分光光度法.ppt

1、,比色法和分光光度法,化學分析法,酸堿滴定法 配位滴定法 氧化還原滴定法 沉淀滴定法,重量分析法,儀器分析比色法和分光光度法,利用溶液顏色的深淺來測定溶液中有色物質的濃度，這種測定方法稱為比色分析法。,用分光光度計進行的比色分析的方法稱為分光光度法。,概述,目視比色,稱為比色法。,靈敏度高：測定下限可達105106mol/L, 10-4%10-5% 準確度高一般吸光光度法的相對誤差為2-5%，對微量成分來說，還是比較滿意的，因為在這種情況下，滴定分析法和重量法也不夠準確了，甚至無法進行測定。 操作簡便快速 應用廣泛:幾乎所有的無機離子和有機化合物都可直接或間接地用吸光光度法進行測定。,光度分析

2、法的特點,1、光的基本性質 光具有波粒二象性，即波動性、粒子性。,根據(jù)波長的不同，可分為：p396 紫外光區(qū)：200nm 400nm 可見光區(qū)：400nm 750nm 紅外光區(qū)：750nm 1000m,描述其波動性的主要參數(shù)是：波長，頻率 ，光速C。,三者間關系為： C,物質對光的選擇性吸收,具有同一波長的光稱為單色光。,光的粒子性：如光電效應。,光子的能量（E）決定于光的頻率和波長：,不同波長組成的光稱為復合光。,白光（如日光）是復合光，是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等光按適當?shù)膹姸缺壤旌隙傻?，?00nm750nm 范圍的一種復合光。,2、物質對光的選擇性吸收,物質為什么有顏色，其實質

3、是什么？-物質本性、光,互補色光,如KMnO4吸收綠色光，因此KMnO4溶液呈現(xiàn)紫色。,物質的顏色,將不同波長的光透過某一固定的溶液，測量不同波長下溶液對光的吸光度，作圖得到光吸收曲線,描述物質對不同波長光的吸收。,3 吸收曲線,max,一束平行單色光照射透明溶液時，光的一部分被吸收，一部分透過溶液，一部分被器皿的表面反射。,光吸收的基本定律,1、朗伯比爾定律,Io = Ia + It + Ir,若入射光強度為Io，吸收光的強度為Ia，透過光強度為It，反射光的強度為Ir，它們的關系是：,在吸光光度法中，測定時都是采用同樣質量的比色皿，反射光的強度基本上是不變的，其影響可以相互抵消。 空白調零

4、。,分光光度法中： Io = Ia + It,從上式可以看出： 溶液的透光度愈大，說明溶液對光的吸收愈小，相反，透光度愈小，說明溶液對光的吸收愈大.,透光度:透過光強度It與入射光強度Io之比,用 T 表示 吸光度：用 A表示,比例常數(shù)，與、c、T有關。b：溶液厚度,朗伯定律：當 、c、T 一定時，溶液的吸光度與液層的厚度成正比。,比爾定律：當 、b 和 T一定時，溶液的吸光度與溶液的濃度成正比。,朗伯比爾定律（同時考慮溶液濃度和液層厚度的影響）一束平行單色光通過溶液，當和T一定時，其吸光度與溶液的濃度和液層厚度成正比。,朗伯-比爾定律的適用條件 (1) 單色光: 應選用max處或肩峰處測定

5、(2) 吸光質點形式不變：離解、絡合、締合會破壞線性關系， 應控制條件(酸度、濃度、介質等) (3) 稀溶液： 濃度增大，分子之間作用增強,當c用gL-1表示，b用cm表示時，K用a表示，稱為吸光系數(shù)，其單位為 L(g.cm)-1 ，則：,2、比例常數(shù)K,吸光系數(shù)a,A = a b c,摩爾吸光系數(shù),c用molL-1表示，b用cm表示時，K用表示，稱為摩爾吸光系數(shù)，其單位為L(mol.cm)-1。則：,A =b c,在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。,越大表明該物質的吸光能力越強，用光度法測定該物質的靈敏度越高。 105：超高靈敏； =(610）10

6、4 ：高靈敏； 2104 ：不靈敏。,桑德爾(Sandell)靈敏度(靈敏度指數(shù))用S來表示。 S是指當儀器的檢測極限A=0.001時，單位截面積光程內所能檢測出來的吸光物質的最低含量，其單位為gcm-2，S與及吸光物質摩爾質量M的關系為：S=M/,分光光度的靈敏度,【例】：有一濃度為1.0g/ml Fe2+的溶液，以鄰二氮菲顯色后，在比色皿厚度為 2cm、波長510nm處測得吸光度為0.380，計算（ 1 ）透光度T；(2)吸光系數(shù)a；（3）摩爾吸光系數(shù) 。,解（1）T10-A10-0.3800.417,（2）,（3）,16-2-2 吸光度的加合性,A總 = Ai =1b1c1 + 2b2c

7、2 + nbncn,總的吸光度等于各個吸光物質的吸光度之和。 或溶液的吸光度應等于溶液中各組分的吸光度之和。（組分間沒有干擾）,對朗伯-比爾定律的偏離 一、物理因素： 1、單色光不純，導致負偏差。,2、散射光的影響，膠體、乳濁液或懸濁液由于散射的作用使吸光度增大，或入射光不是垂直通過比色皿產(chǎn)生正偏差。,二、化學因素 1、吸光質點的相互作用，濃度較大時，產(chǎn)生偏差， 朗伯-比爾定律只適合于稀溶液（c 10-2 molL-1 )。,2、平衡效應，物質的離解、締合、互變異構及化學變化引起的偏離，如： Fe(SCN)3 = Fe3+ + 3SCN- Cr2O72- + H2O = 2CrO42- + 2

