1、1第第7 7章章: :吸光光度法吸光光度法基于物質光化學性質而建立起來的分析方法稱之為光化學基于物質光化學性質而建立起來的分析方法稱之為光化學分析法。分析法。 分為分為: :光譜分析法和非光譜分析法。光譜分析法和非光譜分析法。 光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過測量物質產生的發射光、吸收光或散射光的波長和強度來測量物質產生的發射光、吸收光或散射光的波長和強度來進行分析的方法。進行分析的方法。吸收光譜分析吸收光譜分析發射光譜分析發射光譜分析分子光譜分析分子光譜分析原子光譜分析原子光譜分析2 在光譜分析中，依據物質對光的選擇性吸收而在光譜分

2、析中，依據物質對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為吸光光度法建立起來的分析方法稱為吸光光度法, ,主要有主要有: : 紅外吸收光譜：紅外吸收光譜：分子振動光譜，吸收光波長范分子振動光譜，吸收光波長范圍圍2.5 1000 m ,主要用于有機化合物結構鑒定。主要用于有機化合物結構鑒定。 紫外吸收光譜：紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范電子躍遷光譜，吸收光波長范圍圍200 400 nm（近紫外區）（近紫外區） ，可用于結構鑒定和定，可用于結構鑒定和定量分析。量分析。 可見吸收光譜：可見吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范電子躍遷光譜，吸收光波長范圍圍400 750 nm ，主要用于有色物質

3、的定量分析。，主要用于有色物質的定量分析。 本章主要講授可見吸光光度法。本章主要講授可見吸光光度法。3 7.1.1 吸光光度法的特點吸光光度法的特點 1 1光的基本性質光的基本性質 光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動性可用波光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動性可用波長長 、頻率、頻率 、光速、光速c、波數（、波數（cm-1）等參數來描述：）等參數來描述： = c ； 波數波數 = 1/ = /c 光是由光子流組成，光子的能量：光是由光子流組成，光子的能量： E = h = h c / （Planck常數常數：h=6.626 10 -34 J S ) 光的波長越短（頻率越高），其能量

4、越大。光的波長越短（頻率越高），其能量越大。 白光白光(太陽光太陽光)：由各種單色光組成的復合光：由各種單色光組成的復合光 單色光單色光：單波長的光：單波長的光(由具有相同能量的光子組成由具有相同能量的光子組成) 可見光區可見光區：400-750 nm 紫外光區紫外光區：近紫外區：近紫外區200 - 400 nm 遠紫外區遠紫外區10 - 200 nm （真空紫外區）（真空紫外區） 42.2.吸收光譜產生的原理吸收光譜產生的原理 物質分子內部三種運動形式：物質分子內部三種運動形式： （1 1）電子相對于原子核的運動）電子相對于原子核的運動 （2 2）原子核在其平衡位置附近的相對振動）原子核在其

5、平衡位置附近的相對振動 （3 3）分子本身繞其重心的轉動）分子本身繞其重心的轉動 分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉動能級分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉動能級 三種能級都是量子化的，且各自具有相應的能量三種能級都是量子化的，且各自具有相應的能量 分子的內能：電子能量分子的內能：電子能量E Ee e 、振動能量、振動能量E Ev v 、轉動能量、轉動能量E Er r 即即 E EE Ee e+ +E Ev v+ +E Er r e ev vr r 5能級躍遷能級躍遷紫外紫外- -可見光譜屬于電子躍可見光譜屬于電子躍遷光譜。遷光譜。電子能級電子能級間躍遷的同時總伴間躍遷的同

6、時總伴隨有振動和轉動能級間的隨有振動和轉動能級間的躍遷。即電子光譜中總包躍遷。即電子光譜中總包含有振動能級和轉動能級含有振動能級和轉動能級間躍遷產生的若干譜線而間躍遷產生的若干譜線而呈現呈現寬譜帶寬譜帶。6吸收光譜吸收光譜 Absorption Spectrum純純 電子能態電子能態 間躍遷間躍遷S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S0h A h h h 分子內電子躍遷分子內電子躍遷帶狀光譜帶狀光譜 A71（1 1）轉動能級間的能量差）轉動能級間的能量差EEr r：0.0050.0050.050eV0.050eV，躍遷，躍遷產生吸收光譜位于遠紅外區。遠紅外光譜或分子轉動光譜；產生吸收光

