吸光光度法-课件

第九章吸光光度法教学要求

一掌握朗伯—比耳定律的定义和数学表达式,掌握偏离朗伯—比耳定律的原因。二掌握摩尔吸收系数ε定义和计算教学要求

三了解光度计及其基本部件。四掌握显色条件的选择方法五掌握吸光度测量条件的选择方法教学重点及难点

教学重点：

摩尔吸收系数κ定义朗伯—比耳定律吸光度测量条件的选择方法参比溶液的选择方法教学重点及难点

教学难点：吸光度测量条件的选择参比溶液的选择朗伯—比耳定律偏离比耳定律的原因光分析法原子吸收法红外法原子发射法核磁法荧光法紫外可见法分子光谱原子光谱光分析方法概述1.方法原理2.方法分类和比较3.方法评价§9-1.吸光光度法原理1.物质对光的选择性吸收2.光的吸收定律(1)Beer-Lanbert定律(2)吸光度光度法(3)偏离光吸收定律的原因§9-2.光度计及其基本部件

§9-3.显色反应和显色条件的选择§9-4.吸光度测定条件的选择§9-5.吸光光度法的应用概述仪器和方法显色反应和显色条件的选择吸光光度法原理物质对光的选择性吸收光的吸收定律具体应用单组分测定多组分测定示差法测定测定条件的选择参比液入射光读数范围一.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。方法分类和比较10-5~10-6mol·L-110-5~10-8mol·L-1比色分析法分光光度法测定下限相对误差5%~10%2%~5%适用于分析半微量和微量的物质一.概述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％，显色比色一.概述用于化学平衡等的研究§9-1.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由两种或两种以上波长的光所组成复合光可见光区的划分:400450500550600650760λ/nm互补光的对应关系光的互补：蓝黄§9-1.吸光光度法的基本原理物质的颜色吸收光

颜色波长范围(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互补色§9-1.吸光光度法的基本原理光谱示意表观现象示意2.物质对光的选择性吸收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§9-1.吸光光度法的基本原理KMnO4的颜色及吸收光谱§9-1.吸光光度法的基本原理

（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§9-1.吸光光度法的基本原理（5）信息：物质对光的选择性吸收及吸收曲线Ac1c2λmax§9-1.吸光光度法的基本原理同一种物质，浓度不同，在某一定波长下吸光度A有差异，在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。3.光吸收定律Beer-Lanbert定律Lanbert

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λ,b,T一定bBeer定律:§9-1.吸光光度法的基本原理Beer-Lanbert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∝cb

当b

一定时，A∝c，可以定量§9-1.吸光光度法的基本原理

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（4点）

稀溶液入射光为单色光§9-1.吸光光度法的基本原理6点同一波长,无相互作用主要为（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。§9-1.吸光光度法的基本原理A、T%和c的关系A、T%

、c。§9-1.吸光光度法的基本原理（6）吸光系数的二种表示形式浓度为1g/L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ε

意义单位L/g·cmL/mol·cmA=abcA=ε

bc§9-1.吸光光度法的基本原理①ε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，ε仅与吸收物质本身的性质有关，故ε可作为定性鉴定的参数。摩尔吸收系数ε的讨论§9-1.吸光光度法的基本原理③ε是物质的吸光能力的度量。同一吸收物质在不同波长下的ε值不同。在λmax处的ε

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。

④ε

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。

ε

≯105

ε

=(6~10）×104

：高灵敏；

ε

=104~103

：中等灵敏；

ε

<103：不灵敏。§9-1.吸光光度法的基本原理例：

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：§9-1.吸光光度法的基本原理步骤配制一组浓度系列的标准溶液（ci）仪器测量一组相应的吸光度值（Ai）制图（ci

为横坐标，

Ai为纵坐标）工作曲线(1)(2)配制样品仪器测量相同条件Axcx查图得出cxAc·····Ax4.吸光度测定方法§9-1.吸光光度法的基本原理5.偏离Beer-Lanbert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。§9-1.吸光光度法的基本原理按光吸收定律:IoIo1Io2I1I2I试样

