分光光度法应用的发展

分光光度法应用的发展第1页，共26页，2023年，2月20日，星期日2.6.1高含量组分的测定——差示分光光度法第2页，共26页，2023年，2月20日，星期日差示分光光度法（1）普通的分光光度法采用不含已显色被测组分的参比溶液，而差示分光光度法则使用一定浓度的经显色的被测液作参比溶液。例如：高吸光度差示法是用浓度比试样溶液稍低的标准溶液在同样条件下显色，用作参比溶液来调节T=100%。第3页，共26页，2023年，2月20日，星期日差示分光光度法（2）例：若普通的分光光度法测得试样的T=7.0%,配制一浓度稍低的标准溶液S,测得T=10.0%,二者之差为3%;用差示法时，以此标准溶液S来调节仪器令T=100%,再来测定试样X,可得T=70.0%,二者之差为30%。这样，差示法相当于把标尺扩大了10倍，测量读数的相对误差也就缩小了10倍。第4页，共26页，2023年，2月20日，星期日差示分光光度法（3）差示分光光度法的测定步骤：采用浓度为Cs的标准溶液为参比溶液;

2）测定一系列ΔC已知的标准溶液的相对吸光度(Ar)；

3）绘制Ar-ΔC工作曲线；

4）由测得试样溶液得相对吸光度Ar,x，即可从Ar－ΔC工作曲线上求出ΔC(5)根据Cx＝Cs+ΔC求出试样浓度Cx第5页，共26页，2023年，2月20日，星期日Vc2、差示法与普通法的比较的特点

例：(1)假设以空白溶液作参比时，浓度为Cs的标准溶液透光度Ts＝10％，浓度为Cx的试液的透光度Tx＝5％(如图)。(2)差示法用浓度为Cs的标准溶液作参比调节Tr＝100％，相当于仪器的读数标尺扩大了十倍。

图2－14差示光度法标尺扩大原理图

第6页，共26页，2023年，2月20日，星期日3、差示分光光度法(差示法)与普通法光度法的关系(1)差示法差示测定试液浓度(Cx)时，采用浓度稍低于试样的标准溶液(Cs)作参比溶液调节仪器透光度读数为100％(A=0)，再测定试样溶液的吸光度(Ar称为相对吸光度)，相对应的透光度(Tr)称为相对透光度。第7页，共26页，2023年，2月20日，星期日（2）普通光度法与差示法的关系普通光度法以纯溶剂或空白试剂作参比溶液，测得标准溶液及试液的吸光度分别为As和Ax，对应的透光度为Ts和Tx，根据比尔定律

Ax＝εbCx，As＝εbCsAr＝Ax－As＝εb(Cx-Cs)＝εbΔC

上式意义：在符合比尔定律测定浓度范围内，差示法测得的相对吸光度(Ar)与被测溶液和参比溶液的浓度差(Cx－Cs,即ΔC)或成正比，即可用于定量测定。此时试液的Tr,x＝50％，令读数落在适宜的范围内，提高了测定的准确度。

第8页，共26页，2023年，2月20日，星期日4、参比溶液浓度与测量误差的关系参比溶液浓度与测量误差的关系可用图2-15表示：图中A＝0.0为普通法的误差曲线,设仪器透光度读数的绝对误差ΔTr＝0.05％，

由图可见：随着参比溶液浓度的增加，即Ts减少，浓度相对误差也减小

,结果差示法测定的准确度可与重量法或滴定法接近。

图2－15不同浓度标准溶液作参比时的误差曲线

第9页，共26页，2023年，2月20日，星期日由图可知：1、高吸光度的参比溶液能降低测量误差，但是浓度越高，透过光线越弱，产生的光电流就越小，以至调节仪器的满标有困难。为此，要求仪器必须增强入射光的强度，或能增加光电流的放大倍数，以便在使用高吸光度参比溶液时，仍能调节仪器的满标度（T＝100％）。

图2－15不同浓度标准溶液作参比时的误差曲线

第10页，共26页，2023年，2月20日，星期日由图可知：2、差示法对仪器的灵敏度和稳定性提出了较高的要求。差示分光光度法校正曲线的线形关系往往受到破坏，测定范围小，这是实际工作中必须注意的。

图2－15不同浓度标准溶液作参比时的误差曲线

第11页，共26页，2023年，2月20日，星期日2.6.2多组分混合物的分析——计算数学分光光度法分光光度法可以不经分离而测定试液中两种以上组分。如果两种组分的吸收曲线彼此不相干扰，可方便地选择适当地波长进行测定，如果两种组分地吸收曲线相互干扰时，则可用解联立方程式的方法，求出各组分的含量。第12页，共26页，2023年，2月20日，星期日例：钢铁中Mn和Cr的测定:试样经过处理后，得到MnO4－和Cr2O72－。首先用KMnO4和KMnO标准溶液制作吸收曲线，如右图。