7、譜位于遠紅外區。遠紅外光譜或分子轉動光譜；1（2 2）振動能級的能量差）振動能級的能量差E Ev v約為：約為：0.050.05eVeV，躍遷產，躍遷產生的吸收光譜位于紅外區，紅外光譜或分子振動光譜；生的吸收光譜位于紅外區，紅外光譜或分子振動光譜；1（3 3）電子能級的能量差）電子能級的能量差EEe e較大較大1 12020eVeV。電子躍遷產生。電子躍遷產生的吸收光譜在紫外的吸收光譜在紫外可見光區，紫外可見光區，紫外可見光譜或分子的電可見光譜或分子的電子光譜子光譜討論：討論：81 （4 4）吸收光譜的波長分布是由產生譜帶的躍遷能級）吸收光譜的波長分布是由產生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反

8、映了分子內部能級分布狀況，間的能量差所決定，反映了分子內部能級分布狀況，是物質定性的依據。是物質定性的依據。1 （5 5）吸收譜帶強度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有吸收譜帶強度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關，也提供分子結構的信息。通常將在最大吸收波長關，也提供分子結構的信息。通常將在最大吸收波長處測得的摩爾吸光系數處測得的摩爾吸光系數maxmax也作為定性的依據。也作為定性的依據。不同不同物質的物質的maxmax有時可能相同，但有時可能相同，但maxmax不一定相同不一定相同；1 （6 6）吸收譜帶強度與該物質分子吸收的光子數成正）吸收譜帶強度與該物質分子吸收的光子數成正比，定量分析的依據。比，

9、定量分析的依據。9 物質對光的選擇性吸收及吸收曲線物質對光的選擇性吸收及吸收曲線M + h M *M + 熱熱M + 熒光或磷光熒光或磷光基態基態 激發態激發態E1 （E） E2 E = E2 - E1 = h 量子化量子化 ；選擇性吸收；選擇性吸收; ; 分子結構的復雜性使其對不同波長分子結構的復雜性使其對不同波長光的吸收程度不同；光的吸收程度不同； 用不同波長的單色光照射，測吸光用不同波長的單色光照射，測吸光度度 吸收曲線與最大吸收波長吸收曲線與最大吸收波長 maxmax； 光的互補光的互補：藍：藍 黃黃10 若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例混合得

10、到白光，那么就稱這兩種單色光為互例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補色光，這種現象稱為光的互補。補色光，這種現象稱為光的互補。藍藍黃黃紫紅紫紅綠綠紫紫黃綠黃綠綠藍綠藍橙橙紅紅藍綠藍綠11 不同顏色的可見光波長及其互補光不同顏色的可見光波長及其互補光顏色顏色 /nm 互補色光互補色光紫紫 400500 黃綠黃綠藍藍 450480 黃黃綠藍綠藍 480490 橙橙藍綠藍綠 490500 紅紅綠綠 500560 紅紫紅紫黃綠黃綠 560580 紫紫黃黃 580610 藍藍橙橙 610650 綠藍綠藍紅紅 650760 藍綠藍綠12吸收曲線的討論：吸收曲線的討論： （1）同一種物質對不同波長光的

11、吸光度不）同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長最大吸收波長max （2）不同濃度的同一種物質，其吸收曲線）不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似形狀相似max不變。而對于不同物質，它們的不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和吸收曲線形狀和max則不同。則不同。 （3）吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據）吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據之一。之一。 （4）不同濃度的同一種物質，在某一定波長下吸光度不同濃度的同一種物質，在某一定波長下吸光度 A 有差異，在有差異，在max處吸光度

12、處吸光度A 的差異最大。此特性可作為物質定量分析的依據。的差異最大。此特性可作為物質定量分析的依據。 （5）在在max處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據。收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據。定性、定量基礎定性、定量基礎13定性分析與定量分析的基礎定性分析與定量分析的基礎定性分析基礎定性分析基礎定量分析基礎定量分析基礎物質對光的選擇物質對光的選擇吸收吸收ABA )(maxA)(maxB在一定的實驗條在一定的實驗條件下，物質對光件下，物質對光的吸收與物質的的吸收與物質的濃度成正比。濃度成

