光電比色計(jì)的使用及溶液濃度的測(cè)量

1、光電比色計(jì)的使用及溶液濃度的測(cè)量許多物質(zhì)的溶液是有顏色的，有些物質(zhì)的溶液本身沒有顏色，但可以通過某些試劑的作 用而生成有色化合物。 這些溶液具有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即當(dāng)其濃度改變時(shí)， 溶液顏色的深淺也隨之改變，溶液愈濃， 顏色就愈深。因此， 可以用比較溶液顏色深淺來測(cè)定溶液中有色物 質(zhì)的含量，這種基于比較顏色深淺的分析方法稱為比色分析，又稱吸光光度法。比色分析具有簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微量組分的測(cè)定，通常測(cè)定 含量在10-1 10-4mg/ L的痕量組分。特別是近年來采用了新的特效有機(jī)顯色劑和絡(luò)合掩蔽 劑，可以經(jīng)分離而直接進(jìn)行比色測(cè)定。比色分析如同其他儀器分析一樣，也具有相對(duì)誤差較

2、大（一般為1% 5%）的缺點(diǎn)。但對(duì)于微量組分測(cè)定來說，由于絕對(duì)誤差很小， 測(cè)定結(jié)果也是令人滿意的。在現(xiàn)代儀器分析中，有60%左右采用或部分采用了這種分析方法。在醫(yī)學(xué)學(xué)科中，比色分析也被廣泛應(yīng)用于藥物分析、衛(wèi)生分析、生化分析、冶煉地質(zhì)勘測(cè)中的物質(zhì)分析、環(huán)境污染中的水質(zhì)分析等方面?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解光電比色計(jì)的構(gòu)造，掌握其原理和使用方法。2. 熟練掌握用光電比色計(jì)測(cè)量未知溶液濃度的方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】582-S 光電比色計(jì)（含比色皿四個(gè)）、濾色片（三個(gè)）、已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液、待測(cè)溶液、 蒸餾水【實(shí)驗(yàn)原理】比色法是化學(xué)分析方法的一種，基原理是基于被測(cè)定物質(zhì)溶液的顏色或加入顯色劑后生成的有色溶液，其

3、顏色強(qiáng)度和物質(zhì)含量成比例。溶液中的物質(zhì)在光的照射激發(fā)下，產(chǎn)生對(duì)光的吸收效應(yīng)。因此，根據(jù)光被有色溶液吸收的強(qiáng)度，可測(cè)出溶液內(nèi)物質(zhì)的含量的多少。1 朗伯一比爾定律當(dāng)單色光通過厚度相同， 而濃度很小的溶液時(shí)， 光能量減弱的程度和物質(zhì)的濃度滿足朗伯一比爾定律。當(dāng)一束平行單色光（只有一種波長(zhǎng)的光）照射有色溶液 時(shí)，光的一部分被吸收，一部分透過溶液（如圖1所示）。設(shè)入射光的強(qiáng)度為I。，溶液的濃度為C，液層的厚度為b ,透射光強(qiáng)度為I，則log10KCb(1)圖1光吸收示意圖式中l(wèi)og10 0表示光線透過溶液時(shí)被吸收的程度，I般稱為吸光度（A）或消光度（E），因此上式可以寫成A KCb（2）K稱為吸光系數(shù)，

4、它表示有色溶液在單位濃度和單位厚度時(shí)的吸光度。在入射光的波長(zhǎng)、溶液種類和溫度一定的條件下，K為定值。吸光系數(shù)是有色化合物的重要特性之一，在比色分析中有著重要的意義。K值愈大，表示該物質(zhì)對(duì)光的吸收能力愈強(qiáng)，濃度改變時(shí)引起吸光度的改變愈顯著，因此比色測(cè)定時(shí)靈敏度愈高。朗伯-比爾定律說明有色溶液對(duì)一定強(qiáng)度光的吸收程度，與液層厚度和溶液中有色物質(zhì)濃度的乘積成正比。間的關(guān)系。其中朗伯定律說明吸收光與厚度間的關(guān)系;比爾定律說明吸收光與濃度比色法中常把k稱為透光度，用T表示，透光度和吸光度的關(guān)系如下:A logI1io log io t log !QT KCb (3)2. 比色法測(cè)溶液濃度的原理假定有兩種有

