第十三讲-分光光度

吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光度法，属于分子吸取光谱分析方法基于外层电子跃迁7.1概述吸取光谱放射光谱散射光谱分子光谱原子光谱7.2吸光光度法基本原理一、吸取光谱产生的缘由光谱名称波长范围X射线0.1~10nm远紫外光10~200nm近紫外光200~400nm可见光400~750nm近红外光0.75~2.5um中红外光2.5~5.0um远红外光5.0~1000um微波0.1~100cm无线电波1～1000m当光子的能量与分子的E匹配时，就会吸取光子E=hu=hc/l光:一种电磁波,波粒二象性单色光：具有相同能量(相同波长)的光.混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起。/nm颜色互补光400～450紫黄绿450～480蓝黄480～490绿蓝橙490～500蓝绿红500～560绿红紫560～580黄绿紫580～610黄蓝610～650橙绿蓝650～760红蓝绿二、物质颜色和其吸取光关系例如：CuSO4溶液4吸收黄光透过蓝光白光→人眼CuSO4试验证明：CuSO4溶液浓度越高，对黄色光的吸取越多，表现为透过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深。吸取光谱曲线：物质在不同波长下吸取光的强度大小A～l关系最大吸取波长lmax：光吸取最大处的波长三、一些基本名词和概念lmax对比度(Δl):络合物最大吸取波长(lMRmax)与试剂最大吸取波(lRmax)之差ΔlCr2O72-、MnO4-的吸取光谱300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350原子光谱为线光谱分子光谱为带光谱电子跃迁能级分子振动能级分子转动能级不同物质吸取光谱的形态以及max不同——定性分析的基础同一物质，浓度不同时，吸取光谱的形态相同，Amax不同——定量分析的基础8四、朗伯-比尔定律I0=Ir+It+IaI0=It+IaI0IrItIaT=It/I0,

T:透射比或透光度

A=lg(I0/It)＝lg(1/T),

A:吸光度朗伯定律:(1760)A=lg(I0/It)=k1b当入射光的,吸光物质的c确定时,溶液的吸光度A与液层厚度b成正比.比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c 当入射光的,液层厚度b确定时,溶液的吸光度A与吸光物质的c成正比.当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液中吸光质点的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系－－－朗伯比尔定律－－－光吸取定律数学表达：A＝lg(1/T)=Kbc其中，A:吸光度，T:透射比，K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度留意：平行单色光均相介质无放射、散射或光化学反应稀溶液吸光度A、透射比T与浓度c

的关系12AT(%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100

80

60

40

20灵敏度表示方法摩尔吸光系数eA=e

bcA=Kbcc:mol/Lε

表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。单位：

(L•mol-1•cm-1)

c:g/LA=abca:吸光系数溶液浓度的测定A＝bc工作曲线法(校准曲线)朗伯-比尔定律的分析应用01.02.03.04.0c(mg/mL)A。。。。*0.800.600.400.200.00Axcx标准比较法：As=bcs（标准样品)Ax=bcx（待测样品)

留意:用比较法测定时，所用标准溶液浓度应与待测溶液的浓度相接近，且试验条件应相同。15五、吸光度的加和性与吸光度的测量16

A=A1+A2+…+An用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消退了吸取池对光的吸取、反射，溶剂、试剂对光的吸取等。便利、灵敏，但精确度差，常用于限界分析。177.3分析方法和仪器一、目视比色法观察方向空白c1c2c3c4二、光电比色法光电比色计结构示意图通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)滤光片吸取滤光片：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波长的光均被吸取。选择滤光片的原则：滤光片透光率最大的光是溶液吸取最大的光,即滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补。三、分光光度法和分光光度计20通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光，波长可调,故选择性好,精确度高。光源单色器样品池检测器读出系统1.分光光度计的基本原件常用光源光源波长范围(nm)适用于氢灯185~375紫外氘灯185~400紫外钨灯320~2500可见，近红外卤钨灯250~2000紫外，可见，近红外氙灯180~1000紫外、可见（荧光）能斯特灯1000~3500红外空心阴极灯特有原子光谱激光光源特有各种谱学手段氙灯氢灯钨灯单色器作用:产生单色光常用的单色器：棱镜和光栅样品池（比色皿）

厚度(光程):0.5,1,2,3,5…cm

材质：玻璃比色皿－－可见光区石英比色皿－－可见、紫外光区检测器

作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号常用检测器：光电管光电倍增管光二极管阵列光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧化铯为红敏，适用625－1000nm波长；阴极表面涂锑和铯为紫敏，适用200－625nm波长1)单光束分光光度计2.分光光度计的基本类型0.575光源单色器吸收池检测器显示2)双光束分光光度计26双光束型可以消退光源强度变更的影响。比值光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器多通道仪器（MultichannelInstruments）光电二极管阵列(通常具有316个硅二极管)photodiodearrays(PDAs)

同时测量200～820nm范围内的整个光谱,比单个检测器快316倍,信噪比增加3161/2倍.