13、正比。A C增增大大147.1.2 7.1.2 光的吸收定律光的吸收定律 1.1.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 布格布格( (BouguerBouguer) )和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關系。年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關系。A Ab b 18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關系。濃度之間也具有類似的關系。A A c c 二者的結合稱為朗伯二者的結合稱為朗伯比耳定律，其數學表達式為：比耳定律，其

14、數學表達式為： （動畫（動畫1）（動畫（動畫2）15朗伯朗伯比耳定律數學表達式比耳定律數學表達式 A Alglg（I I0 0/ /I It t)= )= b cb c 式中式中A A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；：吸光度；描述溶液對光的吸收程度； b b：液層厚度：液層厚度( (光程長度光程長度) )，通常以，通常以cmcm為單位；為單位； c c：溶液的摩爾濃度，單位：溶液的摩爾濃度，單位molmolL L； ：摩爾吸光系數，單位：摩爾吸光系數，單位L Lmolmolcmcm； 或或: : A Alglg（I I0 0/ /I It t)= )= a b ca b c c c：溶液的濃

15、度，單位：溶液的濃度，單位g gL L a a：吸光系數，單位：吸光系數，單位L Lg gcmcm a a與與的關系為：的關系為： a a = =/ /M M （M M為摩爾質量）為摩爾質量） 16透光度透光度( (透光率透光率) )T T透透光光度度T : 描述入射光透過溶液的程度描述入射光透過溶液的程度: T = I t / I0吸光度吸光度A與透光度與透光度T的關系的關系: A lg T 朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理論基礎和定量測定的比耳定律是吸光光度法的理論基礎和定量測定的依據。應用于各種光度法的吸收測量；依據。應用于各種光度法的吸收測量； 摩爾吸光系數摩爾吸光系數在數值上等于濃度

16、為在數值上等于濃度為1 mol/L、液層厚度、液層厚度為為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度；時該溶液在某一波長下的吸光度； 吸光系數吸光系數a(Lg-1cm-1）相當于濃度為）相當于濃度為1 g/L、液層厚度、液層厚度為為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。時該溶液在某一波長下的吸光度。172.2.摩爾吸光系數摩爾吸光系數的討論的討論 （1 1）吸收物質在一定波長和溶劑條件下的吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數特征常數； （2 2）不隨濃度不隨濃度c c和光程長度和光程長度b b的改變而改變的改變而改變。在溫度和波長在溫度和波長等條件一定時，等條件一定時，僅與吸收物質本身的性質有關，與

17、待測物僅與吸收物質本身的性質有關，與待測物濃度無關；濃度無關； （3 3）可作為可作為定性鑒定的參數定性鑒定的參數； （4）同一吸收物質在不同波長下的同一吸收物質在不同波長下的值是不同的。在最大值是不同的。在最大吸收波長吸收波長max處的摩爾吸光系數，常以處的摩爾吸光系數，常以max表示。表示。max表明了表明了該該吸收物質最大限度的吸光能力吸收物質最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物也反映了光度法測定該物質可能達到的最大靈敏度。質可能達到的最大靈敏度。 18 （5 5）max越大表明該物質的吸光能力越強，用光度法測定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。該物質的

18、靈敏度越高。105：超高靈敏；：超高靈敏； =(610）104 ：高靈敏；：高靈敏； 2104 ：不靈敏。：不靈敏。 （6）在數值上等于濃度為在數值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時該時該溶液在某一波長下的吸光度。溶液在某一波長下的吸光度。摩爾吸光系數摩爾吸光系數的討論的討論193.3.偏離朗伯偏離朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 標準曲線法測定未知溶液的濃標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發現：標準曲線常發生彎曲度時，發現：標準曲線常發生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種（尤其當溶液濃度較高時），這種現象稱為對朗伯現象稱為對朗伯比耳定律的偏離。比耳定律的偏離。 引起這種偏

19、離的因素（兩大類）：引起這種偏離的因素（兩大類）： （1 1）物理性因素，即儀器的非理想引起的；物理性因素，即儀器的非理想引起的； （2 2）化學性因素?；瘜W性因素。20（1）物理性因素物理性因素 難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光。 朗朗比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。 分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯致對朗伯比耳定律的正或負偏離。比耳定律的正或負偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯光都會引起對朗伯比耳定律的偏離，比耳定

