化工分析(第三版) 第八章
化工分析,显色反应及其应用,2,分光光度计及其操作,3,物质对光的选择性吸收,1,第八章 吸光光度分析,定量分析方法,4,8.1 物质对光的选择性吸收,1,2,光吸收的本质,光吸收曲线,3,光吸收定律,8.1.1 光吸收的本质,光是一类电磁辐射，属于电磁波领域内的能量传播。光具有一定的波长和频率。 一定波长的光称为单色光。由不同波长的光复合而成的光称为复合光。,8.1.2 光吸收曲线,精确地描述某种物质的溶液对不同波长光的选择吸收情况，可以通过实验测绘光吸收曲线。为此，用不同波长的单色光照射一定浓度的吸光物质的溶液，测量该溶液对各单色光的吸收程度(即吸光度A)。,8.1.2 光吸收曲线,图8-1,8.1.3 光吸收定律,当单色光通过含有吸光物质的稀的、均匀溶液时，由于溶液吸收了一部分光，光通量就要减小。,8.1.3 光吸收定律,图8-2,在分光光度法中还经常以透射比倒数的对数表示溶液对光的吸收程度，称为吸光度，用A表示。,8.1.3 光吸收定律,光的吸收定律，称为朗伯-比尔定律,8.1.3 光吸收定律,8.2 显色反应及其应用,1,2,显色剂的选择,显色反应条件,3,应用实例,8.2.1 显色剂的选择,与待测组分形成有色化合物的试剂叫做显色剂。在选择显色反应和显色剂时，应尽量满足下列要求： 灵敏度高。 选择性好。 有色化合物组成恒定、化学性质稳定。 有色化合物和显色剂之间的颜色有较大的差别。 显色反应条件易于控制。,显色剂可分为无机显色剂和有机显色剂两大类 无机显色剂 有机显色剂 利用两种试剂与待测物质形成三元配合物的显色反应(三元配合物是指由三个组分形成的配合物)，选择性与灵敏度都好。,8.2.1 显色剂的选择,8.2.2 显色反应条件,8.2.2.1 显色剂用量 显色剂的适宜用量可通过实验来确定，其方法是将待测组分浓度及其他条件固定，分别加入不同量的显色剂，测定吸光度，绘制吸光度与显色剂浓度的关系曲线,8.2.2 显色反应条件,图8-3,8.2.2.2 溶液的酸度 显色反应的适宜酸度一般通过实验来确定，其方法是固定待测组分及显色剂浓度，改变溶液的pH，分别测定吸光度，作出吸光度与pH关系曲线。,8.2.2 显色反应条件,8.2.2 显色反应条件,图8-4,8.2.2.3 温度和显色时间 显色反应速率有快有慢。多数显色反应在室温下几分钟即可完成，颜色深度很快达到稳定状态。有些显色反应速率较慢，需经较长时间颜色才能稳定，这种情况下可适当加热。因此应根据显色反应时间和有色化合物的稳定时间，来确定吸光度的测量时间，过早或过晚都会产生测定误差。,8.2.2 显色反应条件,8.2.2.4 溶剂 显色反应所用溶剂影响有色化合物的稳定性、溶解度和测定的灵敏度。多数显色反应可在水溶液中进行。但有些有色化合物在水中溶解度较小，离解度大；而在某种有机溶剂中溶解度大，离解度小，这样溶液中就会有更多的吸光分子，从而提高了测定的灵敏度。,8.2.2 显色反应条件,8.2.2.5 干扰及消除 试液中除了待测组分外，往往含有其他共存离子。若其他离子本身有色或能与显色剂作用生成有色化合物，都将干扰测定。一般可采用下列方法消除其他共存离子的干扰。 控制酸度。 掩蔽。 改变干扰离子的价态。,8.2.2 显色反应条件,8.2.3 应用实例,8.2.3.1 微量铁的测定 化工产品或环境试样中往往含有微量铁，可用比色或分光光度法加以测定。按照所用显色剂的不同，已有多种测定铁的方法。 磺基水杨酸法 硫氰酸盐法 邻二氮杂菲法 2,2-联吡啶法,8.2.3.2 某些有机物的测定 在有机化工生产过程中，由于副反应、分离不完全等因素，产品中往往含有微量其他有机物。在不具备紫外分光光度计和气相色谱仪(见第九章)的情况下，可以利用显色反应测定一些有机物。 微量羰基化合物 微量挥发酚,8.2.3 应用实例,8.3 分光光度计及其操作,1,2,仪器的组成,721型分光光度计,3,4,722型分光光度计,754C型紫外-可见分光光度计,5,光度测量条件的选择,8.3.1 仪器的组成,测量溶液对不同波长单色光吸收程度的仪器称为分光光度计。