第十二章吸光光度分析法

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第12章吸光光度分析法主要内容:一、吸光光度法的基本原理

光的基本性质物质对光的吸收溶液的吸光定律二、显色反应与分析条件的选择三、吸光分析法的方法与仪器简介四、吸光光度法应用简介---单组分的测定目视比色法

光电比色法2023/2/6第2页12.1.1光的基本性质吸光光度法

是基于被测物质的分子对光具有选择吸收的特性而建立的分析方法。光的电磁波性质射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光12.1吸光光度法的基本原理2023/2/6第3页光的波粒二象性波动性粒子性E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光电效应E：光子的能量（J,焦耳）：光子的频率（Hz,赫兹）：光子的波长（cm）c：光速（2.99791010cm.s-1）h：Plank常数（6.625610-34J.s焦耳.秒）2023/2/6第4页单色光、复合光、光的互补单色光复合光光的互补单一波长的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。紫红绿紫黄蓝橙红蓝绿2023/2/6第5页12.1.2物质对光的吸收物质的颜色与光的关系完全吸收完全透过吸收橙色光光谱示意表观现象示意复合光2023/2/6第6页吸收光谱:光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的性质及光的性质有关。物质对光的吸收：物质对光的吸收满足Plank条件：S2S1S0S3E2E0E1E3h2023/2/6第7页定性分析与定量分析的基础定性分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收ABA在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。AC增大2023/2/6第8页12.1.3溶液的吸光定律1.透光率

（透射比）Transmittance定义：透过光强度与入射光强度的比值。T取值为0.0%

~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It2023/2/6第9页2.吸光度(A)与透光率

AbsorbanceandtransmittanceT：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%2023/2/6第10页K：比例常数入射光波长物质的性质温度c：mol/Lc：g/L取值与浓度的单位相关K摩尔吸光系数，L·mol–1·cm-1Ka吸光系数，L·g–1·cm-1c:g/100mLK比吸光系数2023/2/6第11页朗伯-比耳定律:

当一束单色光通过均匀的非散射的溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度c和液层的厚度b的乘积成正比。A：吸光度

c：溶液的浓度mol·L-1

b：液层的厚度cm：摩尔吸光系数L·mol-1·cm-12023/2/6第12页朗伯-比耳定律的适用条件:必须使用单色光为入射光溶液必须为稀溶液朗伯-比耳定律能够用于彼此不相互作用的多组分溶液，它们的吸光度具有加合性。朗伯-比耳定律对紫外光、可见光、红外光都适用。2023/2/6第13页§12–2显色反应与测量条件的选择一、显色反应

在进行吸光光度分析时，有些待测物质本身有颜色，如KMnO4、K2Cr2O7等可直接进行测定。但大多数物质本身没有颜色或颜色太浅，如PO43-(无色)、FeCl3(淡黄色)，故测定时需要加入适当的试剂与被测离子反应生成有色化合物再进行测定。显色反应：将试样中待测组分转变为有色化合物的反应称为显色反应。显色剂：在一定条件下能与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。2023/2/6第14页光度分析中应用较多的是有机显色剂。有机显色剂一般含有生色团和助色团。生色团：是某些含不饱和键的基团。