20、律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。的偏離。 21非單色光作為入射光引起的偏離非單色光作為入射光引起的偏離 假設由波長為假設由波長為1和和2的兩單色光的兩單色光組成的入射光通過濃度為組成的入射光通過濃度為c的溶液，則：的溶液，則： A 1lg（o1 /t1 ）1bc A 2lg(o2 /t2 ）2bc故：故：cbcbIIII 212111OtOt10;10式中：式中：o1、o2分別為分別為1、2 的入射光強度；的入射光強度； t1、t2分別為分別為1、2 的透射光強度；的透射光強度； 1、2分別為分別為1、2的摩爾吸光系數；的摩爾吸光系數；因實際上

21、只能測總吸光度因實際上只能測總吸光度A總總，并不能分別測得，并不能分別測得A1和和A2，故，故22 因實際上只能測總吸光度因實際上只能測總吸光度A A總總，并不能分別測得，并不能分別測得A A1 1和和A A2 2，故：，故： A總總 lg（o總總/t總總 ) lg(Io1+o2)/(t1+t2） lg(Io1+o2)/(o110-1bc +o210-2bc ）令：令： 1-2 ；設：設： o1 o2 A總總 lg(2Io1)/t1(110 - bc ） A 1 + lg2 - lg(110 - bc ) 討論討論: :23討論討論: : A總總 =A1 + lg2 - lg(110 bc )

22、 (1) = 0； 即：即： 1= 2 = 則：則： A總 lg（o/t） bc(2) 0 若若 0 ；即；即 20, lg(110 bc )值隨值隨c c值增大而增大，則標準曲線偏離值增大而增大，則標準曲線偏離直線向直線向c c 軸彎曲，即負偏離；反之，則向軸彎曲，即負偏離；反之，則向A A 軸彎曲，即正偏軸彎曲，即正偏離。離。24討論討論: : A總總 =A1 + lg2 - lg(110 bc ) (3) 很小時，即很小時，即12： 可近似認為是單色光。在低濃度范圍內，不發生偏離。若可近似認為是單色光。在低濃度范圍內，不發生偏離。若濃度較高，即使濃度較高，即使 很小，很小， A總總 1

23、，且隨著且隨著c c值增大值增大， A A總總 與與A A 1 1的差異愈大，在圖上則表現為的差異愈大，在圖上則表現為A Ac c曲線上部曲線上部( (高濃度區高濃度區) )彎曲愈嚴重。彎曲愈嚴重。故朗伯故朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液。 (4) 為克服非單色光引起的偏離，首先應選擇比較好的單色為克服非單色光引起的偏離，首先應選擇比較好的單色器。此外還應將入射波長選定在待測物質的最大吸收波長且吸器。此外還應將入射波長選定在待測物質的最大吸收波長且吸收曲線較平坦處。收曲線較平坦處。25(2) (2) 化學性因素化學性因素 朗朗比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發生相互比耳定律

24、的假定：所有的吸光質點之間不發生相互作用；作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 時，吸光質點間可能發生締合時，吸光質點間可能發生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。等相互作用，直接影響了對光的吸收。 故：朗伯故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液。 溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的形成等溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的形成等化學平衡時。使吸光質點的濃度發生變化，影響吸光度?；瘜W平衡時。使吸光質點的濃度發生變化，影響吸光度。 例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = C

25、r2O72- H2O 溶液中溶液中CrOCrO4 42-2-、 CrCr2 2O O7 72-2-的顏色不同，吸光性質也不相的顏色不同，吸光性質也不相同。故此時溶液同。故此時溶液pH pH 對測定有重要影響。對測定有重要影響。267.27.2紫外紫外可見分光光度計可見分光光度計277.2.17.2.1基本組成基本組成（動畫動畫）光源單色器樣品室檢測器顯示1. 1. 光源光源 在整個紫外光區或可見光譜區可以發射連續光譜，具在整個紫外光區或可見光譜區可以發射連續光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩定性、較長的使用壽命。有足夠的輻射強度、較好的穩定性、較長的使用壽命。 可見光區：鎢燈作可見光區：鎢燈作

