第8章吸收光谱法

第八章吸收光谱法知识点：吸收光谱的产生光吸收基本定律比色分析和分光光度法分光光度法的应用……基于物质对光的选择性吸收建立的分析方法，又称吸光光度法。光与溶液的颜色吸收光谱曲线光吸收基本定律朗伯－比尔定律的适用范围§8.1

吸收光谱8.1.1光与溶液的颜色可见光：400～760nm近紫外光：200～400nm近红外光：760～25000nm远红外光：25～500umλ颜色400~450紫450~480蓝480~490青蓝490~500青500~560绿560~580黄绿580~600黄600~650橙650~760红单色光：具有同一波长，一种颜色的光。复合光：几种单色光混合起来的光。黄蓝绿紫橙青蓝青红互补光：一对相互混合成白光的单色光。白光吸收光谱的产生:当以一定范围的光波连续照射分子或原子时，就有一个或几个一定波长的光波被吸收，透过的光谱中不出现这些波长的光，称为吸收光谱。若吸收光谱在可见光范围内，由于光的互补性，溶液呈现透过光的波长颜色。8.1.2吸收光谱曲线吸收光谱曲线例：将不同波长的单色光依次通过固定浓度的高锰酸钾溶液，同时测量每一波长下溶液对光的吸收程度(A)。有吸收峰

最大吸收波长(λmax

)…在吸收峰处的波长。λ1…λn测A1…AnAλ(nm)4005006000.30.20.1λmax是特征的，与浓度无关。

每种物质都有其特征吸收曲线，可做定性分析依据。λ一定时，同一物质的吸收程度与浓度成正比。这是定量分析依据。λmax

525C1C2C3C1>C2>C38.1.3光吸收基本定律…朗伯－比尔定律Io…入射光强度L…液层厚度（cm）It…透过光强度C…溶液浓度λ

…入射光波长朗伯－比尔定律：λ一定IoItCL

当一束波长一定的单色光通过均匀溶液时，溶液对光的吸收程度与液层的厚度及溶液的浓度成正比。两边取对数：C为mol/L：k为ε……摩尔吸收系数（L/mol·cm）C为g/L：k为a……吸收系数（L/g·cm）a和ε是物质在一定波长下的特征常数，反映显色反应的灵敏度。ε与波长有关。在最大吸收波长处的ε为εmax，一般通过实验测得。比例系数k

朗伯－比尔定律：

一般常用ε。ε越大，显色反应的灵敏度越高。令：由：吸光度A又令：A与T关系：透光率T再由：8.1.4朗伯－比尔定律的适用范围当λ和L一定时：A=KC适用范围：

A=0.2~0.8AC标准曲线偏离朗伯－比尔定律的原因：1.单色光不纯引起偏差;

消除方法：①用单色光较纯的仪器。②浓度越小，偏离越小。Aλ③选择最大吸收波长为工作波长。2.化学因素引起偏差偏离朗伯比尔定律比色分析法：利用溶液颜色的深浅与溶液浓度的关系来确定物质含量的方法。特点：1.灵敏度高。（10-3~10-6mol/L)

2.准确度较高。（2～10％）3.操作简便、测定快。4.应用广泛。目视比色法分光光度法§8.2

比色法和分光光度法8.2.1目视比色法(VisualColorimetry)

直接用眼睛观察、比较溶液颜色深浅来测定物质含量的方法。仪器：比色管。方法：

1.配制一系列不同浓度体积一定的标准有色溶液。

2.取一定体积水样，加入与标准溶液同样试剂，稀释至同样体积。

3.从比色管口向下观察水样与标准溶液颜色深浅。测定条件：比色管要成套的。测定原理：优点：操作简便、仪器简单。灵敏度较高（液层较厚）缺点：标准溶液不能久存。准确度不太高。5~20%。

用分光光度计来进行比色分析的方法1.特点：⑴.提高了准确度和灵敏度。（2～5％）

⑵.测量范围扩大到紫外和红外光区。

⑶.可选择任意波长的单色光。2.分光光度计种类：可见分光光度计360～800nm

紫外可见分光光度计200～1000nm

红外分光光度计760～400000nm8.2.2分光光度法(Spectrophotometry)8.2.3紫外－可见分光光度计光学系统和测量系统1.光源：钨灯(可见光)或氢灯(紫外光)、透镜、反射镜。3.吸收系统：吸收池：成套比色皿(玻璃或石英)、比色槽。光栏（调节光量）4.检测系统：光闸、光电管(光信号转为电信号)、放大器

(放大电信号)、检流计(刻度或数显，显示A或T)。2.分光系统：棱镜或光栅（玻璃或石英,分光）、狭缝（截取单色光）、准直镜（角度可调）。8.2.4分光光度法测量条件的选择选择入射光的波长“最大吸收原则”……选λmax为工作波长。“吸收最大、干扰最小”……若λmax处有干扰，选灵敏度稍低但能避免干扰处波长。控制吸光度范围：A=0.2~0.8（∵A=ε·C·L）