如:偶氮基、羰基、亚硝基、硝基等。

助色团：是某些含孤对电子的基团。

－NH2，－OH，－X

孤对电子－N＝N－－N＝O

C=O2023/2/6第15页常见的有机显色剂1.磺基水杨酸常用于Fe3+的测定2.邻二氮菲

直接在pH=3～9时与Fe2+生成红色螯合物，用于铁的测定。2023/2/6第16页二、对显色反应的要求⒈灵敏度要高：

吸光光度法一般用于微量组分的测定，因此应选择灵敏度高的显色反应。一般要求生成的有色物质摩尔吸光系数ε应大于104。⒉选择性高：

所选显色剂最好只与被测组分发生显色反应，颜色明显。实际工作中应选用干扰少或干扰易消除的显色剂。⒊有色化合物组成要固定：

这样被测物质与有色化合物之间才有定量关系。如测定Fe3+时，常用磺基水杨酸作显色剂，而不用SCN-作显色剂。2023/2/6第17页⒋有色化合物稳定性要高：

有色化合物的化学性质应足够稳定，至少应保证在测量过程中其吸光度保持不变。

⒌

有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大：

有色化合物与显色剂对光的吸收要有明显区别。一般要求两者最大吸收波长之差λ大于60nm。⒍显色反应的条件要容易控制

如果反应条件过于严格难于控制，则测定结果的精密度和准确度均较差。2023/2/6第18页三、显色反应条件的选择

⒈显色剂用量（浓度、pH一定条件下）

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⒉溶液的酸度（被测物质和显色剂浓度一定）

pHpH1<pH<pH22023/2/6第20页⒊显色时间⒋显色温度T1(℃)T2(℃)t(min)A2023/2/6第21页四、测量条件的选择⑴测量波长的选择

应根据被测物质的吸收光谱曲线来进行选择，选择的原则是“吸收最大，干扰最小”。⑵吸光度范围的选择测量的相对误差小于4%，读数误差为1%时，透光率应在65%～15%，即吸光度在0.2～0.8之间。若吸光度不在此范围，可通过以下方法调节吸光度：改变称样量稀释溶液选择不同厚度的比色杯2023/2/6第22页⑶参比溶液的选择在测量吸光度时，首先要利用参比溶液调节仪器的透光率为100%（吸光度为零），其目的在于扣除由于比色皿、试剂、显色剂和溶液中其他组分对入射光吸收和反射带来的误差，使测定的吸光度能真实反映待测物质的浓度。

选择参比溶液的原则：

待测溶液的吸光度与参比溶液的吸光度之差是待测组分的真实吸光度。

2023/2/6第23页可按以下情况选择参比溶液：当试液、试剂、显色剂均无色时，可选蒸馏水作参比溶液。

当显色剂和试剂无色，试液中其他离子有色时，可选试液作参比溶液。当显色剂或试剂有色，试液无色时，可选空白溶液（仅不加试液，其他反应条件相同的溶液）作参比溶液。

2023/2/6第24页12.3.1吸光分析的几种方法目视比色法标准系列未知样品特点利用自然光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）不可分辨多组分方法简便12.3吸光分析法的方法与仪器简介标准系列2023/2/6第25页光电比色法分光光度法（紫外-可见分光光度法）UV-VIS0.575光源单色器吸收池检测器显示I0It参比样品入射光I0透射光It请注意与定义比较未考虑吸收池和溶剂对光子的作用2023/2/6第26页单波长单光束分光光度计0.575光源单色器吸收池检测器显示2023/2/6第27页单波长双光束分光光度计比值光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器2023/2/6第28页12.3.2吸光分析法的仪器简介紫外-可见分光光度计组件

光源单色器样品池检测器信号输出氢灯,氘灯,185~350nm;卤钨灯,340~2500nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光棱镜玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm光栅平面透射光栅，反射光栅玻璃，光学玻璃，石英作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）表头、记录仪、屏幕、数字显示2023/2/6第29页2023/2/6第30页

(1)工作曲线法

配制一系列标准溶液，在相同条件下比色测定吸光度A，以A为纵坐标、浓度为横坐标作图可得一条曲线，这条曲线叫工作曲线或标准曲线，再用同法配制试样液，同样条件下测其吸光度，据吸光度A值在工作曲线上查出试样液的浓度，这种方法叫工作曲线法。COA标准溶液未知样浓度c1c2c3c4c5c6cx吸光度A1A2A3A4A5A6Ax12.4吸光光度法应用简介单组分的测定纯物质或共存物质不干扰2023/2/6第31页(2)比较法

在相同条件下测一标准溶液和试样溶液的吸光度A，则两溶液的浓度之比就等于吸光度之比，

Cs/Cx=As/Ax

Cx=CsAx/As

未知样OCA

一般要求Cs与Cx相近，这样可避免产生较大的测量误差。2023/2/6第32页

考试范围光的吸收定律及其有关计算。显色条件和光度测量条件的选择方法光度分析法注意事项和主要步骤。2023/2/6第33页要点:1、Plank条件2、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。3、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比吸光定律c：mol/L摩尔吸光系数，L·mol–1·cm-1Kc：g/LKa吸光系