第九章吸光光度法1(采用)

吸光光度法簡介第九章9.1吸光光度法的基本原理9.2吸光分析法的方法與儀器簡介9.3吸光光度法的靈敏度與準確度9.4吸光光度法分析條件的選擇9.5吸光光度法應(yīng)用簡介9.1.1光的基本性質(zhì)吸光光度法

是基于被測物質(zhì)的分子

對光

具有選擇吸收的特性而建立的分析方法。光的電磁波性質(zhì)射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光光的波粒二象性波動性粒子性E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應(yīng)E：光子的能量（J,焦耳）：光子的頻率（Hz,赫茲）

：光子的波長（cm）c：光速（2.99791010cm.s-1）h：Plank常數(shù)（6.625610-34J.s焦耳.秒）單色光、復(fù)合光、光的互補單色光復(fù)合光光的互補單一波長的光由不同波長的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補。藍黃紫紅綠紫黃綠綠藍橙紅藍綠9.1.2物質(zhì)對光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光吸收光譜光作用于物質(zhì)時，物質(zhì)吸收了可見光，而顯示出特征的顏色，這一過程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。分子基態(tài)的電子組態(tài)物質(zhì)對光的吸收物質(zhì)對光的吸收滿足Plank條件hS2S1S0S3E2E0E1E3hhh定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對光的選擇吸收ABA在一定的實驗條件下，物質(zhì)對光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。AC增大9.1.3溶液的吸光定律透光率（透射比）Transmittance透光率定義：T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%吸光度與透光率AbsorbanceandtransmittanceT：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%吸光系數(shù)Absorptivityb吸光液層的厚度，光程，cmc吸光物質(zhì)的濃度,g/L,mol/LK比例常數(shù)入射光波長物質(zhì)的性質(zhì)溫度取值與濃度的單位相關(guān)c：mol/LK

摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1c：g/LK

a吸光系數(shù)，L·g–1·cm-1c：g/100mLK

比吸光系數(shù)相互關(guān)系MolarAbsorptivityAbsorptivitySpecificextinctioncoefficient吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC

max三維譜圖吸光的加合性多組分體系中，如果各組分之間無相互作用，其吸光度具有加合性，即對吸收定律偏離AC主要原因非單色光吸光質(zhì)點的相互作用非單色光引起的對吸光定律的偏離設(shè)入射光由1和2兩種波長組成，溶液的吸光質(zhì)點對兩種波長的光的吸收均遵從吸收定律121+2或或非單色光引起的對吸光定律的偏離對吸收光譜而言，b和c固定，反映了隨波長變化的情況，單一波長，

固定；不同波長，

不同。因此，非單色光將導(dǎo)致對吸光定律的偏離。A或12在實際工作中，入射光通常具有一定的帶通。為了避免非單色光帶來的影響，一般選用峰值波長進行測定。1對應(yīng)的1較小2對應(yīng)的2較大選用峰值波長，也可以得到較高的靈敏度。吸光質(zhì)點間相互作用引起的對吸光定律的偏離質(zhì)點間的靜電作用質(zhì)點間的締合作用質(zhì)點間的化學(xué)反應(yīng)9.2.1吸光分析的幾種方法目視比色法標準系列未知樣品特點利用自然光比較吸收光的互補色光準確度低（半定量）不可分辨多組分方法簡便，靈敏度高分光光度法（紫外-可見分光光度法）UV-VISUltravioletVisualSpectroscopy0.575光源單色器吸收池檢測器顯示I0It參比樣品未考慮吸收池和溶劑對光子的作用注意比較9.2.2吸光分析法的儀器簡介紫外-可見分光光度計組件光源單色器樣品池檢測器信號輸出氫燈，氘燈，185~350nm；鹵鎢燈，250~2000nm.基本要求：光源強，能量分布均勻，穩(wěn)定作用：將復(fù)合光色散成單色光棱鏡光柵玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm平面透射光柵，反射光柵玻璃，光學(xué)玻璃，石英作用：將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并放大光電管，光電倍增管，光電二極管，光導(dǎo)攝像管（多道分析器）表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示單波長單光束分光光度計0.575光源單色器吸收池檢測器顯示比值光源單色器吸收池檢測器顯示光束分裂器單波長雙光束分光光度計9.3吸光光度法的靈敏度與準確度靈敏度吸光光度法是一種適合于微量組分測定的儀器分析法，檢測限大多可達10-3~10-4g/L或~g/mL數(shù)量級。準確度能滿足微量組分測定的要求。一般相對誤差2~5%。例如，石灰石中微量鐵，含量為0.067%，相對誤差以5%計算，結(jié)果為0.064~0.070%，絕對誤差為0.003%比較常量分析：鐵礦中的鐵含量測定，含量為80%，若相對誤差以5%計算，結(jié)果為84~76%，絕對誤差為4%對同一種待測物質(zhì)，不同的方法具有不同的，表明具有不同的靈敏度。例，分光光度法測銅銅試劑法測Cu