26、為光源，其輻射波長范為光源，其輻射波長范圍在圍在3203202500 2500 nmnm。 紫外區：氫、氘燈。紫外區：氫、氘燈。發射發射185185400 nm400 nm的連續的連續光譜。光譜。28 2.2.單色器單色器 將光源發射的復合光分解成單色光并可從中選出一任將光源發射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學系統。波長單色光的光學系統。 入射狹縫：光源的光由此進入單色器；入射狹縫：光源的光由此進入單色器； 準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復合光分解成單色光；色散元件：將復合光分解成單色光；棱鏡或光柵棱鏡

27、或光柵； 聚焦裝置：透鏡或聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至后所得單色光聚焦至出射狹縫；出射狹縫； 出射狹縫。出射狹縫。29棱鏡：棱鏡：依據不同波長光通過棱鏡時折射率不同依據不同波長光通過棱鏡時折射率不同單色器單色器入射狹縫入射狹縫準直透鏡準直透鏡棱鏡棱鏡聚焦透鏡聚焦透鏡出射狹縫出射狹縫白光白光紅紅紫紫1 12 2800 600 50040030光柵：光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數量很大的在鍍鋁的玻璃表面刻有數量很大的等寬度等寬度等間距等間距條痕條痕(600、1200、2400條條/mm )。M1M2出出射射狹狹縫縫光屏光屏透透鏡鏡平面透平面透射光柵射光柵光柵

28、衍射示意圖光柵衍射示意圖原理原理：利用光通過光柵時利用光通過光柵時發生衍射和干涉現象而發生衍射和干涉現象而分光分光.313. 3. 樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。吸（比色皿）和相應的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區須采用石英池，可見區一在紫外區須采用石英池，可見區一般用玻璃池。般用玻璃池。4. 4. 檢測器檢測器 利用光電效應將透過吸收池的利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。有光電池、光電管或光電倍增管。

29、5. 5. 結果顯示記錄系統結果顯示記錄系統 檢流計、數字顯示、微機進行檢流計、數字顯示、微機進行儀器自動控制和結果處理儀器自動控制和結果處理32檢測器檢測器SeAu，Ag半導體半導體h 硒光電池硒光電池Ag、Au33光電管光電管紅敏管紅敏管 625-1000 nm藍敏管藍敏管 200-625 nmNi環（片）環（片）堿金屬堿金屬光敏陰極光敏陰極h 34光電倍增管光電倍增管待掃描160-700 nm1個光電子可產生個光電子可產生106107個電子個電子357.2.27.2.2分光光度計的類型分光光度計的類型1.1.單光束單光束 簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，簡單，價廉，適于在

30、給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩定性。的穩定性。2.2.雙光束雙光束 自動記錄，快速全波自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€段掃描?？上庠床环€定、檢測器靈敏度變化等定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于因素的影響，特別適合于結構分析。儀器復雜，價結構分析。儀器復雜，價格較高。格較高。363.3.雙波長雙波長 將不同波長的兩束單色光將不同波長的兩束單色光( (1 1、2 2) ) 快束交替通過同快束交替通過同一吸收池而后到達檢測器。產生交流信號。無需參比池。一吸收池而后到達檢測器。

31、產生交流信號。無需參比池。 = =1 12 2nmnm。兩波長同時掃描即可獲得導數光譜。兩波長同時掃描即可獲得導數光譜。377.37.3光度分析法的設計光度分析法的設計7.3.1顯色反應的選擇顯色反應的選擇1.1.選擇顯色反應時，應考慮的因素選擇顯色反應時，應考慮的因素 靈敏度高、選擇性高、生成物穩定、靈敏度高、選擇性高、生成物穩定、顯色劑在測定波顯色劑在測定波長處無明顯吸收長處無明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長之差：兩種有色物最大吸收波長之差：“對比對比度度”，要求要求 60 60nmnm。2.2.配位顯色反應配位顯色反應 當金屬離子與有機顯色劑形成配合物時，通常會發生當金屬離子與有機顯色劑

32、形成配合物時，通常會發生電荷轉移躍遷，產生很強的紫外電荷轉移躍遷，產生很強的紫外可見吸收光譜?？梢娢展庾V。383.3.氧化還原顯色反應氧化還原顯色反應 某些元素的氧化態，如某些元素的氧化態，如Mn（）、）、Cr（）在紫外或）在紫外或可見光區能強烈吸收，可利用氧化還原反應對待測離子進行可見光區能強烈吸收，可利用氧化還原反應對待測離子進行顯色后測定。顯色后測定。 例如：鋼中微量錳的測定，例如：鋼中微量錳的測定，Mn2不能直接進行光度測不能直接進行光度測定定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4- + 10 SO42- 16H+ 將將Mn2 氧化成紫紅色的氧化成紫紅色的MnO4-

