水分析化学第八章

1第八章吸收光谱法2吸收光谱法原子吸收光谱法分子吸收光谱法紫外-可见吸收红外吸收核磁共振（第十章）3

吸收光谱法也叫吸光光度法或分光光度法。是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。具有灵敏、准确、快速及选择性好等优点。

例：含铁量为0.001%的试样,若1.600×10-3mol/LK2Cr2O7

溶液滴定,每克试样仅消耗约0.02mL标准溶液,显然不能用滴定的方法来测定微量的铁,而比色分析可得到准确的结果。8.1吸收光谱8.1吸收光谱8.1吸收光谱物质为什么会有颜色？物质是如何发光的？为什么物质颜色都不一样？日光谱E=h

紫外红外H2+－氢原子光谱特征:

不连续的、线状的氢原子光谱实验特征:

连续的8.1吸收光谱能量量子化能级跃迁8.1吸收光谱88.1.3溶液的颜色和物质对光的选择性吸收

所以不同元素电子跃迁吸收不同波长的光,溶液就显这种波长光的互补色8.1吸收光谱9I0ItLI0——入射光强度It——透射光强度L——液层厚度(光程)C——溶液浓度朗伯定律：比耳定律：朗伯-比耳定律：

——吸光系数8.1吸收光谱8.1.4吸收光谱及其表示方法CT——溶液的透光率A——吸光度K——比例常数10L～cm为单位C～mol/L为单位

～L/mol

cm吸光系数的单位是L/mol

cm——摩尔吸光系数。P333习题48.1吸收光谱A=

CL11关于

的几点讨论:A=

CL

是光程为1cm,浓度为1mol/L时的吸光度。L/mol

cm

是物质吸光能力的量度。可估量定量方法的灵敏度。

<104

灵敏度较低,

=104

～105

属中等灵敏度,

>105属高灵敏度，测定的浓度范围可达10－6

～10－5mol/L。

和L在一定条件下是定值，上式可写成A＝KC

（8.6）以A为纵坐标、C为横坐标作图，得一通过原点的直线，叫作标准曲线或工作曲线。8.1.5朗伯-比耳定律的适用范围P282

P333

习题28.1吸收光谱12注意：

A与C应为直线关系，实际测定时往往并不知道吸光物质的真实浓度，而以吸光物质的总浓度代替，所以有时会出现偏离直线的情况。浓度大时易出现偏离。AC负偏离正偏离

朗伯-比耳定律仅适合单色光，而目前仪器所提供的单色光是通过分光器来完成的。8.1吸收光谱138.2比色法和分光光度法（1）目视比色法P285

用眼睛观察溶液颜色的深浅来确定溶液中某种物质的含量。其原理：根据：A=

CL同一物质在相同条例下显色时：8.2.1比色法——目视比色法、光电比色法8.2比色法和分光光度法14

C1C2C3C4C5CX=？优缺点：P2868.2比色法和分光光度法目视比色方法：1.配制标准系列。C1~C5（标准色阶法）2.把样品与标准系列进行比较。15（2）光电比色法

P286ACC样品A样品8.2比色法和分光光度法光电比色是用仪器来测定标准系列的吸光度,根据A=

CL绘制标准曲线,然后根据被测试样的吸光度,从标准曲线上查找其浓度。16

C1C2C3C4C5

CxA1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCx8.2比色法和分光光度法17光电比色计的工作原理：(混合光)(单色光)I0It8.2比色法和分光光度法光源滤光片比色池光电池检流计18优点:1.用光电管或光电池来代替人的眼睛,消除了人的主观误差,提高了分析的准确度。2.标准曲线可长期保存，目视比色的标准系列不易长期保存。缺点:只限于可见光区。用滤光片将复合光变成单色光，其纯度不够。8.2比色法和分光光度法198.2.2分光光度法P287

分光光度法与光电比色法的基本原理相同,所不同的是光电比色是用滤光片获得单色光

,而分光光度法采用棱镜或光栅等分光器获得单色光,分光器比滤光片获得的单色光纯度要高的多,所以结果更准确。另外，分光光度法可扩展到紫外和红外光区的测定。8.2比色法和分光光度法20

光源单色器比色池光电管检流计(混合光)(单色光)

I0

It

光源滤光片比色池光电池检流计(混合光)(单色光)