若入射光包含λ1和λ2二种波长光,当照射试样后§9-1.吸光光度法的基本原理讨论:当为纯单色光时，A总=κλ1bc当单色光不纯时，λ1=λ2κλ1=κλ2A总∝

c线性破坏结论：单色光纯度越差，线性越差λ1=λ2κλ1=κλ2§9-1.吸光光度法的基本原理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§9-1.吸光光度法的基本原理2）溶液本身引起的偏差（1）若溶液浓度＞0.01mol·L-1时，粒子间的相互作用§9-1.吸光光度法的基本原理

朗伯—比耳定律是建立在所有的吸光质点之间不发生相互作用的前提下的，当溶液浓度较高（c>10-2

mol·L-1）时，吸光质点间分子或离子的平均距离减小，就会发生相互作用而改变吸光质点的电荷分布，改变它们对光的吸收能力，即改变吸光质点的摩尔吸光系数，浓度越大，这种影响就越显著。朗伯—比耳定律只适用于稀溶液(c<10-2mol·L-1)。2）溶液本身引起的偏差（2）溶液以胶体、乳浊、悬浮状态存在时，有反射、散射作用§9-1.吸光光度法的基本原理例:(橙色)(黄色)λmax=450nmA总包括离解、缔合、生成新物质、形成异构体使吸光物质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§9-1.吸光光度法的基本原理λmax=375nm目视比色法c1c2c3c4c5[Fe(SCN)n]3-n配制一组标准浓度系列Cx§9-2.光度计及其基本部件分光光度法: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§9-2.光度计及其基本部件＊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)§9-2.光度计及其基本部件＊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）组成:棱镜或光栅等色散元件及狭缝和透镜等§9-2.光度计及其基本部件棱镜分光入射狭缝：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§9-2.光度计及其基本部件光栅分光原理

利用不同波长入射光产生干涉条纹，干涉条纹的衍射角不同而将复合光分成单色光。§9-2.光度计及其基本部件＊样品室用于放置各种类型的吸收池(比色皿)和相应的池架附件比色皿厚度:0.5,1,2,3,…cm比色皿:石英池和玻璃池§9-2.光度计及其基本部件比色皿配对：对于光的吸收应一致玻璃比色皿会吸收可见光＊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）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：可以在极短时间内，获得全光光谱。§9-2.光度计及其基本部件(1)光电管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§9-2.光度计及其基本部件＊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§9-2.光度计及其基本部件

§9-3、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

§9-3、显色反应和显色条件的选择2.显色反应的选择灵敏度高

ε=104－105(2)选择性好(3)有色物组成恒定，化学性质稳定(4)对比度大：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

§9-3、显色反应和显色条件的选择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

§9-3、显色反应和显色条件的选择例：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

§9-3、显色反应和显色条件的选择(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：Fe3+与磺基水杨酸，Cu2+的干扰，pH2.5*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

§9-3、显色反应和显色条件的选择显色剂的种类: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

§9-3、显色反应和显色条件的选择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§9-4吸光度测量条件的选择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§9-4吸光度测量条件的选择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。§9-4吸光度测量条件的选择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）。÷（κbc）浓度相对误差透光度读数绝对误差§9-4吸光度测量条件的选择结论：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：ΔT=1％由读数引起的浓度相对误差最小Tmin=36.8%Amin=0.434T与浓度读数误差的关系曲线：36.8%§9-4吸光度测量条件的选择1.单组分含量测定3.高含量的组分测定—示差法§9-5吸光光度法的应用2.多组分含量测定1、单组分含量的测定Ac/mol·L-1Axcx步骤:注意:标准溶液和样品的配制方法，工作曲线的制作和样品测定时，所使用的仪器、条件必须一致。c1λAλ测量1）选择显色反应2）选择显色剂3）优化显色反应条件4）选择检测波长5）选择合适的浓度6）选择参比溶液7）建立标准曲线8）样品测定吸收曲线标准曲线§9-5吸光光度法的应用2、多组分含量的测定多组分样品的吸收曲线有三种情况I.各组分吸收曲线的λmax互不干扰在各自的