273)其他类型分光光度计纤维光度计将光度计放入样品中,原位测量.对环境和过程监测特别重要.7.4显色反应及影响因素要求：a.选择性好b.灵敏度高(ε>104)c.产物的化学组成稳定d.化学性质稳定e.反应和产物有明显的颜色差别(l>60nm)没有颜色的化合物，须要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定－－显色反应一、

显色反应二、

显色反应的影响因素（显色反应条件）a溶液酸度（pH值及缓冲溶液）影响显色剂的平衡浓度及颜色，变更Δl影响待测离子的存在状态，防止沉淀影响络合物组成形式pHλmax(nm)形式pHλmax(nm)H4L+1.2462-465Sn4+1.0530H3L4.8-5.2462,490Ga3+5.0550H2L-8.4-9.0512HL2-11.4-12.0532-538pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响b显色剂的用量稍过量，处于平台区c显色反应时间针对不同显色反应确定显示时间显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定d显色反应温度加热可加快反应速度，但易导致很多显色剂或产物分解e溶剂f干扰离子

有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率消退共存离子干扰的方法：提高酸度，加入隐藏剂，变更价态选择合适参比褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消退锆、镍、钴干扰)选择适当波长（一）、无机显色剂钼酸铵法(测P、Si、W)，过氧化氢法(测V5＋、Ti4＋)（二）有机显色剂（主要运用）1、O，O给电子螯合剂：铬天菁S（CAS）、苯基荧光酮（PF）2、O，N给电子螯合剂：偶氮胂III等三、分光光度法常用的显色剂3、N，N给电子基团：邻二氮杂菲（测Fe）等4、带含硫基团的螯合剂：双硫腙（测Cu、Pb、Zn、Cd、Hg等）7.5光度分析法的设计a选择合适的入射光波长，无干扰时选择最大吸收峰波长max。b确定线性区间。c限制吸光度读数范围在0.2~0.8之间。d选择适当的参比溶液进行测量。7.6吸光光度法的误差非单色光引起的偏移物理化学因素：非匀整介质及化学反应吸光度测量的误差对朗伯-比尔定律的偏移一、非单色光引起的偏移复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。非匀整介质胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测吸光度增加，导致线性关系上弯二、物理化学因素离解、缔合、异构等如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H++2CrO42-PAR的偶氮－醌腙式化学反应吸光度标尺刻度不匀整三、吸光度测量的误差A＝0.434

，T＝36.8%

时，测量的相对误差最小A=0.2~0.8,T=15~65%，相对误差<4%

dc/c=dA/A=dT/TlnTEr=dc/c×100％=dA/A×100％=dT/TlnT×100％测量误差公式推导:dA=d(－lgT)=d(－0.434lnT)=－0.434dT/T39A=－

lgT

TlgT最大时，即(TlgT)′=0时误差最小,

算得lgT=－

0.434,

T=36.8%,A=0.434401086420204060800.70.40.20.1AT%Er(36.8)0.434浓度测量的相对误差与T(或A)的关系实际工作中，应限制T在15～65％,A在0.2～0.8之间实际工作中为使测量的浓度相对误差较小，吸光度A限制在0.2~0.8之间。措施：通过富集、稀释和增减比色皿长度，使测量的吸光度范围在0.2~0.8之间。7.7吸光光度法的应用一、单一组分测定1)金属离子:Fe-Ssal,Ni-丁二酮肟2)蛋白质测定—溴甲酚绿、考马司亮蓝等3)氨基酸测定—茚三酮(紫色化合物)4)水质检测:NH4+、NO2-、Mn2+、Fe2+、Hg2+5)药物含量测定—比吸光系数定量；荷移光谱法测定。二、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y.b)在1处测组分x;在2处测总吸取,扣除x吸取,可求y.c)x,y组分不能干脆测定 A1=exl1bcx+eyl1bcy(在1处测得A1) A2=exl2bcx+eyl2bcy(在2处测得A2)三、高浓度溶液的示差光度法测定标准溶液：cs待测溶液：cx

cx>csAx=abcx

As=abcs

ΔA=ab(cx–cs)=abΔc操作以cs（浓度低于未知溶液）为参比溶液，调整T=100%(A=0);测定一系列浓度高于cs的标准溶液的吸光度A(即ΔA）；以ΔA～Δc作工作曲线；测定未知溶液的吸光度Ax（即ΔAx）；cx=cs+Δc原理:参比溶液与未知溶液透光度的比值恒定示差法提高精确度的实质常规法TxT051050100

落在测量误差较大的范围T051050100TrTsTs

落在测量误差较小的范围结论：示差法通过提高测量的精确度提高了方法的精确度示差法四、光度滴定47NaOH滴定对硝基酚pKa=7.15

间硝基酚pKa=8.39pKa=1.24V1V2V(NaOH)/mL对硝基酚间硝基酚酸形均无色.碱形均黄色典型的光度滴定曲线48依据滴定过程中溶液吸光度变更来确定终点的滴定分析方法。Vsp滴定剂吸收Vsp被滴物吸收Vsp滴定剂与待测物均吸收Vsp产物吸收五、络合物组成的测定1.摩尔比法:固定cM,变更cR1:13:1c(R)/c(M)A1.02.03,0

2.等摩尔连续变更法:M:R=1:10.50.33