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第12章吸光光度分析法主要內(nèi)容:一、吸光光度法的基本原理

光的基本性質(zhì)物質(zhì)對(duì)光的吸收溶液的吸光定律二、顯色反應(yīng)與分析條件的選擇三、吸光分析法的方法與儀器簡(jiǎn)介四、吸光光度法應(yīng)用簡(jiǎn)介---單組分的測(cè)定目視比色法

光電比色法2023/2/6第2頁(yè)12.1.1光的基本性質(zhì)吸光光度法

是基于被測(cè)物質(zhì)的分子對(duì)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(wú)線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見(jiàn)光12.1吸光光度法的基本原理2023/2/6第3頁(yè)光的波粒二象性波動(dòng)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(zhǎng)（cm）c：光速（2.99791010cm.s-1）h：Plank常數(shù)（6.625610-34J.s焦耳.秒）2023/2/6第4頁(yè)單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。紫紅綠紫黃藍(lán)橙紅藍(lán)綠2023/2/6第5頁(yè)12.1.2物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收橙色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光2023/2/6第6頁(yè)吸收光譜:光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色，這一過(guò)程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。物質(zhì)對(duì)光的吸收：物質(zhì)對(duì)光的吸收滿足Plank條件：S2S1S0S3E2E0E1E3h2023/2/6第7頁(yè)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(duì)光的選擇吸收ABA在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。AC增大2023/2/6第8頁(yè)12.1.3溶液的吸光定律1.透光率

（透射比）Transmittance定義：透過(guò)光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值。T取值為0.0%

~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It2023/2/6第9頁(yè)2.吸光度(A)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%2023/2/6第10頁(yè)K：比例常數(shù)入射光波長(zhǎng)物質(zhì)的性質(zhì)溫度c：mol/Lc：g/L取值與濃度的單位相關(guān)K摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1Ka吸光系數(shù)，L·g–1·cm-1c:g/100mLK比吸光系數(shù)2023/2/6第11頁(yè)朗伯-比耳定律:

當(dāng)一束單色光通過(guò)均勻的非散射的溶液時(shí)，溶液的吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c和液層的厚度b的乘積成正比。A：吸光度

c：溶液的濃度mol·L-1

b：液層的厚度cm：摩爾吸光系數(shù)L·mol-1·cm-12023/2/6第12頁(yè)朗伯-比耳定律的適用條件:必須使用單色光為入射光溶液必須為稀溶液朗伯-比耳定律能夠用于彼此不相互作用的多組分溶液，它們的吸光度具有加合性。朗伯-比耳定律對(duì)紫外光、可見(jiàn)光、紅外光都適用。2023/2/6第13頁(yè)§12–2顯色反應(yīng)與測(cè)量條件的選擇一、顯色反應(yīng)

在進(jìn)行吸光光度分析時(shí)，有些待測(cè)物質(zhì)本身有顏色，如KMnO4、K2Cr2O7等可直接進(jìn)行測(cè)定。但大多數(shù)物質(zhì)本身沒(méi)有顏色或顏色太淺，如PO43-(無(wú)色)、FeCl3(淡黃色)，故測(cè)定時(shí)需要加入適當(dāng)?shù)脑噭┡c被測(cè)離子反應(yīng)生成有色化合物再進(jìn)行測(cè)定。顯色反應(yīng)：將試樣中待測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏姆磻?yīng)稱為顯色反應(yīng)。顯色劑：在一定條件下能與待測(cè)組分形成有色化合物的試劑稱為顯色劑。2023/2/6第14頁(yè)光度分析中應(yīng)用較多的是有機(jī)顯色劑。有機(jī)顯色劑一般含有生色團(tuán)和助色團(tuán)。生色團(tuán)：是某些含不飽和鍵的基團(tuán)。

如:偶氮基、羰基、亞硝基、硝基等。

助色團(tuán)：是某些含孤對(duì)電子的基團(tuán)。

－NH2，－OH，－X

孤對(duì)電子－N＝N－－N＝O

C=O2023/2/6第15頁(yè)常見(jiàn)的有機(jī)顯色劑1.磺基水楊酸常用于Fe3+的測(cè)定2.鄰二氮菲

直接在pH=3～9時(shí)與Fe2+生成紅色螯合物，用于鐵的測(cè)定。2023/2/6第16頁(yè)二、對(duì)顯色反應(yīng)的要求⒈靈敏度要高：

吸光光度法一般用于微量組分的測(cè)定，因此應(yīng)選擇靈敏度高的顯色反應(yīng)。一般要求生成的有色物質(zhì)摩爾吸光系數(shù)ε應(yīng)大于104。⒉選擇性高：

所選顯色劑最好只與被測(cè)組分發(fā)生顯色反應(yīng)，顏色明顯。實(shí)際工作中應(yīng)選用干擾少或干擾易消除的顯色劑。⒊有色化合物組成要固定：

這樣被測(cè)物質(zhì)與有色化合物之間才有定量關(guān)系。如測(cè)定Fe3+時(shí)，常用磺基水楊酸作顯色劑，而不用SCN-作顯色劑。2023/2/6第17頁(yè)⒋有色化合物穩(wěn)定性要高：

