第8章吸收光譜法

第八章吸收光譜法知識(shí)點(diǎn)：吸收光譜的產(chǎn)生光吸收基本定律比色分析和分光光度法分光光度法的應(yīng)用……基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收建立的分析方法，又稱吸光光度法。光與溶液的顏色吸收光譜曲線光吸收基本定律朗伯－比爾定律的適用范圍§8.1

吸收光譜8.1.1光與溶液的顏色可見(jiàn)光：400～760nm近紫外光：200～400nm近紅外光：760～25000nm遠(yuǎn)紅外光：25～500umλ顏色400~450紫450~480藍(lán)480~490青藍(lán)490~500青500~560綠560~580黃綠580~600黃600~650橙650~760紅單色光：具有同一波長(zhǎng)，一種顏色的光。復(fù)合光：幾種單色光混合起來(lái)的光。黃藍(lán)綠紫橙青藍(lán)青紅互補(bǔ)光：一對(duì)相互混合成白光的單色光。白光吸收光譜的產(chǎn)生:當(dāng)以一定范圍的光波連續(xù)照射分子或原子時(shí)，就有一個(gè)或幾個(gè)一定波長(zhǎng)的光波被吸收，透過(guò)的光譜中不出現(xiàn)這些波長(zhǎng)的光，稱為吸收光譜。若吸收光譜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，由于光的互補(bǔ)性，溶液呈現(xiàn)透過(guò)光的波長(zhǎng)顏色。8.1.2吸收光譜曲線吸收光譜曲線例：將不同波長(zhǎng)的單色光依次通過(guò)固定濃度的高錳酸鉀溶液，同時(shí)測(cè)量每一波長(zhǎng)下溶液對(duì)光的吸收程度(A)。有吸收峰

最大吸收波長(zhǎng)(λmax

)…在吸收峰處的波長(zhǎng)。λ1…λn測(cè)A1…AnAλ(nm)4005006000.30.20.1λmax是特征的，與濃度無(wú)關(guān)。

每種物質(zhì)都有其特征吸收曲線，可做定性分析依據(jù)。λ一定時(shí)，同一物質(zhì)的吸收程度與濃度成正比。這是定量分析依據(jù)。λmax

525C1C2C3C1>C2>C38.1.3光吸收基本定律…朗伯－比爾定律Io…入射光強(qiáng)度L…液層厚度（cm）It…透過(guò)光強(qiáng)度C…溶液濃度λ

…入射光波長(zhǎng)朗伯－比爾定律：λ一定IoItCL

當(dāng)一束波長(zhǎng)一定的單色光通過(guò)均勻溶液時(shí)，溶液對(duì)光的吸收程度與液層的厚度及溶液的濃度成正比。兩邊取對(duì)數(shù)：C為mol/L：k為ε……摩爾吸收系數(shù)（L/mol·cm）C為g/L：k為a……吸收系數(shù)（L/g·cm）a和ε是物質(zhì)在一定波長(zhǎng)下的特征常數(shù)，反映顯色反應(yīng)的靈敏度。ε與波長(zhǎng)有關(guān)。在最大吸收波長(zhǎng)處的ε為εmax，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。比例系數(shù)k

朗伯－比爾定律：

一般常用ε。ε越大，顯色反應(yīng)的靈敏度越高。令：由：吸光度A又令：A與T關(guān)系：透光率T再由：8.1.4朗伯－比爾定律的適用范圍當(dāng)λ和L一定時(shí)：A=KC適用范圍：

A=0.2~0.8AC標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離朗伯－比爾定律的原因：1.單色光不純引起偏差;

消除方法：①用單色光較純的儀器。②濃度越小，偏離越小。Aλ③選擇最大吸收波長(zhǎng)為工作波長(zhǎng)。2.化學(xué)因素引起偏差偏離朗伯比爾定律比色分析法：利用溶液顏色的深淺與溶液濃度的關(guān)系來(lái)確定物質(zhì)含量的方法。特點(diǎn)：1.靈敏度高。（10-3~10-6mol/L)

2.準(zhǔn)確度較高。（2～10％）3.操作簡(jiǎn)便、測(cè)定快。4.應(yīng)用廣泛。目視比色法分光光度法§8.2

比色法和分光光度法8.2.1目視比色法(VisualColorimetry)