33、后，后，在在525 nm處進行測處進行測定。定。394.4.顯色劑顯色劑 無機顯色劑：無機顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種。硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種。 有機顯色劑：有機顯色劑：種類繁多種類繁多 偶氮類顯色劑偶氮類顯色劑：本身是有色物質，生成配合物后，顏色本身是有色物質，生成配合物后，顏色發生明顯變化；具有性質穩定、顯色反應靈敏度高、選擇性發生明顯變化；具有性質穩定、顯色反應靈敏度高、選擇性好、對比度大等優點，應用最廣泛。偶氮胂好、對比度大等優點，應用最廣泛。偶氮胂、PARPAR等等。 三苯甲烷類三苯甲烷類：鉻天青鉻天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等40： ：助色團助色團NH2，

34、OH，X （孤對電子）（孤對電子）ne顯色劑與顯色反應顯色劑與顯色反應O生色團生色團：NN，NO，OC=S,N （共軛雙鍵）（共軛雙鍵）e無機顯色劑無機顯色劑: SCN- Fe(SCN)2+ H2O2 TiOH2O22+有機顯色劑有機顯色劑:41有機顯色劑有機顯色劑CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：型：NNNOH OHON型型：PARNH NHNSNS型型：雙硫腙雙硫腙NN型：型：丁二丁二酮肟酮肟鄰二鄰二氮菲氮菲磺基水楊酸磺基水楊酸427.3.27.3.2顯色反應條件的選擇顯色反應條件的選擇1.1.顯色劑用量顯色劑用量 吸光度吸光度A A與顯色劑用量與顯色劑用量

35、C CR R的關系會出現如圖所示的幾種的關系會出現如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。情況。選擇曲線變化平坦處。2.2.反應體系的酸度反應體系的酸度 在相同實驗條件下，分別測定不同在相同實驗條件下，分別測定不同pHpH值條件值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區所對應的恒定的平坦區所對應的pHpH范圍。范圍。3.3.顯色時間與溫度顯色時間與溫度 實驗確定實驗確定4.4.溶劑溶劑 一般盡量采用水相測定，一般盡量采用水相測定，437.3.37.3.3共存離子干擾的消除共存離子干擾的消除1.1.加入掩蔽劑加入掩蔽劑 選擇掩蔽劑的原則

36、是：掩蔽劑不與待測組分反應；掩選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測組分反應；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應產物不干擾待測組分蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應產物不干擾待測組分的測定。的測定。 例：測定例：測定TiTi4 4，可加入，可加入H H3 3POPO4 4掩蔽劑使掩蔽劑使FeFe3+3+( (黃色黃色) )成為成為Fe(POFe(PO) )2 23-3-( (無色無色) )，消除，消除FeFe3+3+的干擾；又如用鉻天菁的干擾；又如用鉻天菁S S光度法測定光度法測定AlAl3+3+時，加入抗壞血酸作掩蔽劑將時，加入抗壞血酸作掩蔽劑將FeFe3+3+還原為還原為FeFe2+2+，消除，

37、消除FeFe3+3+的干擾。的干擾。2.2.選擇適當的顯色反應條件選擇適當的顯色反應條件3.3.分離干擾離子分離干擾離子447.3.47.3.4、測定條件的選擇、測定條件的選擇1.1.選擇適當的入射波長選擇適當的入射波長 一般應該選擇一般應該選擇maxmax為入射光波長。為入射光波長。 如果如果maxmax處有共存組分干擾時，則應考慮選擇靈敏度處有共存組分干擾時，則應考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。稍低但能避免干擾的入射光波長。AA45 2.2.選擇合適的參比溶液選擇合適的參比溶液 為什么需要使用參比溶液？為什么需要使用參比溶液？ 測得的的吸光度真正反映待測溶液吸光強度。測得的的吸