有色化合物的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)足夠穩(wěn)定，至少應(yīng)保證在測(cè)量過(guò)程中其吸光度保持不變。

⒌

有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大：

有色化合物與顯色劑對(duì)光的吸收要有明顯區(qū)別。一般要求兩者最大吸收波長(zhǎng)之差λ大于60nm。⒍顯色反應(yīng)的條件要容易控制

如果反應(yīng)條件過(guò)于嚴(yán)格難于控制，則測(cè)定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度均較差。2023/2/6第18頁(yè)三、顯色反應(yīng)條件的選擇

⒈顯色劑用量（濃度、pH一定條件下）

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⒉溶液的酸度（被測(cè)物質(zhì)和顯色劑濃度一定）

pHpH1<pH<pH22023/2/6第20頁(yè)⒊顯色時(shí)間⒋顯色溫度T1(℃)T2(℃)t(min)A2023/2/6第21頁(yè)四、測(cè)量條件的選擇⑴測(cè)量波長(zhǎng)的選擇

應(yīng)根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的吸收光譜曲線來(lái)進(jìn)行選擇，選擇的原則是“吸收最大，干擾最小”。⑵吸光度范圍的選擇測(cè)量的相對(duì)誤差小于4%，讀數(shù)誤差為1%時(shí)，透光率應(yīng)在65%～15%，即吸光度在0.2～0.8之間。若吸光度不在此范圍，可通過(guò)以下方法調(diào)節(jié)吸光度：改變稱樣量稀釋溶液選擇不同厚度的比色杯2023/2/6第22頁(yè)⑶參比溶液的選擇在測(cè)量吸光度時(shí)，首先要利用參比溶液調(diào)節(jié)儀器的透光率為100%（吸光度為零），其目的在于扣除由于比色皿、試劑、顯色劑和溶液中其他組分對(duì)入射光吸收和反射帶來(lái)的誤差，使測(cè)定的吸光度能真實(shí)反映待測(cè)物質(zhì)的濃度。

選擇參比溶液的原則：

待測(cè)溶液的吸光度與參比溶液的吸光度之差是待測(cè)組分的真實(shí)吸光度。

2023/2/6第23頁(yè)可按以下情況選擇參比溶液：當(dāng)試液、試劑、顯色劑均無(wú)色時(shí)，可選蒸餾水作參比溶液。

當(dāng)顯色劑和試劑無(wú)色，試液中其他離子有色時(shí)，可選試液作參比溶液。當(dāng)顯色劑或試劑有色，試液無(wú)色時(shí)，可選空白溶液（僅不加試液，其他反應(yīng)條件相同的溶液）作參比溶液。

2023/2/6第24頁(yè)12.3.1吸光分析的幾種方法目視比色法標(biāo)準(zhǔn)系列未知樣品特點(diǎn)利用自然光比較吸收光的互補(bǔ)色光準(zhǔn)確度低（半定量）不可分辨多組分方法簡(jiǎn)便12.3吸光分析法的方法與儀器簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)系列2023/2/6第25頁(yè)光電比色法分光光度法（紫外-可見(jiàn)分光光度法）UV-VIS0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示I0It參比樣品入射光I0透射光It請(qǐng)注意與定義比較未考慮吸收池和溶劑對(duì)光子的作用2023/2/6第26頁(yè)單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示2023/2/6第27頁(yè)單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)比值光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示光束分裂器2023/2/6第28頁(yè)12.3.2吸光分析法的儀器簡(jiǎn)介紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)組件

光源單色器樣品池檢測(cè)器信號(hào)輸出氫燈,氘燈,185~350nm;鹵鎢燈,340~2500nm.基本要求：光源強(qiáng)，能量分布均勻，穩(wěn)定作用：將復(fù)合光色散成單色光棱鏡玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm光柵平面透射光柵，反射光柵玻璃，光學(xué)玻璃，石英作用：將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，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2023/2/6第29頁(yè)2023/2/6第30頁(yè)

(1)工作曲線法

配制一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同條件下比色測(cè)定吸光度A，以A為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)作圖可得一條曲線，這條曲線叫工作曲線或標(biāo)準(zhǔn)曲線，再用同法配制試樣液，同樣條件下測(cè)其吸光度，據(jù)吸光度A值在工作曲線上查出試樣液的濃度，這種方法叫工作曲線法。COA標(biāo)準(zhǔn)溶液未知樣濃度c1c2c3c4c5c6cx吸光度A1A2A3A4A5A6Ax12.4吸光光度法應(yīng)用簡(jiǎn)介單組分的測(cè)定純物質(zhì)或共存物質(zhì)不干擾2023/2/6第31頁(yè)(2)比較法

在相同條件下測(cè)一標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣溶液的吸光度A，則兩溶液的濃度之比就等于吸光度之比，

Cs/Cx=As/Ax

Cx=CsAx/As

未知樣OCA

一般要求Cs與Cx相近，這樣可避免產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。2023/2/6第32頁(yè)

考試范圍光的吸收定律及其有關(guān)計(jì)算。顯色條件和光度測(cè)量條件的選擇方法光度分析法注意事項(xiàng)和主要步驟。2023/2/6第33頁(yè)要點(diǎn):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(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。3、在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比吸光定律c：mol/L摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1Kc：g/LKa吸光系