直接用眼睛觀察、比較溶液顏色深淺來(lái)測(cè)定物質(zhì)含量的方法。儀器：比色管。方法：

1.配制一系列不同濃度體積一定的標(biāo)準(zhǔn)有色溶液。

2.取一定體積水樣，加入與標(biāo)準(zhǔn)溶液同樣試劑，稀釋至同樣體積。

3.從比色管口向下觀察水樣與標(biāo)準(zhǔn)溶液顏色深淺。測(cè)定條件：比色管要成套的。測(cè)定原理：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、儀器簡(jiǎn)單。靈敏度較高（液層較厚）缺點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)溶液不能久存。準(zhǔn)確度不太高。5~20%。

用分光光度計(jì)來(lái)進(jìn)行比色分析的方法1.特點(diǎn)：⑴.提高了準(zhǔn)確度和靈敏度。（2～5％）

⑵.測(cè)量范圍擴(kuò)大到紫外和紅外光區(qū)。

⑶.可選擇任意波長(zhǎng)的單色光。2.分光光度計(jì)種類：可見(jiàn)分光光度計(jì)360～800nm

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)200～1000nm

紅外分光光度計(jì)760～400000nm8.2.2分光光度法(Spectrophotometry)8.2.3紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)1.光源：鎢燈(可見(jiàn)光)或氫燈(紫外光)、透鏡、反射鏡。3.吸收系統(tǒng)：吸收池：成套比色皿(玻璃或石英)、比色槽。光欄（調(diào)節(jié)光量）4.檢測(cè)系統(tǒng)：光閘、光電管(光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào))、放大器

(放大電信號(hào))、檢流計(jì)(刻度或數(shù)顯，顯示A或T)。2.分光系統(tǒng)：棱鏡或光柵（玻璃或石英,分光）、狹縫（截取單色光）、準(zhǔn)直鏡（角度可調(diào)）。8.2.4分光光度法測(cè)量條件的選擇選擇入射光的波長(zhǎng)“最大吸收原則”……選λmax為工作波長(zhǎng)?！拔兆畲?、干擾最小”……若λmax處有干擾，選靈敏度稍低但能避免干擾處波長(zhǎng)?？刂莆舛确秶篈=0.2~0.8（∵A=ε·C·L）

方法：①定量調(diào)整被測(cè)組分濃度。

②選不同厚度的比色皿。選擇適當(dāng)?shù)膮⒈纫海瞻兹芤海〢λ(nm)λmaxλ干擾物質(zhì)§8.3顯色反應(yīng)及其影響因素8.3.1顯色反應(yīng)氧化還原反應(yīng)：例絡(luò)合反應(yīng)：例顯色反應(yīng)條件選擇性好靈敏度高組成恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。有色化合物與顯色劑顏色差別要大R—顯色劑；MR—有色物質(zhì)。8.3.2顯色劑無(wú)機(jī)顯色劑：在組成恒定、穩(wěn)定性、選擇性、靈敏度上不能滿足要求。有機(jī)顯色劑：一般形成穩(wěn)定的螯合物，選擇性、靈敏度都較高。8.3.3多元絡(luò)合物由3種及3種以上組分形成的絡(luò)合物。

①選擇性更好；

②靈敏度更高；

③穩(wěn)定性更強(qiáng)。8.3.4影響顯色反應(yīng)的因素顯色劑的用量（通過(guò)試驗(yàn)確定）ACR①c1c2②c1c2③c1固定M的濃度和其它條件，作A-CR曲線：①