426=1.28104L．mol-1．cm-1雙硫腙法測Cu

495=1.58105L．mol-1．cm-1一般情況<104

~104~105

>105低靈敏度中等靈敏度高靈敏度靈敏度不同的本質(zhì)原因是什么？靈敏度的表示方法影響準確度的因素儀器測量誤差根據(jù)誤差傳遞公式，可以推導(dǎo)出濃度測量的相對誤差為T=0.368=36.8%A=0.434為了使測量誤差<5%，控制溶液的透光率T=70~10%誤差公式推導(dǎo)dc/c(%)T(%)dT=2%dT=1%dT=0.1%當(dāng)dT=1%時誤差最小A=0.155~1.00化學(xué)反應(yīng)的影響M+L=MLmax吸光定律光度法測定通常在一個較大的濃度范圍內(nèi)作工作曲線，當(dāng)′或隨著濃度的變化而變化，或隨著副反應(yīng)的變化而變化時，就表現(xiàn)出對吸光定律的偏離。實際計算例：M+L

→ML,ML2,ML31

12

23

3如果在1進行測定，結(jié)果如左圖所示AC(M)AMLML2ML31ML3ML2ML什么條件滿足？最有可能在什么情況下得到？例，聚合引起的對吸光定律的偏離2max=660nm二聚體：max=610nmACmax=660nm單體：A660nm610nm測量條件的選擇測量波長的選擇無干擾，選擇max有干擾AA待測溶液吸光度的選擇（為什么？）選擇C選擇b1、非單色光影響小2、靈敏度高參比液的選擇原則：扣除非待測組分的吸收以顯色反應(yīng)為例進行討論M+R=M-Rmax試液 顯色劑溶劑吸光物質(zhì)參比液組成無吸收無吸收光學(xué)透明溶劑基質(zhì)吸收無吸收吸收不加顯色劑的試液無吸收吸收吸收顯色劑基質(zhì)吸收吸收吸收吸收顯色劑+試液+待測組分的掩蔽劑若欲測M-R的吸收maxA（樣）=A（待測吸光物質(zhì)）+

A（干擾）+A（池）A（參比）=

A（干擾）+A（池）9.4吸光光度法分析條件的選擇顯色反應(yīng)有機物質(zhì)官能團強吸收直接測定UV-VIS官能團弱吸收衍生化反應(yīng)UV-VIS顯色反應(yīng)無機物質(zhì)通常通過顯色反應(yīng)生成吸光系數(shù)大的有色物質(zhì)進行測定，以提高靈敏度332+桔紅色max鄰二氮菲酸度的選擇酸度的影響副反應(yīng)M+nR=MRnOH-H+存在型體的變化RH=R-

+H+

12生成不同配比的絡(luò)合物例，磺基水楊酸–Fe3+pH=2~3FeR紫紅色pH=4~7FeR2橙色pH=8~10FeR3黃色ApH顯色劑的用量M+nR=MRn定量反應(yīng)實際工作中，作A~CR曲線，尋找適宜CR范圍。ACR溫度的選擇實際工作中，作A~T曲線，尋找適宜反應(yīng)溫度。ATATATATAT反應(yīng)時間的選擇實際工作中，作A~t曲線，尋找適宜反應(yīng)時間。9.5吸光光度法應(yīng)用簡介微量組分的測定單組分的測定多組分的測定介紹一種

解聯(lián)立方程法AXY12根據(jù)加合性原則解聯(lián)立方程，可求得Cx,Cy

為物質(zhì)的特征參數(shù)，可通過配制標準溶液測得。請設(shè)計一個測定兩組分的濃度的實驗方案ACs(x)純物質(zhì)或共存物質(zhì)不干擾示差光度法方法比較常規(guī)法以空白溶劑為參比示差法以濃度為Cs

的標準溶液為參比A△C△CxA′（Cx>Cs）適宜

高

濃度的測定思考：（Cx

Cs）時情況怎樣？示差法提高準確度的實質(zhì)常規(guī)法TxT051050100落在測量誤差較大的范圍示差法T051050100TrTsTs落在測量誤差較小的范圍結(jié)論：示差法通過提高測量的準確度提高了方法的準確度光度滴定法光度滴定法是依據(jù)滴定過程中溶液的吸光度的突變來確定滴定終點的滴定分析方法。例,滴定反應(yīng)M+R=MR隨著R的加入，[M][MR]滴定曲線隨各物質(zhì)的吸收性質(zhì)的不同而不同。

R=0,

M=0,

MR>0（不考慮滴定體積的變化）AVRVsp

R>0,

M=0,

MR>0AVR

R>

MRVsp

R<

MRAVRVsp更多例子滴定曲線分析絡(luò)合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定摩爾比法測絡(luò)合比（飽和法）M+nR=MRnCM,固定；CR,從0開始增大CMRnCR在特定波長測定

R=0,

M=0,

MRn>0ACR/CMn

R>0,

M>0,

MRn=0ACR/CMn弱酸弱堿離解常數(shù)的測定HR

=H++

R-HR用光度法可以測定其離解常數(shù)RAHRRHRR用吸光值表征，相對于pH作圖，可求得pKa或雙波長分光光度法21AXY∵∴Y

的存在不干擾X的測定光源單色器單色器檢測器切光器狹縫吸收池問題問題1.雙波長法與常規(guī)參比法比較，有什么特點？AXY122.如何借助于雙波長法消除干擾？光源單色器單色器檢測器切光器狹縫吸收池要點1、Plank條件2、物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對光的選擇吸收基