8、H+,一、目視比色法：用眼睛比較溶液顏色深淺以確定物質含量。（也叫標準色階法）,比色法和分光光度法及其儀器,目視比色法的優(yōu)點是： 1、儀器簡單，操作簡便，適宜于大批試樣分析。 2、測定的靈敏度較高，適宜于稀溶液中微量元素的測定。 3、 白光下進行測定，因此有些顯色反應不符合朗伯比耳定律時，仍可用目視法測定。,目視比色法的缺點是： 1、有色溶液一般不太穩(wěn)定，常常臨時配制一套標準色階，較麻煩費時。 2、依靠人的眼睛來觀察顏色深度，有主觀誤差，準確度不高，相對誤差約為520%。,二、 分光光度計(spectrophotometer),通過棱鏡或光柵得到一束近似的單色光. 波長可調, 故選擇性好, 準

9、確度高.,分光光度計內部光的傳播途徑,1. 光源(Light source)：發(fā)出所需波長范圍內的連續(xù)光譜，有足夠的光強度,穩(wěn)定。 可見光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈(320 2500 nm) 紫外區(qū)：氫燈，氘燈(180 375 nm) 2. 單色器(monochromator)：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。 棱鏡 光柵 玻璃350 3200 nm, 石英185 4000 nm,3.吸收池(cell):用于盛待測液及參比溶液。,玻璃 能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū) 石英 不吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū) 要求：匹配性（對光的吸收和反射應一致）,4. 檢測器(detector)：利用光電效應，

10、將 光能轉成電流訊號。 光電池，光電管，光電倍增管,5.讀數(shù)指示器 讀數(shù)指示器的作用是把光電流放大的信號以適當方式顯示或記錄下來。通常使用懸鏡式光電反射檢流計測定產(chǎn)生的光電流。檢流計光點偏轉刻度直接標為吸光度和透光率，測定時一般可直接讀出吸光度。,顯色反應與顯色條件的選擇,顯色反應在分光光度分析中，利用顯色反應把待測組分M 轉變?yōu)橛猩衔颩R，然后再進行測定。 使試樣中的被測組分與化學試劑作用生成有色化合物的反應叫顯色反應。所用試劑稱顯色劑。 M(待測物)nR(顯色劑)MRn(有色化合物) 顯色反應主要有配位反應和氧化還原反應，其中絕大多數(shù)是配位反應。,對顯色反應的要求 1、靈敏度高，選擇較

11、大的顯色反應。避免共存組分干擾。 2、選擇性好，顯色劑只與被測組分反應。 3、有色物組成固定，如： Fe3+ + 磺基水楊酸 三磺基水楊酸鐵(黃色) （組成固定） Fe3+ + SCN - FeSCN2+、 Fe(SCN)2 + （組成不固定）,4、有色物穩(wěn)定性高，其它離子干擾才小。如三磺基水楊酸鐵的Kf =1042 , F- 、H3PO4 對它無干擾。,5、顯色過程易于控制，而且有色化合物與顯色劑之間的顏色差別應盡可能大。,顯色反應條件的選擇（實驗確定） 1、顯色劑的用量 ，適當過量。適宜的用量通過實驗求得(cM、pH一定),2、酸度（cM、 cR一定）,pH1pHpH2,pH,3、顯色時溫

12、度和時間,T1(),T2(),t(min),A,4、溶劑的影響，有機溶劑會降低有色物的離解度，從而提高 顯色反應的靈敏度。,(3) 改變干擾離子價態(tài)，測Ni2+時，F(xiàn)e2+ 有干擾，加入氧化劑， Fe2+ Fe3+ .,(4) 分離干擾離子，用萃取、沉淀、電解、離子交換等方法。,還可選擇適當?shù)膮⒈热芤汉腿肷涔獾牟ㄩL等方法來消除共存離子的干擾。,(2) 加入掩蔽劑 ，如用SCN-測定Co2+時，F(xiàn)e3+有干擾，加入 F- :Fe3+ + 6F- = FeF63- ; Fe3+ 被掩蔽。,5、干擾物質的影響及消除 (1) 控制酸度，使干擾離子不顯色。,分光光度法儀器測量誤差及其消除 入射光波長的選

13、擇。,（545nm）,最大吸收，最小干擾,光度計讀數(shù)范圍的選擇 透光率讀數(shù)的準確度是儀器精度的主要指標。測定結果的精度常用濃度的相對誤差dc/c表示。,若透光率刻度的讀數(shù)的絕對誤差為T=1%，用不同的T代入上式，可得相應濃度測量的相對誤差c/c，作圖。,2、T在10%70%(A=1.00.15)范圍，相對誤差較小。,1、T = 36.8%(A =0.4343)，相對誤差最小。,由圖可見：,為了減小濃度的相對誤差，提高測定的準確度，一般應控制溶液吸光度A在最適宜讀數(shù)范圍1.00.15。,(1) 試樣、試劑、顯色劑都無色時，用純水作參比。 (2) 試樣無色，試劑、顯色劑有色，采用不加試樣的空白溶液作參比。（試劑空白） (3)試樣有吸收，而顯色劑等無色，可采用不加顯色劑的試樣為參比。（試樣空白） (4)均有色，有吸收，對試樣加入掩蔽劑，褪色后再加顯色劑等作為參比。(褪色空白),參比溶液的選擇,在吸光度測