第十三讲分光光度讲义资料.ppt

第7章 吸光光度法7.1 概述7.2 吸光光度法基本原理7.3 分析方法和仪器7.4 显色反应及影响因素7.5 光度分析法的设计7.6 吸光光度法的误差7.7 吸光光度法的应用吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁7.1 概述吸收光谱发射光谱散射光谱n分子光谱n原子光谱7.2 吸光光度法基本原理一、 吸收光谱产生的原因光谱名称波长范围X射线0.110nm远紫外光10200nm近紫外光200400nm可见光400750nm近红外光0.752.5um中红外光2.55.0um远红外光5.01000um微波0.1100cm无线电波11000m当光子的能量与分子的E匹配时，就会吸收光子 E=hu=hc/l光:一种电磁波,波粒二象性 单色光：具有相同能量(相同波长)的光.混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起例如：CuSO4溶液5吸收黄光吸收黄光透过蓝光透过蓝光白光白光人眼CuSOCuSO4 4实验证明： CuSO4溶液浓度越高，对黄色光的吸收越多，表现为透过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的强度大小 Al关系最大吸收波长 lmax：光吸收最大处的波长三、一些基本名词和概念lmax对比度(l):络合物最大吸收波长(lMRmax)与试剂最大吸收波(lRmax)之差lCr2O72-、MnO4-的吸收光谱300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350原子光谱为线光谱分子光谱为带光谱电子跃迁能级分子振动能级分子转动能级 不同物质吸收光谱的形状以及max 不同定性分析的基础同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状相同，Amax 不同定量分析的基础9四、朗伯-比尔定律I0 = Ir + It + IaI0 = It + IaI0IrItIaT = It / I0 , T: 透射比或透光度 A=lg (I0 / It )lg(1/T), A:吸光度朗伯定律:(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. 当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液中吸光质点的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗伯比尔定律 光吸收定律 数学表达：Alg(1/T)=Kbc其中，A:吸光度，T:透射比， K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度注意： 平行单色光 均相介质 无发射、散射或光化学反应 稀溶液吸光度A、透射比T与浓度c 的关系13AT (%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 20灵敏度表示方法摩尔吸光系数 A = bcA = Kbcc: mol/L 表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。

单位： (Lmol-1 cm-1) c: g/LA = abc a: 吸光系数溶液浓度的测定A b c工作曲线法(校准曲线)朗伯-比尔定律的分析应用 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)A0.800.600.400.200.00Axcx标准比较法：As = b cs （标准样品) Ax = b cx （待测样品) 注意: 用比较法测定时，所用标准溶液浓度应与待测 溶液的浓度相接近，且实验条件应相同16五、吸光度的加和性与吸光度的测量17 A = A1 + A2 + +An 用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等方便、灵敏，但准确度差，常用于限界分析187.3 分析方法和仪器一、目视比色法观察方向空白c1c2c3c4二、光电比色法光电比色计结构示意图通过滤光片得一窄范围的光(几十nm) 滤光片吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波长的光均被吸收选择滤光片的原则： 滤光片透光率最大的光是溶液吸收最大的光, 即滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补三、 分光光度法和分光光度计21通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光，波长可调, 故选择性好, 准确度高。

光源单色器样品池检测器读出系统1.分光光度计的基本原件常用光源光源波长范围(nm)适用于氢灯185375紫外氘灯185400紫外钨灯3202500可见，近红外卤钨灯2502000紫外，可见，近红外氙灯1801000紫外、可见（荧光）能斯特灯10003500红外空心阴极灯特有原子光谱激光光源特有各种谱学手段氙灯氢灯钨灯单色器 作用:产生单色光 常用的单色器：棱镜和光栅样品池（比色皿） 厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, 5cm 材质：玻璃比色皿可见光区 石英比色皿可见、紫外光区检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器： 光电管 光电倍增管 光二极管阵列光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧化铯为红敏，适用6251000nm波长；阴极表面涂锑和铯为紫敏，适用200625nm波长1)单光束分光光度计2.分光光度计的基本类型0.575光源单色器吸收池检测器显示2) 双光束分光光度计27双光束型可以消除光源强度变化的影响比值光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器多通道仪器（Multichannel Instruments）光电二极管阵列(通常具有316个硅二极管) photodiode arrays (PDAs) 同时测量200820nm范围内的整个光谱, 比单个检测器快316倍,信噪比增加3161/2 倍. 283) 其他类型分光光度计纤维光度计将光度计放入样品中, 原位测量. 对环境和过程监测非常重要.7.4 显色反应及影响因素要求：a. 选择性好b. 灵敏度高 (104)c. 产物的化学组成稳定d. 化学性质稳定e. 反应和产物有明显的颜色差别 (l60nm) 没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定 显色反应一、 显色反应二、 显色反应的影响因素（显色反应条件）a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液）u 影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变lu 影响待测离子的存在状态，防止沉淀u 影响络合物组成形式 pH max(nm) 形式 pH max(nm)H4L+ 1.2 462-465 Sn4+ 1.0 530H3L 4.8-5.2 462,490 Ga3+ 5.0 550H2L- 8.4-9.0 512HL2- 11.4-12.0 532-538pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响 b 显色剂的用量稍过量，处于平台区 c 显色反应时间针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定； 显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定d 显色反应温度加热可加快反应速度，但易导致许多显色剂或产物分解e 溶剂f 干扰离子 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率 消除共存离子干扰的方法： 提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消除锆、 镍、钴干扰) 选择适当波长 （一）、无机显色剂（一）、无机显色剂 钼酸铵法(测 P、 Si、W)， 过氧化氢法(测V5、Ti4)（二）有机显色剂（二）有机显色剂（主要使用） 1 1、OO，OO给电子螯合剂：给电子螯合剂： 铬天菁S（CAS）、苯基荧光酮（ PF ） 2 2、OO，N N给电子螯合剂：给电子螯合剂：偶氮胂III等三、分光光度法常用的显色剂三、分光光度法常用的显色剂3 3、N N，N N给电子基团给电子基团：邻二氮杂菲（测Fe）等4、带含硫基团的螯合剂：双硫腙（测Cu、Pb、Zn、Cd、Hg等）7.5 光度分析法的设计a 选择合适的入射光波长，无干扰时选择最大吸 收峰波长max。

