分光光度法测定铁含量

分光光度法测定铁含量第一页，共五十六页，编辑于2023年，星期五概述紫外光、可见光检验是什么物质，测定物质的含量特点：速度快、仪器简单、操作简便、价格低廉第二页，共五十六页，编辑于2023年，星期五根据波长，电磁波中紫外区：200-400nm

可见光区：400-780nm单色光：同一波长的光称为单色光；复合光：不同波长的光组成的光称为复合光；可见光：凡是被肉眼感受到的光称为可见光；

波长范围为400-780nm一、光的基本性质第三页，共五十六页，编辑于2023年，星期五二、物质对光是选择性吸收的吸收黄色光反射蓝色光吸收绿色光透过紫色光固体液体互补色白光白光第四页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务一高锰酸钾溶液吸收曲线的测定第五页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务一高锰酸钾溶液吸收曲线的测定任何一种溶液，对不同波长的光的吸收程度都是不相等的。

做法：用不同波长的光依次透过高锰酸钾溶液，并测量高锰酸钾对不同波长的光的吸收程度（吸光度A），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，作图，得到高锰酸钾在测量波长范围内的吸收曲线。吸收曲线第六页，共五十六页，编辑于2023年，星期五2.细测：在500~550nm范围内，间隔5nm测一个点，绘制吸收曲线原则：先粗测再细测1.粗测：在400~720nm范围内，间隔20nm测一个点，绘制吸收曲线

选择500~550nm作为细测范围一、高锰酸钾吸收曲线的绘制方法波长λ/nm400440460480…520540560580720A波长λ/nm500505510515…530535540545550A高锰酸钾的最大吸收波长为520nm7第七页，共五十六页，编辑于2023年，星期五二、光谱吸收曲线的特征①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。但在同一波长处的吸光度随溶液浓度增加而增大，定量分析依据。图为KMnO4水溶液的吸收曲线第八页，共五十六页，编辑于2023年，星期五③不同物质吸收曲线特性（曲线形状、峰的数目，位置，强度）不同。可作为物质定性分析的依据。第九页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务二：认识紫外-可见分光光度计第十页，共五十六页，编辑于2023年，星期五仪器

紫外-可见分光光度计UV1801型第十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期五一、基本组成光源单色器吸收池检测器信号处理显示系统第十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期五1.光源（辐射源）（1）光源的要求：发射强度足够且稳定的连续光谱;光辐射强度随波长的变化小;有足够的使用寿命．常用类型：热辐射光源与气体放电光源第十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期五钨灯：波长范围：320~2500nm，可见光光谱工作温度：3000K（2）热辐射光源卤钨灯：在钨灯中加入卤化物提高白炽灯的使用寿命（3）气体放电光源氢弧灯（氢灯）：波长范围：160~375nm；氢气压力：0.2~5mmHg。氘灯：内充气为氘，辐射强度比起氢灯达3~5倍。721、722可见分光光度计光源第十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期五

作用：将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；⑤出射狭缝。2.单色器第十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期五3.吸收池（比色皿）（1）吸收池作用：盛放液态样品的器皿（3）规格：几mm-几cm，1cm（2）吸收池种类：玻璃，对紫外有吸收，可见光区

石英，可见及紫外光区（4）材料、光学特性、光程长度影响测量结果

吸收池要挑选配对，使它们的性能基本一致第十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期五4检测器（1）作用：光电转换元件

检测单色光通过溶液被吸收后透射光强度光信号转变为电信号

（2）种类：光电池、光电管和光电倍增管应用广泛硒电池、少用第十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期五信号处理及显示系统作用：放大信号并以适当的方式指示或记录检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。第十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期五国产721型、722型、751型、724型

0.575光源单色器吸收池检测器显示二.分光光度计仪器的光路走向第十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期五三、仪器的基本操作第二十页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务三高锰酸钾含量的测定第二十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期五实验：高锰酸钾吸收曲线的绘制结论：①最大吸收波长λmax=525nm（530nm）②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。但在同一波长处的吸光度随溶液浓度增加而增大，定量分析依据。图为KMnO4水溶液的吸收曲线问题：吸光度A与浓度C之间有什么关系？第二十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期五一、光吸收基本定律b1.吸收强度是否相同？2.吸收强度可用什么来表示？3.T的意义是什么？光强度：单位时间（1s）内照射在单位面积（1cm2）的上光能量。I表示。透射率：透过的光强度It与入射光强度I0之比，表示为：吸光度：物质对光的吸收程度