5、色溶液， 其中一種是已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，另一種是待測(cè)溶液。根據(jù)公式:在標(biāo)準(zhǔn)溶液中：As KsCsbs在待測(cè)溶液中： Ax KxCxbx將式(4)除以式(5)可得:AsKsbs ?CsAxKxbx Cx如果上述兩種溶液的液層厚度相等、溫度相同而且是同一種物質(zhì)的兩種不同濃度的溶液，測(cè)定時(shí)所選用的單色光的波長(zhǎng)亦相同，則有Ks Kx、bs bx，代入式可得:這一關(guān)系式就是光電比色計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)，也是比色分析的基本計(jì)算公式之一。式中標(biāo)準(zhǔn) 溶液的濃度Cs為已知，As和Ax可用光電比色計(jì)測(cè)量出來， 則待測(cè)溶液的濃度 Cx即可求出。3. 波長(zhǎng)的選擇 由于有色溶液對(duì)光的吸收具有選 擇性，因此進(jìn)行比色測(cè)定時(shí)，濾光片

6、 必須加以選擇，否則靈敏度很低，導(dǎo) 致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。選擇濾光的一般 原則是：濾光片最大透過的光線應(yīng)該 是溶液最大吸收的光線。 從顏色上看， 濾光片的顏色與待測(cè)溶液的顏色應(yīng)為 互補(bǔ)色”。什么叫做互補(bǔ)色呢？凡是 兩種顏色相加后能得到白色，則此兩 種顏色就稱為 互補(bǔ)色，圖2中直接 相對(duì)的兩種顏色，均為互補(bǔ)色。圖2互補(bǔ)色光示意圖為什么選擇濾光片時(shí)，要使濾光 片的顏色與待測(cè)溶液的顏色為互補(bǔ)色 呢？這是因?yàn)闉V光片和有色溶液具有 相似的透光特性，與它們本身顏色相 同的色光，能夠最大限度地透過。而與它們本身顏色成互補(bǔ)的色光都能被最大地吸收?！緦?shí)驗(yàn)儀器介紹】581-s 光電比色計(jì)由光源、 單色器、樣品室、光電

7、二極管、微電流放大器、對(duì)數(shù)放大器、 數(shù)字電壓表等部分組成。具有以下特點(diǎn)：圖3 581-s 光電比色計(jì)實(shí)物圖1 儀器小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2 數(shù)字顯示清晰、精度高。圖4 581-s光電比色計(jì)的外形示意圖面板部件說明：1 顯示器5. T粗調(diào)節(jié)鈕9.比色皿座610.T選擇開關(guān)3. A選擇開關(guān)T細(xì)調(diào)節(jié)鈕7. A調(diào)零鈕.比色皿蓋11.濾色片4. C選擇開關(guān)8.C校正節(jié)鈕燈泡3絕熱玻璃1-1 中。581-s光電比色計(jì)的光路示意圖圖中：1.反射鏡2.比色皿6.光電二極管4. 濾色片5【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】1. 測(cè)量前的準(zhǔn)備1）儀器置于堅(jiān)固的工作臺(tái)上，以免被測(cè)溶液傾斜而造成測(cè)量誤差。2）按“互補(bǔ)色原理”選擇所需濾色片，

8、插入儀器的濾色片座內(nèi)，將數(shù)據(jù)記入表3）接通電源，預(yù)熱15分鐘。2. 溶液吸光度的測(cè)定1）在一只比色皿中注入蒸餾水作空白液，另一只比色皿加入待測(cè)試液（黑墨水、藍(lán)墨水或者紅墨水）。2）將兩只比色皿插入儀器上活動(dòng)的比色皿座內(nèi)，并將比色皿蓋蓋上，以遮去雜光。3）將注入空白蒸餾水的比色皿推入光路，按下T選擇開關(guān)，調(diào)節(jié) T粗調(diào)節(jié)鈕和T細(xì)調(diào)節(jié)鈕，使顯示器的數(shù)字為100 . 0。按下A選擇開關(guān)，調(diào)節(jié) A調(diào)零鈕，使顯示器的數(shù)字為0. 000。4）將加入待測(cè)試液試液（黑墨水、藍(lán)墨水或者紅墨水 ）的比色皿推入光路，按下T選擇開關(guān)，即可讀出待測(cè)試液的透光度，按下A選擇開關(guān)，即可讀出待測(cè)試液的吸光度。 將數(shù)據(jù)記入表1-