它包括光源、单色器、吸收池、接收器和测量系统等五个组成部分。,图8-5,8.3.2 721型分光光度计,721型分光光度计采用钨丝灯光源、棱镜单色器和GD7型光电管接收器，适用波长范围为360800nm。接收器输出的电信号经放大后，由指针式电流表指示吸光度和透射比。,8.3.2 721型分光光度计,图8-6,8.3.2.1 主要调节器 波长调节器()由波长选择旋钮和读数盘组成。 调0%T电位器(0) 调100%T电位器(100) 吸收池架拉杆暗箱内放吸收池架和吸收池 灵敏度选择钮,8.3.2 721型分光光度计,8.3.2.2 操作步骤 打开电源开关6，指示灯亮，开启吸收池暗箱盖7(光闸门自动关闭，预热20min。 调节波长选择旋钮1，选定所需单色光波长。 将空白溶液和被测溶液装入吸收池，依次放入吸收池架中，盖上吸收池暗箱盖(光闸门自动开启)，使光电管受光(此时空白溶液在光路中)，顺时针旋转调100%T旋钮，使电表指针指在100%T(A=0)位置。若指针达不到，可增大灵敏度档次。,8.3.2 721型分光光度计,按上述步骤反复调节0%T和100%T，直至稳定不变。 拉动吸收池架拉杆4，将待测溶液依次送入光路，由电表读出吸光度A或透射比T()值。 测定完毕，切断电源。取出吸收池，在暗箱中放入干燥剂袋，盖好暗箱盖。,8.3.2 721型分光光度计,8.3.3 722型分光光度计,722型分光光度计采用卤钨灯光源、光栅单色器，适用波长范围为330800nm。接收器输出的电信号经微电流放大器和对数变换器，由数字显示器读出吸光度、透射比或浓度值。,8.3.3 722型分光光度计,图8-7,与721型相比，722型分光光度计的测量精度有所提高。这里仅介绍一下其功能和操作方面与721型不同之处。 读数精度的校准 透射比和吸光度的测量 浓度c的测量,8.3.3 722型分光光度计,8.3.4 754C型紫外-可见分光光度计,8.3.4.1 结构特点,图8-8,8.3.4 754C型紫外-可见分光光度计,图8-9,8.3.4.2 操作步骤 开机 打开样品室盖 选择光源 选择波长 调节波长旋钮，选择需用的单色光波长 调零调百 测试 关机,8.3.4 754C型紫外-可见分光光度计,8.3.5 光度测量条件的选择,8.3.5.1 测定波长 在紫外光区根据被测物质的吸收曲线，在可见光区根据显色溶液的吸收曲线，一般选择最大吸收波长(max)作为测定波长。如果干扰物质(包括显色剂)在此波长也有吸收，那么可选择灵敏度稍低的另一波长进行测定。但要尽可能选择吸收曲线较平滑的部分，以保证测定的精密度。,8.3.5.2 空白溶液 空白溶液又叫参比溶液，用于调节吸光度零点(T100%)。,8.3.5 光度测量条件的选择,8.3.5.3 读数范围 由721型分光光度计显示电表的标尺可以看到，被测溶液吸光度值太小或太大都会影响测量的准确度。在标尺右端，吸光度太小，测量的相对误差必然很大；在标尺左端，吸光度刻度很密，难以读准。因此应创造条件使吸光度读数适中，最好控制吸光度读数范围为0-20-8。通过调整溶液的浓度或选择适当厚度的吸收池，可使吸光度读数落在适宜的范围内。,8.3.5 光度测量条件的选择,8.4 定量分析方法,1,2,目视比色法,标准曲线法,3,标准对照法,8.4.1 目视比色法,目视比色法是用眼睛观察溶液颜色深浅来测定物质含量的方法。 目视标准系列法所用的仪器是一组以同样材料制成的、形状大小相同的平底玻璃管，称为比色管。 目视比色的主要缺点是准确度不高，因为人的眼睛对不同颜色及其深度的分辨率不同，会产生较大的主观误差。但由于这种方法仪器简单、操作方便，目前仍应用于准确度要求不很高的例行分析中。,8.4.2 标准曲线法,根据光吸收定律，当波长一定的入射光通过液层厚度一定的吸光物质溶液时，吸光度与溶液中吸光物质的浓度成正比。若以吸光度对浓度作图，应得到一条直线。,8.4.2 标准曲线法,图8-10,8.4.2 标准曲线法,图8-11,8.4.2 标准曲线法,8.4.3 标准对照法,标准对照法又称比较法，其实质是一种简化的标准曲线法。,Thank you,