I0

It

光源滤光片比色池光电池检流计(混合光)(单色光)I0It光电比色计分光光度计21思考题：1、分光光度计的主要部件及作用。P2902、光电比色计和分光光度计的主要区别。3、摩尔吸光系数ε是指光程为________，溶液的浓度为_________时的吸光度，其值的大小反映了溶液

_______________________。8.2比色法和分光光度法1cm1mol/L吸光能力的的强弱228.3显色反应及其影响因素8.3.1显色反应的选择P292(3)生成的有色物质组成恒定,化学性质稳定。(4)显色剂在测定波长处无明显吸收。(1)选择性好:不与干扰离子反应。M+R====MR(待测组分)(显色剂)(有色络合物)8.3显色反应及其影响因素(2)灵敏度高A=

CL

若在104-105

可测万分之一的含量。238.3.2显色剂P295

无机显色剂多为单齿配位体，形成的配合物组成不恒定。有机显色剂大多为多齿配位体，与金属离子形成稳定的螯合物，所以实际测定中常用有机显色剂。8.3显色反应及其影响因素248.3.4影响显色反应的因素P2988.3显色反应及其影响因素显色剂的用量酸度温度时间干扰的消除。25（1）显色剂的用量:M+R====MR(待测组分)(显色剂)(有色络合物)固定M的浓度，改变R的浓度CR，测吸光度A。即：作绘制A—CR

曲线，见图8.13，一般可有三种情况：8.3显色反应及其影响因素26ACRabACR8.3显色反应及其影响因素ACRabP441

实验1427(2)H+浓度的影响8.3显色反应及其影响因素为什么要控制溶液的酸度？吡啶偶氮间苯二酚与金属形成红色络合物,所以反应条件应控制在酸性或弱碱性下进行测定。大多数显色剂是有机弱酸，酸度决定其电离平衡：Mo5++5HSCN===[Mo(SCN)5]+5H+橙红H+对显色剂本身的颜色有影响(吡啶偶氮间苯二酚)H2R====H++HR-====H++R-黄色pH=6.9橙色pH=12.4红色28pHAOab此外酸度对被测离子是否发生水解也有影响，所以测定时H+浓度不能太小。酸度的影响可通过绘制A--pH曲线来观察:P438

实验8.3显色反应及其影响因素（3）显色温度可通过实验找出各自适宜的温度范围，最好选择室温29（4）显色时间

显色时间影响显色反应，通常有以下四种情况：AAATTATT8.3显色反应及其影响因素30（5）溶剂

P301

有些配合物在不同的溶剂中稳定性不一样例：

Fe(SCN)2+在水溶液中lgK稳

=2.30

在90%乙醇中lgK稳

=4.70（6）溶液中共存离子的影响P3018.3显色反应及其影响因素共存离子如本身有颜色或与显色剂有显色反应，都将干扰测定。一般可选用络合、氧化还原、控制酸度、沉淀分离、萃取分离、选择适宜的波长等方法消除干扰。31（7）入射光波长的选择8.3显色反应及其影响因素

光源单色器比色池光电管检流计(混合光)(单色光)

I0

It如何选择入射光波长？32

将可见光区不同波长的光透过某一固定浓度固定液层厚度的有色溶液,而后测其吸光度，以波长(λ)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标作图。从图中可找出最大吸收波长。8.3显色反应及其影响因素吸收曲线的绘制33λA吸收曲线C1C2C1和C2为同一物质不同浓度8.3显色反应及其影响因素34实验13——吸收曲线的绘制

P438实验步骤:P4391、为什么加入盐酸羟胺、邻二氮菲、缓冲溶液？8.3显色反应及其影响因素352、测吸光度：在420~560nm

范围内找出最大吸收波长，每换一次波长都要调零点。722S分光光度计波长范围:300nm～1000nm8.3显色反应及其影响因素363、作图：A0.1000.2000.3000.400400600C吸收曲线8.3显色反应及其影响因素37（8）参比溶液的选择（外加）原则:光束通过比色皿时由于发生反射、吸收和透射及溶剂、试剂对光的吸收都会使透光强度减弱，为了使光强度的减弱只与被测物质的浓度有关，必须对上述影响进行校正，即用参比溶液校正，A参比=08.3显色反应及其影响因素A=ε