A

＝－lgT第二十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期五ItI0T=T：0.00%～100%。A：0.00～∞T↑，A↓；反之，T↓，A↑。I0ItA=-lgT=lg第二十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期五二、朗伯－比尔定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系：A=K1

b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系:A=K2

c二者的结合称为朗伯-比耳定律，其数学表达式为：A＝－lgT

＝－lg（It/I0)=kbc

第二十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期五朗伯－比尔定律：A：吸光度；K：比例常数；

b：吸收介质的厚度，一般以cm为单位；

c：吸光物质的浓度，单位可以是g/L或mol/L。A＝

kbc

光吸收定律表明什么？k？第二十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期五K-吸光系数K—吸光系数，液层厚度为1cm的单位浓度溶液，对一定波长光的吸光度k越大，表示该物质对光的吸收能力越强k

的两种表示方式：摩尔吸光系数ε质量吸光系数a(C单位为g/L)溶液以mol/L

为单位，K为摩尔吸光系数（ε），单位L·mol-1·cm-1，A=εbc第二十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期五例题某化合物的λmax=280nm，光线通过该化合物的1.0×10-5mol·L-1溶液时，透射率为50%（用2cm吸收池），求该化合物在280nm处的摩尔吸光系数。解：已知，

λmax=280nm，c=1.0×10-5mol·L-1，

T=50%，b=2cm第二十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期五则

A=-lgT=-lg0.5=0.301根据朗伯-比尔定律

A=ε·b·c

ε==0.301/（2×1.0×10-5

）

=1.51×104（L·mol-1·cm-1）Abc第二十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期五三、朗伯-比尔定律的适用范围不仅适用于紫外光、可见光，也适用于红外光，不仅适用于均匀非散射的液态样品，也适用于微粒分散均匀的固态或气态样品。应用吸收定律必须符合三个条件：（1）入射光为单色光；（2）被测样品必须是均匀介质；（3）吸收过程中，吸收物质之间不能发生相互作用。第三十页，共五十六页，编辑于2023年，星期五1.朗伯-比尔定律的偏移理论上A与c的关系应是一条通过原点的直线（截距为零），实际，有时非线性，有时不通过零点1.00.50AC正偏离负偏离第三十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期五2.产生偏离的因素1.吸收定律本身的局限性有限的定律，只有在稀溶液中才能成立。高浓通常C>0.01mol/L），电荷分布会相互影响，改变对特定辐射的吸收能力2.非单色入射光的影响

仪器造成3.溶液的化学因素

吸光物质因离解、缔合，形成新的化合物，改变了吸光物质浓度第三十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务三高锰酸钾含量的测定K虽为比例常数，但其数值与入射波长、物质的性质、溶液的温度、溶剂性质等因素有关A＝－lgT

＝－lg（It/I0)=

kbc

第三十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务三高锰酸钾含量的测定——工作曲线法测定高锰酸钾含量第三十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期五测定分析步骤可见光分光光度法测高锰酸钾操作步骤：1、准备8个洁净的25mL比色管；2、在6个比色管中各加入250.0μg·mL-1KMnO4标准溶液0.00ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00mL、5.00mL；另在2个比色管中各加入2.50mL未知试液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。3、用1cm吸收池，以试剂空白为参比溶液，在525nm下，测定并记录各溶液吸光度。第三十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期五溶液吸光度与浓度之间的关系0.001.002.003.004.00溶液标准1标准2标准3标准4标准5标准6样品浓度C/(μg·mL-1）0.0010.0020.0030.0040.0050.00Cx吸光度A0.0005.000.1560.3120.4650.6250.7120.793第三十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期五以吸光度A为纵坐标，浓度C为横坐标，绘制标准曲线，采用线性处理程序进行线性回归处理，得回归方程为：A=0.1579C+0.0028,相关系数r2=0.9998a，截距b，斜率相关系数，接近1线性好，>0.999Cx=(A-0.0028)/0.1579=(0.712-0.0028)/0.1579〓44.9μg·mL-1第三十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期五[例]在456nm处，用1cm吸收池测定显色的锌配合物标准溶液得到下列数据：要求：①绘制工作曲线；②求摩尔吸光系数；③求吸光度为0.260的未知试液的浓度。ρZn/μg·mL-12.004.006.008.0010.00A456nm0.1050.2050.3100.4150.515第三十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期五解:①绘制工作曲线如右图得

