分析化学课件 第一学期 第10章

沉淀滴定法滴定剂莫尔法法扬司法佛尔哈德法终点颜色变化指示剂

AgNO3K2CrO4白色－砖红色NH4SCN铁铵矾NH4Fe(SO4)2白色－红色吸附指示剂如荧光黄

AgNO3黄绿色－白色－红色1分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定光化学分析重量分析滴定分析第六章吸光光度法2本次课主要内容：§6.1吸光光度法概述吸光光度法的特点光吸收的基本定律比色法和吸光光度法及其仪器重点与难点：朗伯—比尔定律；摩尔吸光系数及桑德尔灵敏度的概念及计算；分光光度计3第六章吸光光度法吸光光度法（分光光度法）：基于物质对光的选择性吸收而建立起来的方法§6.1概述一、吸光光度法特点1.光的基本性质光是一种电磁波，不同波长的光具有不同的能量当用不同波长的光照射物质时，引起物质内部不同能量能级的跃迁4电磁波谱范围表5光学光谱区远紫外近紫外可见近红外中红外远红外（真空紫外）10nm~200nm200nm

~400nm400nm

~750nm750nm~2.5

m2.5

m

~50

m50

m

~300

m6图6-1分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图2、吸收光谱产生的原理1）分子吸收光谱

分子具有三种不同的能级：电子能级、转动能级、振动能级<0.05eV1-20eV0.05-1eV7原子光谱：吸收、发射、荧光线状光谱

分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱带状光谱

I在电子能级跃迁的同时伴随振动能级和转动能级的跃迁分子光谱呈带状光谱82）单色光、复合光、互补色光单色光复合光互补色光单一波长的光由不同波长的光组合而成的光（可见光）若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。9物质的颜色与光的关系完全吸收无吸收吸收黄色光光谱示意表观现象示意复合光3）物质对光的吸收物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性的吸收作用互补色10/nm颜色互补光400～450紫黄绿450～480蓝黄480～490绿蓝橙490～500蓝绿红500～560绿红紫560～580黄绿紫580～610黄蓝610～650橙绿蓝650～760红不同颜色的可见光波长及其互补光蓝绿114）吸收曲线：测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，得到的一条吸收光谱曲线。光吸收程度最大处的波长称为最大吸收波长λmax

又称特征波长，与物质种类有关，与浓度无关。12AA

A

C增大定性分析基础定量分析基础?不同物质吸收光谱的形状以及

max不同定性分析与定量分析的基础同一物质，浓度c不同时，吸收光谱的形状相同，即

max相同，Amax不同，且随浓度c增加而增大13二、光吸收的基本定律1、透光率和吸光度当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被器皿表面反射，一部分被吸收，一部分透过介质当测定中使用垂直平行光照射同样质地和厚度的吸收池时，反射光强度基本不变，其影响可以忽略图6-3光通过溶液的情况141.00.50ACA100500T%T=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%T

T为透光率，透射比或透光度，T越大，溶液对光的吸收越小15朗伯定律:(1760)A=lg(I0/It)=k1b

当入射光的

，吸光物质的c一定时，溶液的吸光度A与液层厚度b成正比.比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c

当入射光的

，液层厚度b

一定时，溶液的吸光度A与吸光物质的c成正比.2、朗伯一比尔定律：16

A=

lg（I0/It）=lg（I0/I）=Kbc

－朗伯－比尔定律的数学表达式

A：吸光度；b:液层厚度；

c：溶液的浓度；K：比例常数朗伯－比尔定律的意义：当一束单色光通过含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质浓度及吸收层厚度成正比－定量分析的理论基础173、吸光度的加合性含有多种吸光物质的溶液中，如果各组分之间无相互作用，当某一波长的单色光照射时，溶液的总吸光度等于各吸光物质在此波长的吸光度之和。A=A1+A2+……An

