分析化学吸光光度法

分析化学吸光光度法第1页，共48页，2023年，2月20日，星期日一概述吸光光度法:基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法。分类：根据物质所吸收光的波长范围不同，分为紫外、可见及红外分光光度法。基本方法：有色物质浓度~颜色深浅~吸收光程度通过比较颜色深浅（吸收光程度），测定物质的浓度。第2页，共48页，2023年，2月20日，星期日方法的评价适用面广快速、简便分析有色、无色、浅色物溶液状态、均质固态样品灵敏度高：浓度下限达10-5~10-6mol·L-1准确度高：相对误差通常为2~5％一概述用于化学平衡等的研究适用于分析半微量和微量的物质第3页，共48页，2023年，2月20日，星期日二

吸光光度法的基本原理1.可见光与颜色阳光棱镜连续光谱物质不连续光谱可见光区的划分:400450500550600650760λ/nm第4页，共48页，2023年，2月20日，星期日互补光的对应关系光的互补：蓝黄二吸光光度法的基本原理第5页，共48页，2023年，2月20日，星期日光谱示意表观现象示意2.物质对光的选择性吸收二吸光光度法的基本原理物质的颜色与光的关系复合光完全吸收完全透过吸收黄色光复合光第6页，共48页，2023年，2月20日，星期日（3）同一物质c不同时吸收曲线不同,λmax不变;（4）λmax有特征性，可作为定性依据。（1）同一物质对不同波长光的吸收程度不同;（2）每种物质都有一个最大吸收波长(λmax);信息：物质对光的选择性吸收及吸收曲线Ac1c2λmax二吸光光度法的基本原理第7页，共48页，2023年，2月20日，星期日三.光吸收定律Beer-Lambert定律Lambert定律:λ,c,T一定A∝光程距离(b)A∝物质的浓度c

-dI∝Idb-dI=k1Idb吸光度二吸光光度法的基本原理λ,b,T一定Beer定律:第8页，共48页，2023年，2月20日，星期日Beer-Lambert定律——光吸收定律A——吸光度Io——入射光强度a——吸光系数I——透射光强度b——光程距离c——浓度当一束平行单色光通过溶液时，溶液的吸光度A与溶液的c和b成正比。A∝bc当b一定时，A∝c，可以定量二吸光光度法的基本原理第9页，共48页，2023年，2月20日，星期日吸收光，A，物质浓度。注意:（1）物质不吸光，I=Io，A=0物质吸收部分光，I＜Io，A＞0（2）A具有加和性，A总=A1+A2+……+An（3）入射光的λ：可见光,紫外光,红外光（4）光吸收定律的应用条件稀溶液入射光为单色光二.吸光光度法的基本原理第10页，共48页，2023年，2月20日，星期日（5）也可以用透射光强度（透射率T%）表示T%的含义：物质不吸收光I=Io，T%

=100%物质吸收部分光，I＜Io，T%＜100%T%，物质的浓度。二.吸光光度法的基本原理第11页，共48页，2023年，2月20日，星期日（6）吸光系数的二种表示形式浓度为1g·L-1的溶液，在某波长时，用1cm的比色皿，所测得的吸光度浓度为1mol·L-1的溶液，在某波长时，用1cm的比色皿，所测得的吸光度吸光系数a摩尔吸光系数

意义单位L/g·cmL/mol·cmA=abcA=bc二.吸光光度法的基本原理第12页，共48页，2023年，2月20日，星期日（1）在数值上等于c=1mol·L-1、b=1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。是吸收物质在一定波长和溶剂下的特征常数。（2）不随c和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，故可作为定性鉴定的参数。摩尔吸收系数

的讨论二.吸光光度法的基本原理第13页，共48页，2023年，2月20日，星期日（3）是物质的吸光能力的度量。同一吸收物质在不同波长下的值不同。在λmax处的max表明了吸收物质最大限度的吸光能力，反映了测定可能达到的最大灵敏度。（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

