试剂参比溶液－－－－＋－

－－＋－＋

＋

＋－－

＋

＋－空白溶液（不含被测试样）试样空白(不加显色剂)纯溶剂掩蔽被测组分后加显色剂选择参比溶液的原则：

尽量消除或减少非被测组分对透射光强度的减弱△T△T△T△C1△C3△C2由式：可推导出三吸光度读数范围的选择透光率读数误差△T一般为0.2%~1%测量结果的精度以浓度的相对误差表示当T=36.8%即吸光度读数

A=0.434时，

浓度相对误差最小，约为1.4%一般控制A=0.15~1.0即：T=70％

~10％设仪器读数误差△T为0.5%减小误差的方法：1.改变浓度2.改变比色皿厚度36.8%T(%)△C/C(%)§9–5吸光光度法的应用标准溶液Cs：被测试液Cx：一高含量组分的测定——示差法1.原理：采用浓度稍低于试液的标准溶液作参比，以此调节仪器T=100%，然后再测试液吸光度普通光度法测定时，标液Cs的透光率Ts=10%0

试液Cx的透光率Tx=5%示差法测定，以Cs为参比，调节仪器Tr=100%，标尺放大10倍，∴Tx=50%2.优点提高常量组分测定结果的准确度5102040608010020406080100050普通光度法%T示差光度法%TrTsTxT/%Tr/%标尺放大倍数==5倍560%0.222例：以空白溶液作参比时，某标准溶液的透光率为20%，被测试液的透光率为12%。若以此标准溶液作参比，则被测试液的透光率为

，吸光度A为

，相当于将读数标尺放大

倍。3.示差法的浓度相对误差：4.示差法对仪器的要求仪器单色器质量高，电子学系统稳定性好Ts——参