利用这一性质，可进行多组分的测定184、摩尔吸收系数b吸光液层的厚度，光程，cmK

比例常数入射光波长物质的性质温度c：mol/LK

摩尔吸收系数，L·mol–1·cm-1c：g/LK吸收系数，L·g–1·cm-1

MolarAbsorptivityAbsorptivityε的意义：物质的量浓度为1.0mol/L，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。19ε反映吸光物质对某一波长光的吸收能力ε反映用吸光光度法测定该物质的灵敏度,ε越大，灵敏度越高。低灵敏度ε〈104

，中灵敏度ε在104-5×104

，高灵敏度ε在6×104～105，超高灵敏度ε>105同一物质与不同显色剂生成不同有色化合物，具有不同的ε值，ε值是选择显色反应的重要依据ε在一定条件下为一常数。205、桑德尔灵敏度，用S表示1）S的定义：S是指当仪器的检测极限为A=0.001时,单位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量（截面积为1cm2的液层，在一定波长处测得的吸光度A为0.001时，所含待测物质的质量）,S越小越灵敏（μg·cm-2）

2）ε与S的关系：

A=εbc=0.001，则cb=0.001/ε；c的单位为mol/L，可变为mol/1000cm3；b单位为cm，cb/1000为mol/cm2;21式中M的单位为g·mol-1，ε的单位为L·mol-1·cm-1例1：铁（Ⅱ）浓度为5.0×10-4

g·L-1

的溶液，与1，10-邻二氮菲反应，生成橙红色络合物。该络合物在波长508nm，比色皿厚度为2cm时，测得A=0.19。计算1，10-邻二氮菲铁的ε及S需要知两个公式A=εbc以及S=M/ε,解：已知M(Fe)=55.85C=5.0×10-4/55.85=8.95×10-6mol/Lε=A/bc

=0.19/2×8.95×10-6=1.1×104L·mol-1·cm-122例2比较用以下两种方法测Fe的灵敏度.B.用4,7-二苯基邻二氮菲光度法测定铁ε533＝2.2×104L·mol-1·cm-1B方法比A方法的灵敏度高.A.用邻二氮菲光度法测定铁时，ε508＝1.1×104L·mol-1·cm-1S=55.85/(1.1×104)＝0.0051(

g·cm-2)S=55.85/(2.2×104)＝0.0025(

g·cm-2)23三、比色法和吸光光度法及其仪器1、目视比色法和吸光光度法的特点：1）灵敏度：质量分数1%-10-5的微量组分，甚至10-6~10-8痕量组分2）准确度：目视比色分析，相对误差5～10%，分光光度法，2～5%3）应用广泛：可测定几乎所有无机离子和许多有机物4）仪器简单、操作简便、快速242、目视比色法1)定义：用眼睛比较溶液颜色深浅以确定物质含量的方法。2)

优点：设备简单，操作简便，适宜于大批试样分析；灵敏度高，不要求严格遵守比尔定律。3)

用途:用在要求不高的常规分析中。4)

缺点：准确度不高，标准系列不能久存。标准系列未知样品253、吸光光度法借助于分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被测物质的浓度或含量A＝

bc工作曲线法(校准曲线)01.02.03.04.0c(mg/mL)A。。。。*0.800.600.400.200.00Axcx26特点：①测定吸光度

②入射光为较纯单色光，准确度高

③利用吸光度加合性，可测定两种以上物质④在紫外或红外区域也可测定目视比色法和吸光光度法的区别：吸光光度法比较有色溶液对某一波长光的吸收情况，目视比色法是比较透过光的强度274、分光光度计及其基本部件0.575光源单色器吸收池检测器显示28紫外-可见分光光度计组件光源单色器吸收池检测器显示装置氢灯，氘灯，185~350nm；钨灯，360~800nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光棱镜：玻璃，石英光栅：平面透射光栅，反射光栅可见光区用玻璃，紫外光区用石英作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管检流计、微安表、数字显示等盛放试液（比色皿）29