38、光度真正反映待測溶液吸光強度。 參比溶液的選擇一般遵循以下原則：參比溶液的選擇一般遵循以下原則： 若僅待測組分與顯色劑反應產物在測定波長處有吸收，若僅待測組分與顯色劑反應產物在測定波長處有吸收，其它所加試劑均無吸收，用純溶劑（水其它所加試劑均無吸收，用純溶劑（水) )作參比溶液；作參比溶液； 若顯色劑或其它所加試劑在測定波長處略有吸收，而試若顯色劑或其它所加試劑在測定波長處略有吸收，而試液本身無吸收，用液本身無吸收，用“試劑空白試劑空白”( (不加試樣溶液不加試樣溶液) )作參比溶液作參比溶液； 若待測試液在測定波長處有吸收，而顯色劑等無吸收，若待測試液在測定波長處有吸收，而顯色劑等無吸收，則

39、可用則可用“試樣空白試樣空白”( (不加顯色劑不加顯色劑) )作參比溶液；作參比溶液； 若顯色劑、試液中其它組分在測量波長處有吸收，則可若顯色劑、試液中其它組分在測量波長處有吸收，則可在試液中加入適當掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑，作為在試液中加入適當掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。參比溶液。463.3.控制適宜的吸光度（讀數范圍）控制適宜的吸光度（讀數范圍） 不同的透光度讀數，產生的誤差大小不同：不同的透光度讀數，產生的誤差大小不同： A=lgT=bc微分：微分：dA=dlgT0.434dlnT = - 0.434T -1 dT =b dc兩式相除得：兩式相除得： dA/A

40、= （ 0.434 / TlgT ）dT =dc/c 以有限值表示可得：以有限值表示可得： A/A = c/c =（0.434/TlgT）T 濃度測量值的相對誤差（濃度測量值的相對誤差（c c/ /c c）不僅與儀器的透光度）不僅與儀器的透光度誤差誤差T T 有關，而且與其透光度讀數有關，而且與其透光度讀數T T 的值也有關。的值也有關。 是否存在最佳讀數范圍？何值時誤差最小？是否存在最佳讀數范圍？何值時誤差最小？ 47最佳讀數范圍與最佳值最佳讀數范圍與最佳值 設：設：T =1%，則可繪出溶液濃度，則可繪出溶液濃度相對誤差相對誤差c/c與其透光度與其透光度T 的關系曲線的關系曲線。如圖所示：。

41、如圖所示： 當：當：T =1%，T 在在15%65%之之間時，濃度相對誤差較小，最佳讀數間時，濃度相對誤差較小，最佳讀數范圍。范圍。 用儀器測定時應盡量使溶液透光度值在用儀器測定時應盡量使溶液透光度值在T %=1565% (吸光度吸光度 A =0.80.2)。 可求出濃度相對誤差最小時的透光度可求出濃度相對誤差最小時的透光度Tmin為：為： Tmin36.8%, Amin0.434487.3.57.3.5、提高光度測定靈敏度和選擇性的途徑、提高光度測定靈敏度和選擇性的途徑1.1.合成新的高靈敏度有機顯色劑合成新的高靈敏度有機顯色劑2.2.采用分離富集和測定相結合采用分離富集和測定相結合3.采用

42、三元采用三元( (多元多元) )配合物顯色體系配合物顯色體系 由一個中心金屬離子與兩種由一個中心金屬離子與兩種( (或兩種以上或兩種以上) )不同配位體形成的配合不同配位體形成的配合物，稱為三元物，稱為三元( (多元多元) )配合物。配合物。 多元配合物顯色反應具有很高的靈敏度，一方面是因為多元配合多元配合物顯色反應具有很高的靈敏度，一方面是因為多元配合物比其相應的二元配合物分子截面積更大；另一方面是因為第二或第物比其相應的二元配合物分子截面積更大；另一方面是因為第二或第三配位體的引入，可能產生配位體之間、配位體與中心金屬離子間的三配位體的引入，可能產生配位體之間、配位體與中心金屬離子間的協同