CL根据CMRA38

如果仅是被测物质与显色剂的反应有颜色，待测样品和显色剂均无色，可用蒸馏水作参比溶液。

如果显色剂或其它试剂略有颜色，应用显色剂和其它试剂(不加入被测样品)作参比溶液。参比溶液的选择方法:M+R====MR(待测组分)(显色剂)(有色络合物)CMRA8.3显色反应及其影响因素39

如果显色剂无色，而被测样品中存在其它有色离子，但不与显色剂反应，可用被测样品作参比。

如果显色剂和被测样品均有颜色，则采取退色参比，加入掩蔽剂，以掩蔽被测组分，使它不再与显色剂作用，再按测定程序加入其它试剂作为参比溶液。CMRA原则：必须使吸光度真正反映待测物质的浓度。使标准曲线过原点。8.3显色反应及其影响因素40（9）吸光度读数范围的选择（外加）吸光度A透光率T%00.10.20.30.40.50.60.81.01.5∞1009080706050透光率T%5040透光率T%3020100不同T(或A)时的浓度相对误差透光度

T%吸光度A浓度相对误差

9080706050

0.0460.0970.1550.2220.301(±)5.32.82.01.631.44透光度

T%

吸光度A浓度相对误差

40302010

0.3990.5230.6991.000

1.361.381.552.17A=ε

CL8.3显色反应及其影响因素418.4

吸收光谱法定量的基本方法8.4.1绝对法根据缺点：无法消除A有时偏离朗伯—比尔定律。AC负偏离正偏离A=ε

428.4.2标准对照法在测定样品的同时测定已知浓度的标准样品的A缺点：仅一份标样其可信程度不高，也无法消除A有时偏离朗伯—比尔定律。标样样品438.4.4标准(工作)曲线法

P303

配制一系列标准溶液分别测其吸光度，其吸光度应在要求的范围内，以标准溶液的浓度为横坐标，标准溶液对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。注意标准溶液浓度的单位。优点:1、可弥补标准对照法的不足

2、曲线可长期限保存。44

C1C2C3C4C5

CxA1A2A3A4C1C2C3C4C5（μg）AxCx458.4

吸收光谱法定量的基本方法实验14：邻二氮菲(phen)吸收光谱法测定水中铁

P435原理：橙红色实验步骤:吸收曲线的绘制实验条件的确定确定最大吸收波长标准曲线的绘制水样的测定注意空白实验46

编号12345678910Fe2+(ml)10.0μg/ml0.000.501.002.503.505.007.00Fe含量(μg)0.05.010.025.035.050.070.0吸光度值0.08.4

吸收光谱法定量的基本方法V水样V水样V水样AFe含量(μg)???47CxA1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCxFe含量(μg)8.4

吸收光谱法定量的基本方法48A1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCxFe浓度(mg/L)Cx8.4

吸收光谱法定量的基本方法49苯酚含量(μg)AP334

习题91.002.003.004.005.006.000.1000.2000.3000.4008.4

吸收光谱法定量的基本方法苯酚含量50注意事项P434比色皿的校正8.4

吸收光谱法定量的基本方法51思考题：分光光度分析时怎样确定显色剂的用量？分光光度分析时怎样确定酸度、温度和显色时间？吸光度测量时怎样确定入射光的波长？怎样作吸收曲线和标准曲线？它们在光度分析中起什么作用？

邻二氮菲吸收光谱法测水中的铁加入盐酸羟胺的作用是_________，邻二氮菲的作用是_________。52二、天然水中氮素化合物的测定水中氮化物来源有三种情况：测定意义:如果水中含有大量NH3,说明水源在不久前被严重污染过,如果水中NO3-氮增加的同时,还有NO2-氮和氨氮,说明不仅曾被污染过,现在继续被污染。如果水中NO3-氮含量很高，而NH3、NO2-测不出，说明水源曾被污染过，现已“自净”。③沼泽水中的腐殖酸可将硝酸盐还原为NO2-②地下水的硝酸盐在Fe2+的作用下NH4+①有机氮化物NH3NO3-

、NO2-(微生物)若水中O2充足53

测定方法：(工作曲线法)A1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCx1、氨氮的测定

氨氮是指以NH3和NH4+型体存在的氮，如果水中含有大量氨氮，表明水在近期受到严重污染，常含有大量的病原细菌，