方法：①定量调整被测组分浓度。

②选不同厚度的比色皿。选择适当的参比液（空白溶液）Aλ(nm)λmaxλ干扰物质§8.3显色反应及其影响因素8.3.1显色反应氧化还原反应：例络合反应：例显色反应条件选择性好灵敏度高组成恒定，化学性质稳定。有色化合物与显色剂颜色差别要大R—显色剂；MR—有色物质。8.3.2显色剂无机显色剂：在组成恒定、稳定性、选择性、灵敏度上不能满足要求。有机显色剂：一般形成稳定的螯合物，选择性、灵敏度都较高。8.3.3多元络合物由3种及3种以上组分形成的络合物。

①选择性更好；

②灵敏度更高；

③稳定性更强。8.3.4影响显色反应的因素显色剂的用量（通过试验确定）ACR①c1c2②c1c2③c1固定M的浓度和其它条件，作A-CR曲线：①

：在c1~c2之间选择显色剂用量。②:在c1~c2之间选择显色剂用量。③：严格控制显色剂的用量。[H+]的影响ApHpH1pH2HRH+（1）显色剂的酸效应有些显色剂：[H+]增加，[R]降低，平衡左移。（2）[H+]改变对显色剂颜色的影响有些显色剂具有酸碱指示剂的性质，不同[H+]下具有不同颜色。（3）[H+]对M离子状态的影响有的M易水解沉淀或生成羟基配离子，影响M参加主反应。M(OH)n…OH-（4）[H+]对MR组成的影响一般通过实验确定pH范围，用缓冲溶液控制pH值。显色温度：一般室温，也有需加热。溶剂有的有机溶剂可以降低MR的离解度，提高显色灵敏度；有的有机溶剂可以增加MR的溶解度，可以用萃取的方法增加测定的灵敏度。干扰离子影响消除方法：在显色后t1~t2间完成吸光度的测定Att1t24.显色时间（通过试验确定）（1）控制溶液pH值；（2）加掩蔽剂；（3）改变干扰离子的状态；（4）选择适当的参比液；（5）分离干扰离子。8.4.1标准曲线法取5～10个不同量的标准溶液，加显色剂和其它试剂，稀释至一定体积→标准有色溶液，在选定波长下测A标。作标准曲线A标-C标换算成水样的浓度。§8.4吸收光谱法的定量分析方法ACAXCX一定体积的水样加同样的显色剂和其它试剂，稀释至一定体积,在选定波长下测AX。在曲线上找出与AX相对应的CX。要求：1.严格符合朗伯－比尔定律。2.待测液浓度与标准溶液浓度相近。8.4.2标准对照法标准溶液水样显色剂其它试剂测吸光度λmaxA标Ax8.4.3

最小二乘法（回归分析法）当L一定时，A与C呈直线关系，假设为：

C=aA+bAAn…A2A1CCn…C2C1C与A之间的线性关系的密切程度用相关系数γ衡量：用一系列不同浓度的标准溶液测A：水样显色后测A，带入直线方程求C。8.6.1天然水中铁的测定（邻二氮菲分光光度法）铁含量高使水体混浊：测定原理：1.测总铁：

水样中加盐酸并加热，冷却后加入盐酸羟胺。§8.6吸收光谱法的应用加入邻二氮菲显色：2.测亚铁：

不加盐酸加热，不加盐酸羟胺，其余与总铁相同。测量条件及注意事项：

1.测定的pH=2~9，一般用醋酸缓冲液控制pH值4~5。2.显色后可稳定6个月。

3.最低检出：0.03mg/L。含铁大于5mg/L时需预先将水样稀释。

4.有关离子干扰，可用相应的方法消除。

5.用标准曲线法8.6.2水中氮素化合物及总氮的测定天然水中氮的主要存在形式：

有机态氮氨氮亚硝酸盐氮硝酸盐氮凯氏氮凯氏氮用后述方法测氨氮。氨氮（NH3、NH4+)：……纳氏试剂光度法预处理：水样在一定条件下蒸馏或混凝过滤。显色：加纳氏试剂λmax＝420nm，最低检出：0.025mg/L可用标准曲线法或目视比色法。亚硝酸盐氮（NO2－）水样在pH=1.9~3.0时加入对氨基苯磺酸和盐酸α萘乙二胺：λmax＝540nm，最低检出：0.003mg/L用标准曲线法。红色染料酚二磺酸比色法

制备酚二磺酸：取水样蒸干后加酚二磺酸：硝酸盐氮（NO3－）加浓氨水显色：黄色化合物λmax＝410nm，最低检出：0.02mg/L用标准曲线法。紫外分光光度法（标准曲线法）

NO3－在波长