=(6~10)×104：高灵敏=104~103：中等灵敏<103：不灵敏二.吸光光度法的基本原理第14页，共48页，2023年，2月20日，星期日例：已知含[Fe2+]=500μg/L的溶液，当用邻二氮杂菲为显色剂测定铁时，用2cm比色皿，在波长508nm处测得吸光度A为0.19。请计算铁的摩尔吸光系数。解：二.吸光光度法的基本原理第15页，共48页，2023年，2月20日，星期日4.偏离Beer-Lambert定律的原因

出现的现象：

Ac产生原因：1）单色光不纯在高浓度端，工作曲线呈弯曲状。A与c偏离线性现有仪器无法获得纯单色光，只能获得小范围的复合光。二.吸光光度法的基本原理第16页，共48页，2023年，2月20日，星期日按光吸收定律:IoIo1Io2I1I2I试样

若入射光包含λ1和λ2二种波长光,当照射试样后二.吸光光度法的基本原理第17页，共48页，2023年，2月20日，星期日讨论:当为纯单色光时，A总=ελ1bc当单色光不纯时，λ1=λ2ελ1=ελ2A总∝c线性破坏结论：单色光纯度越差，线性越差λ1=λ2ελ1=ελ2二.吸光光度法的基本原理第18页，共48页，2023年，2月20日，星期日21A1A2例1=2但A1》A20减少单色光不纯引起偏差方法———在max处测量在max处单色光不纯但ε2=0测量误差较小二.吸光光度法的基本原理第19页，共48页，2023年，2月20日，星期日2）溶液本身引起的偏差（1）若溶液浓度大于0.01mol·L-1时，粒子间的相互作用（2）溶液以胶体、乳浊、悬浮状态存在时，有反射、散射作用二.吸光光度法的基本原理第20页，共48页，2023年，2月20日，星期日例:(橙色)(黄色)λmax=450nmA总包括离解、缔合、生成新物质、形成异构体使原物质浓度改变吸光度值变化产生偏离pH，平衡移,（3）溶液内部的化学变化二.吸光光度法的基本原理第21页，共48页，2023年，2月20日，星期日分光光度法:仪器—分光光度计基本组成：光源单色器样品室显示器检测器三.仪器和方法第22页，共48页，2023年，2月20日，星期日＊光源(钨灯、氢灯、氘灯）能发射紫外光区或可见光谱区的连续光谱；足够的辐射强度、稳定性较好、使用寿命较长基本要求:常用的光源:可见光区:钨灯(辐射波长为320nm~2500nm)紫外区:氢灯、氘灯(辐射波长为185nm~400nm)三.仪器和方法第23页，共48页，2023年，2月20日，星期日＊单色器作用:将光源发射的复合光分解成单色光的光学系统（棱镜或光栅）三.仪器和方法组成:棱镜或光栅等色散元件及狭缝和透镜等第24页，共48页，2023年，2月20日，星期日棱镜分光三.仪器和方法入射狭缝：光源的光由此进入单色器准光装置：透镜或反射镜使入射光成为平行光束聚焦装置：将分光后的单色光聚焦至出口狭缝（透镜或凹面镜）色散元件：将复合光分解成单色光第25页，共48页，2023年，2月20日，星期日光栅分光原理三.仪器和方法

利用不同波长入射光产生干涉条纹的衍射角不同而将复合光分成单色光。第26页，共48页，2023年，2月20日，星期日＊样品室用于放置各种类型的吸收池(比色皿)和相应的池架附件三.仪器和方法比色皿厚度:0.5,1,2,3,…cm比色皿:石英池和玻璃池第27页，共48页，2023年，2月20日，星期日＊检测器作用:通过光电效应，使透过吸收池的光信号变成可测的电信号的装置。（光电管或光电倍增管）三.仪器和方法要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。(1)光电管(2)光电二极管阵列第28页，共48页，2023年，2月20日，星期日(1)光电管三.仪器和方法涂光敏材料光照光敏材料产生电子产生电流电压光强度大电流大第29页，共48页，2023年，2月20日，星期日(2)光电二极管阵列三.仪器和方法电容器充电电容器放电光照射再次充电测量周期电容器充电的电量每个二极管检测到的光子数目成正比光子数与光强度成正比。通过测量整个波长范围内光强的变化就可得到吸收光谱。第30页，共48页，2023年，2月20日，星期日＊显示器由检流计、数字显示、微机组成的自动控制和结果处理系统三.仪器和方法第31页，共48页，2023年，2月20日，星期日四、显色反应和显色条件的选择1.显色剂作用2.显色反应的选择3.影响显色反应的因素4.显色剂的分类第32页，共48页，2023年，2月20日，星期日1.作用无色或浅色试样有色物+显色剂比色显色反应配合反应氧化还原反应缩合反应重氮化—偶氮化反应四、显色反应和显色条件的选择第33页，共48页，2023年，2月20日，星期日2.显色反应的选择灵敏度高