43、作用，使共軛協同作用，使共軛電子的流動性和電子躍遷幾率增大。電子的流動性和電子躍遷幾率增大。 三元配合物主要類型有：三元離子締合物、三元混配配合物、三三元配合物主要類型有：三元離子締合物、三元混配配合物、三元膠束元膠束( (增溶增溶) )配合物。配合物。497.47.4分光光度測定方法分光光度測定方法7.4.17.4.1、普通分光光度法、普通分光光度法1.1.單組分的測定單組分的測定 目視比色法目視比色法 通常采用通常采用 A-C 標準曲線法定量測定。標準曲線法定量測定。2.2.多組分的同時測定多組分的同時測定 若各組分的吸收曲線互不重疊，則可若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長

44、處分別進行測定。這在各自最大吸收波長處分別進行測定。這本質上與單組分測定沒有區別。本質上與單組分測定沒有區別。 若各組分的吸收曲線互有重疊，則若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據吸光度的加合性求解聯立方程組可根據吸光度的加合性求解聯立方程組得出各組分的含量。得出各組分的含量。 A1= a1bca b1bcb A2= a2bca b2bcb 目視比色法目視比色法未知樣品未知樣品特點特點利用自然光利用自然光比較吸收光的互補色光比較吸收光的互補色光準確度低（半定量）準確度低（半定量）不可分辨多組分不可分辨多組分方法簡便，靈敏度高方法簡便，靈敏度高標準系列標準系列517.4.27.4.2、示差分光光度

45、法（示差法）、示差分光光度法（示差法） 普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含量較高時，將產生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射量較高時，將產生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。溶液。 設：待測溶液濃度為設：待測溶液濃度為c cx x，標準溶液濃度為，標準溶液濃度為c cs s( (c cs s c cx x) )。則：。則： Ax= b cx As = b cs x s =b(cx cs ）=bc 測得的吸光度相當于普

46、通法中待測溶液與標準溶液的吸測得的吸光度相當于普通法中待測溶液與標準溶液的吸光度之差光度之差。 示差法測得的吸光度與示差法測得的吸光度與c呈直線關系呈直線關系,由標準曲線上查由標準曲線上查得相應的得相應的c值，則待測溶液濃度值，則待測溶液濃度cx ：cx = cs + c 52示差法標尺擴展原理：示差法標尺擴展原理： 普通法：普通法： cs的的T=10%；cx的的T=5% 示差法：示差法： cs 做參比，調做參比，調T=100% 則：則： cx的的T=50% ；標尺擴展；標尺擴展10倍倍53例題例題已知已知 dT = 0.01, 樣品樣品Tx = 2.00 %, 標準標準 Ts = 10.0

47、%示差法示差法sxrIIT %0 .200 .1000. 2xxTxcTTdcdxln02. 0lg02. 0434. 001. 0%8 .12xrTxcTTdcdxln常規法誤差常規法誤差示差法誤差示差法誤差02. 0lg20. 0434. 001. 0%28. 1已知已知 dT = 0.01, 樣品樣品Tx = 2.00 %, 標準標準 Ts = 5.00 %0IITxr%0 .4000. 500. 2xrTxcTTdcdxln%64. 0sxTT547.4.37.4.3、雙波長分光光度法、雙波長分光光度法 不需空白溶液作參比；但需要兩個單色器獲得兩束單色不需空白溶液作參比；但需要兩個單色

48、器獲得兩束單色光光( (1 1和和2 2) )；以參比波長；以參比波長1 1處的吸光度處的吸光度A A11作為參比，來作為參比，來消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復雜試樣時顯示出消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復雜試樣時顯示出很大的優越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單很大的優越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波長法有所提高。波長法有所提高。 A A A22 A A11 ( (22 11) )b cb c 兩波長處測得的吸光度差值兩波長處測得的吸光度差值A與待測組分濃度成正比與待測組分濃度成正比。11和和22分別表示待測組分在分別表示待測組分在1 1和和2 2處的摩爾吸光系處的摩爾吸光系數。數。55關鍵問題關鍵問題: : 測量波長測量波長2 2和參比波長和參比波長1 1的選擇與組合的選擇與組合 以兩組分以兩組分x x和和y y的雙波長法測定為例：的雙波長法測定為例：設：設：x x為待測組分，為待測組分，y y為干擾組分，二者的吸光度差分別為為干擾組分，二者的吸光度差分別為: : Ax和和Ay，則該體系的總吸光度差，則該體系的總吸光度差Ax+y為：為： Ax+y = A x + A y 如何選擇波長如何選擇波長1 、2有一定的要求。有