9、2中。5）重復(fù)3）、4）操作，對(duì)待測(cè)試液進(jìn)行 5次測(cè)量，將測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表1-2中。3. 溶液濃度的測(cè)量1）按“互補(bǔ)色原理”選擇所需濾色片，插入儀器的濾色片座內(nèi)，將數(shù)據(jù)記入表2-1中。2）在一只比色皿中注入蒸餾水作空白液，另一只比色皿加入標(biāo)準(zhǔn)溶液。3）重復(fù)步驟2中的2）、3）、4），測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度 As記入表2-2中。4）按下C選擇開關(guān)，調(diào)節(jié) C校正鈕，使顯示器的數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度Cs。5）從比色皿座中取出加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的比色皿，把加入待測(cè)溶液的比色皿插入儀器上活 動(dòng)的比色皿座內(nèi)。6）重復(fù)步驟2中的2）、3）、4），測(cè)量待測(cè)溶液的吸光度Ax記入表2-2中。7）按下C選擇開關(guān)，記下顯示器上

10、的數(shù)字，即為待測(cè)溶液的濃度Cx。8）重復(fù)步驟3中的3）、4）、5）、6）、7）三次，將測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表2-2中?！咀⒁馐马?xiàng)】1儀器須按順序操作，不要任意按動(dòng)各種鍵鈕。2 儀器應(yīng)當(dāng)置于干燥的地方，以免儀器受潮影響測(cè)量的正確性。3把按互補(bǔ)色原則選擇的適當(dāng)?shù)臑V色片插入儀器的濾色片座內(nèi)，每次插入時(shí)應(yīng)保證它的同 一面面對(duì)比色皿。4. 用過的比色皿，應(yīng)用蒸餾水洗凈并用細(xì)軟且能吸水的布或鏡頭紙揩干。5. 在拿比色皿時(shí)，應(yīng)執(zhí)握比色皿的磨砂表面（即側(cè)面），不應(yīng)觸及比色皿的光學(xué)平面，從而 避免透光度受到影響。6. 測(cè)量時(shí)應(yīng)防止比色皿中的溶液漏入儀器中。7. 儀器長(zhǎng)期擱置后再次使用時(shí)，必須增加預(yù)熱時(shí)間（至少1小時(shí)以

11、上）。&為保證測(cè)量時(shí)吸光度的精度，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行校正，具體步驟如下：1）將注入空白蒸餾水的比色皿推入光路，按下T選擇開關(guān)，調(diào)節(jié)T調(diào)節(jié)鈕，使數(shù)字顯示為100. 0，按下A選擇開關(guān)，調(diào)節(jié) A調(diào)零鈕，使數(shù)字顯示為 0. 000。2）按下T選擇開關(guān)，調(diào)節(jié) T調(diào)節(jié)鈕，使數(shù)字顯示為 10. 0，按下A選擇開關(guān)，用改錐調(diào)節(jié)儀器后側(cè)的A（1）校正電位器，使數(shù)字顯示為1. 000?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】溶液顏色濾色片號(hào)碼1計(jì)算log10 T表1-2次數(shù)TA12345平均,并與直接測(cè)得的吸光度的值 A作比較。表2-1溶液顏色濾色片號(hào)碼標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mg / L）表2-2次數(shù)AsAx1Cx (mg / L)123平均利用公式CxAxAsCs，計(jì)算待測(cè)溶液的濃度Cx =，并與直接測(cè)得的待測(cè)溶液的濃度 Cx作比較參考補(bǔ)充光的顏色與波長(zhǎng)之間的關(guān)系菽色液長(zhǎng)范圍rim顧色液長(zhǎng)范H(nm)遠(yuǎn)紅外詢Hi胛綠501-560中紅外2 501*-!青J -501)近紅外761-2 500卜紅621-760紫401-4059)20普通紫外