a=0.0516μg·mL-1·cm-1

=5.16×10-5g·L-1·cm-1

第三十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期五②根据朗伯-比尔定律

ε=aMε=5.16×10-5×MZn=5.16×10-5×65.39=3.37×10-3L·mol-1·cm-1③当A=0.260时,

ρ=0.260/0.0516=5.04(μg·mL-1)第四十页，共五十六页，编辑于2023年，星期五任务四：食盐中铁含量的测定第四十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期五测定分析步骤可见分光光度法测食盐中铁含量操作步骤：1、准备8个洁净的25mL比色管；2、在6支比色管中各加入20.0μg·mL-1铁标准溶液0.00、1.00、2.00、

3.00、4.00、5.00mL；在另2支比色管中加入3ml食盐溶液。3、加入2.5mL100g·L-1盐酸羟胺溶液，再分别加入5mL1.5g·L-1邻二氮菲，5mL1.0mol·L-1醋酸钠溶液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀，反应10分钟后测量；4、用1cm吸收池，以试剂空白为参比溶液，在510nm下，测定并记录各溶液吸光度。第四十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期五

加入各种溶剂后，溶液颜色有什么变化？为什么？取1支比色管加入3ml铁标准液，加入2.5mL100g·L-1盐酸羟胺溶液，再分别加入5mL1.5g·L-1邻二氮菲，5mL1.0mol·L-1醋酸钠溶液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。观察与思考实验操作加入邻二氮菲后，溶液变为橙色。为什么要加入盐酸羟胺、邻二氮菲、醋酸钠？第四十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期五可见分光光度法测食盐中铁含量1.加入盐酸羟胺的作用将三价铁还原至二价2.加入邻二氮菲的作用显色剂。在pH=2～9的范围内，邻二氮菲与二价铁生成稳定的桔红色配合物（（Fe(phen)3）2+），该配合物在510nm处有最大吸收3.加入醋酸钠的作用待测物体系pH值稳定4~6范围内第四十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期五在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与显色剂反应，使之生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物质的含量。

因此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。

为了使测定有较高的灵敏度和准确性，必须选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件。可见分光光度法测食盐中铁含量第四十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期五一、显色反应条件的选择1.显色剂及其用量的选择显色反应：将待测组分转化为有色物质显色剂：与待测组分形成有色物质的试剂a.显色剂的选择要求：（1）与待测离子显色反应的产物组成恒定、稳定性好、显色条件易于控制；

（2）产物有较强的吸收能力，即ε大；46第四十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期五

b.显色剂用量的选择固定被测组分浓度和其他条件，加入不同量的显色剂，分别测定吸光度A；绘制吸光度A与显色剂用量CR的关系曲线：CRabab47第四十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期五b、显色剂用量的选择

取6只洁净的50mL容量瓶，各加入10.00μg·mL-1铁标准溶液5.00mL，1mL100g·L-1盐酸羟胺溶液，摇匀。分别加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL1.5g·L-1邻二氮菲，5mL醋酸钠溶液，用蒸馏水稀至标线，摇匀。用2cm吸收池，以试剂空白溶液为参比溶液，在选定的波长下测定吸光度。CRabab×√√48第四十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期五二.反应的PH（显色反应的重要条件）同种金属离子与同种显色剂反应，生成的配合物配位数不同、颜色不同。如Fe3+与磺基水杨酸在不同pH条件下的配合物。pH对显色反应的影响：介质酸度解离程度显色反应完全程度49第四十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期五确定pH的方法：固定溶液中待测组分和显色剂浓度，改变溶液(缓冲溶液控制)的酸度(p