/nm钨灯（热辐射光源）4006008001000氙灯（气体放电光源）氢灯强度30棱镜：根据光的折射原理将复合光色散为不同波长的单色光玻璃棱镜适用于可见光石英棱镜在可见光和紫外都可用入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫λ1λ280060050040031光栅：根据光的干涉和衍射原理，将复合光分解为不同波长的单色光光栅的分辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽。M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅32h

（片）红敏管625-1000nm蓝敏管200-625nm

光电管(Phototube)33光电倍增管(PhotomultiplierTube,PMT)1个光子可产生106～107个电子160-700nm34351、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是A.400~750nmB.200~320nmC.200~750nmD.200~1000nm答案：A2、符合比尔定律的一有色溶液，当其浓度增大时，最大吸收波长和吸光度分别是A.不变，增加B.不变，减少C.增加，不变D.减少，不变答案：A

363、下列表述不正确的是：A.吸收光谱曲线，表明了吸光度随波长的变化关系B.吸收光谱曲线中,最大吸收处的波长为最大吸收波长C.吸收光谱曲线，以波长为纵坐标,以吸光度为横坐标D.吸收光谱曲线，表明了吸光物质的吸收特性答案：C4、影响有色物质摩尔吸收系数的因素是A.吸收池厚度B.入射光波长C.有色物质溶液的浓度D.入射光的强度答案：B375、某有色物质溶液，遵守比尔定律，当其浓度为c时，用1.00cm比色皿测得其透光度为T，当浓度减小为0.50c时，，在同样条件下测定，其透光率应为A.T2B.2TC.T1/2D.T/2答案：C

lg1/T=εbc6、紫外可见分光光度计在可见区测量时所用光源是A.氢灯B.钨灯C.空心阴极灯D.红外灯答案：B38同学们好！上课了！大家安静！39定性分析基础定量分析基础不同物质吸收光谱的形状以及

max不同朗伯比尔定律§6.1概述吸光光度法借助于分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被测物质的浓度或含量40§6.2光度分析法的设计6.2.1

显色反应6.2.2

显色条件的选择6.2.3

测量波长和吸光度范围的选择6.2.4

参比溶液的选择6.2.5

标准曲线的制作416.2.1显色反应1.定义：将待测组分转化成有色化合物的的反应。

M＋R＝MR（络合反应为主）2.要求:

（1）选择性好；

（2）灵敏度高，ε>104；

（3）有色化合物MR要稳定，不分解；

（4）MR的组成要恒定；

（5）MR与R颜色差别大42：：：：助色团－NH，－OH，－X（孤对电子）neO生色团：－N＝N－，－C＝O，OC=S,－N（共轭双键）πe3、显色剂与待测组分形成有色化合物的试剂①无机显色剂（不常用）②有机显色剂43常用有机显色剂的类型NNOHCOOHSO3HOO型：NNNOH

OHON型：PARNHNHNSNS型：双硫腙NN型：邻二氮菲磺基水杨酸44Cu2+,Pb2+，Zn2+,Cd2+,Hg2+45主要用于测定稀土离子464、多元络合物a、三元混配络合物用于钒的测定，灵敏度高，选择性好b、离子缔合物金属离子首先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，然后再与带相反电荷的离子生成离子缔合物c、金属离子—络合剂—表面活性剂体系

形成胶束化合物，吸收峰向长波方向移动，灵敏度显著提高d、杂多酸47显色条件溶液的酸度显色剂的用量显色时间显色温度溶剂共存离子的干扰二、显色条件的选择48金属离子和显色剂的存在状态显色剂的颜色生成不同配比的络合物1、溶液的酸度M+nR=MRnOH-H+M(OH)nHRRH=R-

+H+

1

2例，PARH2R＝HR=RpH<6红色pH=7~12橙色pH>13黄色例，磺基水杨酸–Fe3+pH=2~3FeR紫红色pH=4~7FeR2橙色pH=8~10FeR3黄色49适宜酸度通过实验确定，作A-pH曲线确定最佳pH（c(M)、c(R)一定）50实际工作中，作A~CR