=104－105(2)选择性好(3)有色物组成恒定，化学性质稳定(4)显色剂在测定波长处无明显吸收对比度=λmax有色物-λmax显色剂＞60nm四、显色反应和显色条件的选择第34页，共48页，2023年，2月20日，星期日3.影响显色反应的因素(1)显色剂用量根据吸光度A与显色剂浓度cR的关系来确定cR选择——引起A变化最小处的cR（即曲线平坦处）M+RMR四、显色反应和显色条件的选择第35页，共48页，2023年，2月20日，星期日例：Fe(ssal)+

紫红色pH=1.8~2.5pH=4~8Fe(ssal)-2

橙红色pH=8~11.5Fe(ssal)33-

黄色显色时间和温度由实验得出溶剂一般选择水作溶剂(2)显色溶液的pH值测定不同pH值下，显色溶液的吸光度A，以A为纵坐标，pH为横坐标，制图。选择曲线平坦处pH四、显色反应和显色条件的选择第36页，共48页，2023年，2月20日，星期日(3)共存离子的干扰可能存在的几种情况：本身有颜色

与显色剂反应生成有色物消除的方法：*加掩蔽剂（掩蔽剂不与被测离子反应，本身及反应产物不影响测定）*选择合适的显色反应条件*分离干扰离子

与显色剂与被测物生成更稳定的有色物共存离子四、显色反应和显色条件的选择第37页，共48页，2023年，2月20日，星期日显色剂的种类:无机显色剂过氧化氢钼酸铵硫氰酸盐等有机显色剂生色基团：偶氮基、硫羰基、亚硝基等助色基团：含胺基、羟基等

四、显色反应和显色条件的选择第38页，共48页，2023年，2月20日，星期日1.入射光波长的选择2.参比溶液的选择3.读数范围的选择五.测量条件的选择第39页，共48页，2023年，2月20日，星期日1.入射光波长的选择:一般选择最大吸收波长λmax若有干扰按实际情况而定波长选择适当，可提高灵敏度和准确性原则：吸收最大，干扰最小五.测量条件的选择第40页，共48页，2023年，2月20日，星期日2.参比溶液的选择（在测定波长处）溶剂空白试样空白试剂空白试样+掩蔽剂+显色剂无色无色无色有色无色无色无色略有略有试样显色剂其他试剂参比溶液有色有色其他组分有色五.测量条件的选择选择的原则选择的意义：扣除非待测组分的吸收，可获得被测定溶液真实的吸光度。第41页，共48页，2023年，2月20日，星期日3.读数范围的选择选择的原因:因为吸光度（透光度）刻度时的误差（A的标尺是对数标尺，刻度不均匀）。÷（εbc）浓度相对误差透光度读数绝对误差五.测量条件的选择第42页，共48页，2023年，2月20日，星期日结论：T%=10%~70%（A=1.0~0.15）不同透光度的相对误差（ΔT=1％）T%T%T%9520.8603.3203.29010.7502.9104.3805.6402.756.7704.0302.8122.0∴透光度T（A）的读数范围为：第43页，共48页，2023年，2月20日，星期日ΔT=1％由读数引起的浓度相对误差最小Tmin=36.8%Amin