从图得知它们在可见光区的吸收峰分别是540nm和440nm

（KCr2O7标准溶液分别在吸收峰，但当波长小于425nm时，Fe3+会有强烈吸收，故不采用350nm吸收峰，而用440nm波长时的小吸收峰）。

图2－16KMnO4和K2Cr2O7的吸收曲线第13页，共26页，2023年，2月20日，星期日例：续（一）用KMnO4和KCr2O7标准溶液分别在波长540nm（λ1）和440nm（λ2）测定吸收光度，并根据ε＝A/bc计算KMnO4在λ1及λ2的摩尔吸光系数ε(λ1)、ε（λ2）和KCr2O7在λ1及λ2的摩尔吸光系数ε2(λ1)、ε2(λ2).再分别在波长λ1及λ2测定试液的总吸光度Aλ1和Aλ2。

图2－16KMnO4和K2Cr2O7的吸收曲线第14页，共26页，2023年，2月20日，星期日例：续（二）设试液中MnO4－和Cr2O72－浓度分别为c1及c2。根据吸光度加和原理，设b＝1cm，则有：将上式联立求解，则得下式：第15页，共26页，2023年，2月20日，星期日例：续（二）将上式联立求解，则得根据同样原理还可以扩展到三组分物质的分析，即在3个总的吸光度，从3个联立方程求解3个未知组分的浓度。第16页，共26页，2023年，2月20日，星期日2.6.3分光光度滴定法图2－17几种典型光度滴定曲线

利用分光光度计测量滴定过程中吸光度的变化，来确定终点的方法称为分光光度滴定法。由于滴定剂、待测物质和产物对光吸收的不同，因此光度滴定曲线有多种形状。如图：

第17页，共26页，2023年，2月20日，星期日几种典型光度滴定曲线待测物质对光吸收，滴定剂和产物都不吸收。滴定剂有吸收，待测物质和产物都不吸收。(c)产物有吸收，待测物质和滴定剂都不吸收。图2－17几种典型光度滴定曲线

第18页，共26页，2023年，2月20日，星期日几种典型光度滴定曲线（二）(d)待测物质和滴定剂都有吸收，产物不吸收。(e)滴定剂和产物有吸收，待测物质不吸收。(f)待测物质和产物都有吸收，而滴定剂不吸收。图2－17几种典型光度滴定曲线

第19页，共26页，2023年，2月20日，星期日分光光度滴定法如果滴定反应进行得完全，滴定曲线是由两条直线组成的，它们的交点就是终点。如果反应不完全，则在终点区域是曲线，这时必须延长两条曲线的直线部分使其相交求得终点。

第20页，共26页，2023年，2月20日，星期日分光光度滴定法（二）这种方法由于能测出化学计量点附近溶液颜色的微弱变化，并且由多次测量的数据来确定终点，因而有较高的精密度。其次，分光光度滴定只有参与滴定反应的有色杂质才干扰测定，如果有色不参与滴定，尽管它对测定波长光有吸收，也不会影响测定结果，因此分光光度滴定法有较好的选择性。同时，在滴定剂、待测物质或反应产物中，只要有一种对紫外及可见光有吸收，就可以进行光度滴定，这样就降低了对滴定反应的要求，是滴定分析获得更广泛应用。第21页，共26页，2023年，2月20日，星期日2.6.4双波长分光光度法双波长分光光度法是从光源发出的光线，分别经过两个可以调节的单色器得到两个不同的波长(λ1和λ2)的单色光，并利用旋光器RM使λ1和λ2光交替通过同一吸收池，测定二波长下吸光度差值ΔA，求得待测组分含量的方法。

其原理如下：

图2－18双波长分光光度法测定原理示意图第22页，共26页，2023年，2月20日，星期日原理：设在两个波长处都有背景吸收，吸光度为Ab，并且两道单色光的强度都相等于I0，则在两个波长位置，有下列关系：λ1和λ2一般相差很少，Ab可视为相等，固有：第23页，共26页，2023年，2月20日，星期日2.6.5导数分光光度法（一）根据吸收定律:若通过自动控制夹缝和自动电路调节，使I0在整个波长范围内保持恒定，dI0/dλ＝0，则由上式可以知道导数信号与浓度成正比，所以可以用于定量测定，称之为导数分光光度法。第24页，共26页，2023年，2月20日，星期日2.6.5导数分光光度法（二）如右图：表示了近似高斯曲线的单一吸收曲线和它的一至四阶导数曲线。导数光谱特别使用于痕量分析，重叠光谱的分离，吸收背景的消除，以及浑浊液、乳浊物的研究及鉴别。（a）是它们的基本光谱。（b）是它们的四阶导数光谱。图2－19吸收曲线及一至四阶导数曲线

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