曲线，寻找适宜CR范围2、显色剂的用量：

M+nR=MRn平台处用量51如SCN-与Mo(Ⅴ)MoR32＋

MoR5

MoR6－浅红

橙红

浅红需严格控制用量如SCN-与Fe3+配位数越高，颜色越深需严格控制用量523、温度的选择实际工作中，作A~T

曲线，寻找适宜反应温度。4、反应时间的选择实际工作中，作A~t

曲线，寻找适宜反应时间。25℃50℃t/minA535、溶剂：1）降低有色化合物离解度，增加灵敏度如在Fe(SCN)3的溶液中加入与水混溶的有机试剂（如丙酮），由于降低了Fe(SCN)3的解离度而使颜色加深，提高了测定灵敏度。2）提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成如用氯代磺酚S法测定铌（V），水中需几个小时，加入丙酮后只需30min546、干扰及其消除：（1）控制溶液酸度；（2）加入掩蔽剂；（3）利用氧化还原反应改变离子的状态；（4）选择适当的波长，要求吸收大，干扰小；（5）选择合适的参比溶液；（6）采用适当的预先分离的方法。55选520nm进行测定三、测量波长和吸光度范围的选择1、测量波长“最大吸收原则”无干扰，选λmax

”吸收最大，干扰最小”：有干扰时56

2、吸光度范围

A在0.2-0.8之间（误差最小）

A过大,稀释或选厚度小的比色皿

A小,选厚度大的比色皿57I0It参比样品四、参比溶液的选择原则：扣除非待测组分的吸收A(样)=A(待测吸光物质)

+

A（干扰）+A（池）A（参比）

=

A（干扰）+A（池）58以显色反应为例进行讨论M+R=M-R无色无吸收溶剂蒸馏水有色无吸收吸收不加显色剂的试液无色吸收吸收不加试样溶液的试剂空白有色吸收吸收吸收显色剂+试液+待测组分的掩蔽剂试液显色剂吸光物质参比液59五、标准曲线的制作1、制作依据：比尔定律A=Kbc

吸光度与吸光物质的含量呈正比关系2、制作方法：1）在选择的实验条件下，从低浓度到高浓度分别测量一系列（不少于5）不同含量的标准溶液的吸光度2）以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，称为标准曲线（或工作曲线）。3）再测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的被测物质的含量。6001.02.03.04.0c(mg/mL)A。。。。*0.800.600.400.200.00Axcx61

6.3光度分析法的误差6.3.1对朗伯－比耳定律的偏离6.3.2吸光度测量的误差626.3光度分析法的误差一、对朗伯一比尔定律的偏离63对吸收光谱而言，b和c固定，反映了

随波长变化的情况，单一波长，

固定；不同波长，

不同。因此，非单色光将导致对吸光定律的偏离。A或

12在实际工作中，入射光通常具有一定的带通。为了避免非单色光带来的影响，一般选用峰值波长进行测定。1对应的

1较小2对应的

2较大1、非单色光引起的偏离（单色光不纯）641、非单色光引起的偏离A提高单色器的精度－某一波段的复合光B使用最大吸收波长测定，提高灵敏度，减少对朗伯一比尔定律的偏离。C选择适当的浓度范围2、介质不均匀引起的偏离在分析中避免溶液产生胶体和浑浊，发生散射损失，使透射比减少653、由于溶液本身的化学反应引起的偏离解离络合缔合控制溶液条件，使被测组分以一种形式存在66100806040200T/%

c1

c2

c3

T

T

T-透光率读数误差

c

c1c1

c2c2

c3c3><由于T与浓度c不是线性关系，故不同浓度时的仪器读数误差

T

引起的测量误差

c/c不同。二、吸光度测量误差67仪器测量误差公式推导吸光定律根据误差传递公式，有又得浓度测量的相对偏差得T=0.368=36.8%A=0.434此时，仪器测量误差最小为了减少测量误差，控制溶液的吸光度A=0.2~0.8T=65~15%令6869练习题1、以M表示被测物质的摩尔质量，则摩尔吸收系数