b 确定线性区间c 控制吸光度读数范围在0.2 0.8 之间d 选择适当的参比溶液进行测量7.6 吸光光度法的误差非单色光引起的偏移物理化学因素：非均匀介质及化学反应吸光度测量的误差 对朗伯-比尔定律的偏移一、非单色光引起的偏移 复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲 非均匀介质 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测吸光度增加，导致线性关系上弯二、物理化学因素离解、缔合、异构等如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H+2CrO42- PAR的偶氮醌腙式 化学反应吸光度标尺刻度不均匀三、吸光度测量的误差A0.434 ，T36. 8% 时，测量的相对误差最小A=0.20.8, T=1565%，相对误差 cs Ax = abcx As = abcs A = ab(cx cs) = abc操 作 以cs（浓度低于未知溶液）为参比溶液，调节T = 100%(A = 0); 测定一系列浓度高于cs的标准溶液的吸光度A(即A）； 以A c 作工作曲线； 测定未知溶液的吸光度Ax（即Ax ）； cx = cs +c 原理:参比溶液与未知溶液透光度的比值恒定示差法提高准确度的实质常规法TxT0 5 1050100 落在测量误差较大的范围T0 5 1050100TrTsTs 落在测量误差较小的范围结论：示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度示差法四、 光度滴定48NaOH滴定 对硝基酚 pKa=7.15 间硝基酚 pKa=8.39 pKa=1.24V1V2V(NaOH)/mL对硝基酚间硝基酚酸形均无色.碱形均黄色典型的光度滴定曲线49依据滴定过程中溶液吸光度变化来确定终点的滴定分析方法。

Vsp滴定剂吸收Vsp被滴物吸收Vsp滴定剂与待测物均吸收Vsp产物吸收五、络合物组成的测定1. 摩尔比法: 固定cM ,改变cR 1:13:1c(R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 2. 等摩尔连续变化法:M:R=1:10.50.33cM/ccM/cM:R=1:20 0.2 0.4 0.6 0.8 10 0.2 0.4 0.6 0.8 1六、一元弱酸离解常数的测定HL HLKaH+L/HL高酸度下，几乎全部以HL存在，可测得AHLHLc(HL)；低酸度下，几乎全部以L存在，可测得AL Lc(HL).代入整理：或配制一系列c相同,pH不同的溶液,测A.HL、L 颜色不同HLLMO吸收曲线Aa(HL)Ab(L)123456Ab654321Aa350400450500550600/nmA曲线pH11.10, 1.3822.6533.0643.4853.9865.53,6.80由每份溶液的一对pH、A，可求得一个Ka, 取平均值即可1 了解分子对光的吸收与溶液颜色的关系. 吸收曲线定性分析的基础 定量分析的基础朗伯-比尔定律：A=bc=-lgT 式中各参数的物理意义，定量计算2 了解目视比色法、分光光度法的特点，分光光度计的基本部件。

3 灵敏度的表示摩尔吸光系数的意义和计算； 准确度适宜的测量范围、偏离比尔定律的原因4 显色反应及条件的确定: 显色剂用量、酸度、时间、温度、干扰及消除5 应用: 单一组分测定示例、多组分测定、光度滴定、络合物组成的测定、酸碱离解常数的测定。