：在c1~c2之間選擇顯色劑用量。②:在c1~c2之間選擇顯色劑用量。③：嚴(yán)格控制顯色劑的用量。[H+]的影響ApHpH1pH2HRH+（1）顯色劑的酸效應(yīng)有些顯色劑：[H+]增加，[R]降低，平衡左移。（2）[H+]改變對(duì)顯色劑顏色的影響有些顯色劑具有酸堿指示劑的性質(zhì)，不同[H+]下具有不同顏色。（3）[H+]對(duì)M離子狀態(tài)的影響有的M易水解沉淀或生成羥基配離子，影響M參加主反應(yīng)。M(OH)n…OH-（4）[H+]對(duì)MR組成的影響一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定pH范圍，用緩沖溶液控制pH值。顯色溫度：一般室溫，也有需加熱。溶劑有的有機(jī)溶劑可以降低MR的離解度，提高顯色靈敏度；有的有機(jī)溶劑可以增加MR的溶解度，可以用萃取的方法增加測(cè)定的靈敏度。干擾離子影響消除方法：在顯色后t1~t2間完成吸光度的測(cè)定Att1t24.顯色時(shí)間（通過(guò)試驗(yàn)確定）（1）控制溶液pH值；（2）加掩蔽劑；（3）改變干擾離子的狀態(tài)；（4）選擇適當(dāng)?shù)膮⒈纫海唬?）分離干擾離子。8.4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線法取5～10個(gè)不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，加顯色劑和其它試劑，稀釋至一定體積→標(biāo)準(zhǔn)有色溶液，在選定波長(zhǎng)下測(cè)A標(biāo)。作標(biāo)準(zhǔn)曲線A標(biāo)-C標(biāo)換算成水樣的濃度?！?.4吸收光譜法的定量分析方法ACAXCX一定體積的水樣加同樣的顯色劑和其它試劑，稀釋至一定體積,在選定波長(zhǎng)下測(cè)AX。在曲線上找出與AX相對(duì)應(yīng)的CX。要求：1.嚴(yán)格符合朗伯－比爾定律。2.待測(cè)液濃度與標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度相近。8.4.2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法標(biāo)準(zhǔn)溶液水樣顯色劑其它試劑測(cè)吸光度λmaxA標(biāo)Ax8.4.3

最小二乘法（回歸分析法）當(dāng)L一定時(shí)，A與C呈直線關(guān)系，假設(shè)為：

C=aA+bAAn…A2A1CCn…C2C1C與A之間的線性關(guān)系的密切程度用相關(guān)系數(shù)γ衡量：用一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)A：水樣顯色后測(cè)A，帶入直線方程求C。8.6.1天然水中鐵的測(cè)定（鄰二氮菲分光光度法）鐵含量高使水體混濁：測(cè)定原理：1.測(cè)總鐵：

水樣中加鹽酸并加熱，冷卻后加入鹽酸羥胺。§8.6吸收光譜法的應(yīng)用加入鄰二氮菲顯色：2.測(cè)亞鐵：

不加鹽酸加熱，不加鹽酸羥胺，其余與總鐵相同。測(cè)量條件及注意事項(xiàng)：

1.測(cè)定的pH=2~9，一般用醋酸緩沖液控制pH值4~5。2.顯色后可穩(wěn)定6個(gè)月。

3.最低檢出：0.03mg/L。含鐵大于5mg/L時(shí)需預(yù)先將水樣稀釋。

4.有關(guān)離子干擾，可用相應(yīng)的方法消除。

5.用標(biāo)準(zhǔn)曲線法8.6.2水中氮素化合物及總氮的測(cè)定天然水中氮的主要存在形式：

有機(jī)態(tài)氮氨氮亞硝酸鹽氮硝酸鹽氮?jiǎng)P氏氮?jiǎng)P氏氮用后述方法測(cè)氨氮。氨氮（NH3、NH4+)：……納氏試劑光度法預(yù)處理：水樣在一定條件下蒸餾或混凝過(guò)濾。顯色：加納氏試劑λmax＝420nm，最低檢出：0.025mg/L可用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或目視比色法。亞硝酸鹽氮（NO2－）水樣在pH=1.9~3.0時(shí)加入對(duì)氨基苯磺酸和鹽酸α萘乙二胺：λmax＝540nm，最低檢出：0.003mg/L用標(biāo)準(zhǔn)曲線法。紅色染料酚二磺酸比色法

制備酚二磺酸：取水樣蒸干后加酚二磺酸：硝酸鹽氮（NO3－）加濃氨水顯色：黃色化合物λmax＝410nm，最低檢出：0.02mg/L用標(biāo)準(zhǔn)曲線法。紫外分光光度法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）

NO3－在波長(zhǎng)