与吸光系数K之间的关系为A。

=K/MB。

=KMC。

=KM/1000D。

=(K/M)×1000答案：B2、在光度分析中，选择参比溶液的原则是A。一般选蒸馏水B。一般选试剂溶液C。根据加入试剂和被测试液的颜色性质选择D。一般选褪色溶液答案：C703、下列几组吸光度范围，测量相对误差较小的是A。0.2~0.8B。0.1~0.8C。0.3~0.6D。0.2~0.6答案：C4、下列表述中错误的是A。吸收峰随浓度增加而增高，但最大吸收波长不变B。透射光与吸收光互为补色光，黄色和兰色互补C。比色法又称分光光度法D。在公式A=κbc

中，κ称摩尔吸收系数，其数值越大，反应越灵敏答案：C715、某有色物质溶液的吸光度值较小时，则表明A。该物质的浓度较小B。该物质摩尔吸收系数较小C。所用比色皿较薄D。上述三者都可能答案：D6、一有色溶液在一定波长下，测定其吸光度为0.740，如果溶液及比色皿都减小一半，则其吸光度为A。2.96B。0.740C。0.370D。0.185答案：D72献给勤奋学习的同学们！73

6.4其他吸光光度法和光度

分析法的应用6.4.1示差吸光光度法6.4.2双波长吸光光度法6.4.3弱酸和弱碱解离常数的测定6.4.4络合物组成的测定返回746.4其它吸光光度法和光度分析法应用普通光度法是采用空白溶液作为参比溶液，调吸光度为零。示差法是采用比待测溶液浓度稍低的标准溶液显色后作参比液，调吸光度为零，那么测得的试液吸光度A，实际是两者吸光度之差△A，它与两者的浓度之差△C

成正比。设由普通法测得：浓度稍低标准溶液1、方法原理（以高浓度示差法为例）一、示差吸光光度法75调A0为零后实测：配标准系列：

以C0为参比测得△A1,△A2,△A3,△A4，作△A

-△C

标准曲线，设待测液为△Ax

，根据标准曲线查得浓度为△C

，则待测液浓度为C0+△C762、示差吸光光度法误差示差法测定时，读数落在测量误差较小的区域，因此提高了测量的准确度。

普通法测得参比溶液透射比为10%，待测液是7%，在示差法中将参比溶液透射比从10%调至100%（即A=0），就意味着将仪器透射比扩展了10倍，那么此时待测液透射比将是70%。

77[例]称钢样0.500g，溶解→MnO4-→50mL容量瓶，摇匀，从中取5.00mL→50mL容量瓶定溶，用2cm比色皿在λ525nm，ε=2235，测A=0.124，计算Mn%=？(Mn=54.94)

[解]

A0.124

c2=——=————=2.77×10-5mol/L

εb2235×2

Mn

c2

·50·——

1000

Mn%=——————×100=0.152

5.00

0.500·——

5078光源单色器单色器检测器切光器狭缝吸收池二、双波长吸光光度法1、方法原理：使两束不同波长的单色光交替的照射同一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值△A，根据△A与吸光物质浓度c成正比进行定量分析，可以消除试液与参比液及两个吸收池之间的差异所引起的测量误差，消除干扰792、双波长吸光光度的应用①混浊试液中组成的测定。②单组分测定③两组分共存时的分别测定∵∴

2A

1XYY

的存在不干扰

X

的测定80三、弱酸弱碱解离常数的测定设在某波长下，HB和B-均有吸收，液层厚度b=1cm。根据吸光度的加和性

在高酸度时，主要以HB形式存在81在强碱性时，主要以B-型体存在，这时代入上式并取负对数得：

A为某一确定pH时溶液的吸光度，可由n个pH不同的溶液求得n个pKa，取其平均值。82原式变换为：

以为纵坐标，以为横坐标作图，曲线与横轴的交点即为解离常数也可由图解法求出83四多组分分析：以两组分为例1、吸收光谱不