第六章分光光度法

第六章分光光度法第1页，共15页，2023年，2月20日，星期三6.1吸光光度法基本原理吸收光谱产生的原因光:一种电磁波

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，就会吸收光子第2页，共15页，2023年，2月20日，星期三I.跃迁类型

价电子跃迁：σ→σ*,π→π*;n→σ*,n→π*

E(h)顺序:n→π*<π→π*<n→σ*<σ→σ*电荷迁移跃迁

i.配体→金属电荷转移ii.金属→配体电荷转移iii.金属→金属电荷转移有机化合物的生色原理II.生色团和助色团

生色团：含有π→π*跃迁的不饱和基团助色团:

含非键电子的杂原子基团。如-NH2,-OH,-CH3…

与生色团相连时，会使吸收峰红移，吸收强度增强III.吸收光谱与分子结构：红移和紫移（蓝移）共轭体系大小、助色团、空间位阻、溶剂性质…第3页，共15页，2023年，2月20日，星期三一些基本名词和概念

吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的 强度大小

最大吸收波长lmax：光吸收最大处的波长物质的颜色吸收光颜色波长范围(λ,nm)黄绿黄橙红紫红紫蓝绿蓝蓝绿紫蓝绿蓝蓝绿绿黄绿黄橙红400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-750物质的颜色和其吸收光波长互补色第4页，共15页，2023年，2月20日，星期三

朗伯定律：光的吸收与溶液层的厚度成正比比尔定律：光的吸收与溶液浓度成正比6.2朗伯－比尔定律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的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系－－－朗伯比尔定律－－－光的吸收定律A＝lg（1/T）=Kbc其中，K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度第5页，共15页，2023年，2月20日，星期三摩尔吸光系数e

A=KbcA=ebc单位：(L•mol-1•cm-1)

吸光物质的吸光能力灵敏度表示方法桑德尔(sandell)灵敏度：S当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位：ug/cm2

S=M/e

第6页，共15页，2023年，2月20日，星期三吸光度的加和性A1=ebc1A2=ebc2A=ebc1+ebc2

根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定第7页，共15页，2023年，2月20日，星期三6.3吸光光度法的仪器装置光源单色器样品池检测器读出系统常用光源：钨灯，氙灯样品池（比色皿）玻璃比色皿－－可见光区石英比色皿－－紫外光区

检测器：光电管，光电倍增管，光二极管阵列单色器：棱镜、光栅第8页，共15页，2023年，2月20日，星期三

直接检测法间接检测法

没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定－－－－显色反应

6.4吸光光度法的建立及条件优化1.选择显色反应：配位反应，氧化还原反应，反应物和产物有明 显的颜色差别（对比度λ大）2.选择显色剂：无机显色剂、有机显色剂、多元络合显色剂3.优化显色反应条件:介质及pH值、显色剂用量、显色时间和温度4.选择检测波长：“吸收最大，干扰最小”原则5.选择合适的浓度：A＝0.2~0.86.选择参比溶液:试样空白、试剂空白、褪色空白7.建立标准曲线测量条件选择第9页，共15页，2023年，2月20日，星期三对朗伯－比尔定律的偏移非单色光引起的偏移物理化学因素：非均匀介质及化学反应吸光度测量的误差

吸光度标尺刻度不均匀

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%

误差的计算dc/c=dA/A=dT/TlnT＝0.434dT/TlgT

6.5吸光光度法的误差第10页，共15页，2023年，2月20日，星期三1.示差吸光光度法目的：提高光度分析的准确度和精密度

解决高（低）浓度组分（i.e.A在0.2~0.8以外）问题分类：高吸光度差示法、低吸光度差示法、精密差示吸光度法特点：以标准溶液作空白原理：A相对=A=

bcx-

bc0=×b×

c准确度：读数标尺扩展，相对误差减少，c0愈接近cx，准确度提高愈显著6.6常用的吸光光度法2.双波长吸光光度法目的：解决浑浊样品光度分析消除背景吸收的干扰多组分同时检测原理：A=Al1-Al2=（l1-l2）bc波长对的选择：a.等吸光度点法，b.系数倍率法，3.导数吸光光度法第11页，共15页，2023年，2月20日，星期三在510nm波长处，2cm比色皿，测定0.0010％（w/v）某一有色络合物溶液，测得透光率T为0.420，已知ε＝2.50×103L·mol-1·cm-1，试求该有色络合物的摩尔质量。

例题解：已知T为0.420，根据A=－lgT计算吸光度A=－lg0.420=0.377根据A=εbc计算有色络合物溶液浓度c=A/εb=0.377/(2.5×103×2)＝7.54×10-5(mol/L)根据有色络合物溶液0.0010％浓度，一升该有色络合物溶液中有色络合物质量为1000×0.0010％＝1.00×10-2（g）有色络合物摩尔质量为M＝m/c=(1.00×-2)/(7.54×10-5)＝132.6（g/mol）

第12页，共15页，2023年，2月20日，星期三用双环己酮测定浓度为25.0微克/25ml的Cu2+溶液，波长600nm,吸收池2cm,测得T%=50.1，求摩尔吸光系数ε和桑德尔灵敏度S。

例题解：用百分透光率计算溶液吸光度A＝-lgT=-lg0.501＝0.300求Cu2+溶液浓度，c=(25.0×10-6×103)/50＝5.00×10-4（g·L-1）根据公式A=εbc求ε，ε＝A/bc=0.300/(2×5.00×10-4/63.55)=1.91×104（L·mol-1·cm-1）S=M/ε=63.55/（1.91×104）＝3.78×10-3（μg·cm-2）第13页，共15页，2023年，2月20日，星期三某钢含镍约0.12％，用丁二酮肟光度法测定。试样溶液转入100ml容量瓶中，在适宜条件下显色，定容，1cm比色皿，在470nm测定，要求测量误差最小，应该称取试样多少克？ε＝1.3×104（L·mol-1·cm-1），MNi=58.69解：根据光度测量误差公式可知：当吸光度A＝0.434时，误差最小，已知b=1,ε＝1.3×104，根据A=εbcc=A/εb＝0.434/（1.3×104×1）＝3.34×10-5(mol/L)100ml有色溶液中Ni的含量为m=cVM＝3.34×10-5×100×10-3×58.69＝1.96×10-4(g)已知某钢含镍约0.12％，则应称取试样质量为：(1.96×10-4/ms)×100=0.12ms=0.16g第14页，共15页，2023年，2月20日，星期三用卟啉类显色剂光度法测定Cu2+，ε＝2.00×105L·mol-1·cm-1。试液中Cu2+浓度在5.0×10-7～5.0×10-6mol/L范围内，使用1cm比色皿进行测定，吸光度和透光率的范围如何？若光度计的透光率读数误差ΔT为0.005，可能引起的浓度测量相对误差为多少？解：已知ε＝2.00×105L·mol-1·cm-1,b=1cm根据A=εbc计算吸光度范围，A1=2.00×105×1×5.0×10-7＝0.100A2=2.00×105×1×5.0×10-6＝1.00根据公式A=-lgT计算透光率T1=10-0.100=0.794T