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1、第七章 吸光光度法(Light Absorption Method),仪器分析及分类, 光学分析法 电化学分析法 色谱法 质谱、核磁共振波谱分析法 电子探针、离子探针微区分析法 专业用扫描、透射电镜等,1. 定义:借助仪器测定物质的物理化学性质,2. 分类,71 概述,1.定义： 基于有色物质对光的选择性吸收而建立的分析方法,单色光,待测组分,有色化合物,有一定程度吸收,定量,一、吸光光度法的特点,即根据被测定的物质对光的吸收程度确定物质的含量,目视比色法：比色管 10-3 10-2 10-1molL-1,2. 分类,仪器分光光度法 ： 光电比色法 分光光度法:,以光栅或棱镜为单色器， 并通过
2、狭缝获得单色光, 灵敏度高：微量测定 10-510-6 molL-1 准确度较高：RE25 操作简便，仪器设备简单 应用广泛，主要用于微量组分的测定,3. 特点,紫外 紫 兰 青 绿 黄 橙 红 红外 400nm 780nm,72 吸光光度法的原理,一、物质的颜色及其对光的选择性吸收,1. 光的性质, 波动性： c ,紫外吸光光度法 可见吸光光度法 红外吸光光度法, 粒子性：E=h 可见光 复合光 单色光,2.物质的颜色：实际是透过该物质的光的颜色,黄 兰 黄 + 兰 = 白光,吸收 Ia,I0 It+ Ia,M(基态) + h M*(激发态),3.吸光物质对光的选择性吸收及其本质,当用不同波
3、长的混合光照射物质分子时，不同结构的分子只选择性地吸收一定波长的光，其它波长的光（吸收光的互补色光）会透过。,即： 物质对光的吸收是有选择性的,事实上物质对光的吸收是在一定范围内均有吸收,吸收510 nm 兰绿色光 透过600 nm 橙红色光,b.查找最大吸收波长(即测定波长) 吸收曲线是选择测定波长的重要依据, 定义： 描述物质对不同波长光的吸收能力的特征曲线, 用途 a. 对物质初步定性,4.物质的吸收曲线：A,邻二氮杂菲铁的吸收曲线,二、光吸收定律 (确定待测组分含量),A: 吸光度，表示溶液对光的吸收程度,当溶液颜色越深，It越小，A越大,当溶液为无色透明时，I0=It,若比色皿性质相
4、同，Ir视为不变： I0=Ia+It,I0=Ia + Ir + It,T: 透光率,当液层厚度一定时，有色物质的量，即溶液的浓度c，对光的吸收 AlgTk2c 即 、b、T一定时，Ac,1. 朗伯定律(1760年),液层厚度b，则物质对光的吸收Ia， A AlgTk1b 即 、c、T一定时，Ab,对同一有色溶液：,2. 比耳定律(1852年),入射光 与 物质的性质 有关 温度T,3. 朗伯比耳定律光吸收定律,AlgTkbc,k比例系数,4. 吸光系数a 摩尔吸光系数 A:无量纲 b:cm c:molL-1或gL-1, 数值上，等于浓度为1 molL-1 吸光物质 在1cm光程中的吸光度， ，
5、吸光能力, 的含义, 特征常数,的作用, 吸光能力定性的参数, 灵敏度的判据：，灵敏度 104105，灵敏度高 102103，可用吸光光度法测量 102，不可,的影响因素：波长（温度，吸光物质一定时）,例：某一溶液，含Fe2+47.0 mg/L，取该溶液5.0 mL，加入邻二氮杂菲稀释至100 mL，在508 nm，b1.0 cm条件下，测得A0.467，试计算a,的测定,与a的关系,解：,注意： 1） c是待测物质的浓度，而非显色物质的浓度 （M同样）,2） 和a有量纲,3） 若已知T，则AlgT,5. 朗比定律的应用条件 各类吸光光度法的定量依据 稀溶液(c0.01molL-1) 均匀介质
6、 入射光为单色光 显色物质稳定，无化学变化,A,6. 检验(作图),A c标准系列,化学原因,三、偏离朗比定律的原因,2. 介质不均匀或溶液浓度太高 3. 化学变化,1. 单色光不纯物理原因,1. 非单色光引起的偏离,当入射光仅由两种波长的光组成时,测定时：I0I0I0 ItI1I2,在谱带M中，A随的变化变化不大（平坦），符合朗比定律，所以应在最大波长处测定,2. 介质不均匀（胶体、乳液、悬浊液） 或溶液的浓度偏高（离子氛）引起的偏离,3. 化学变化引起的偏离,73 分光光度计,光源单色器试样室检测器检流计 吸收池或比色皿 检测系统,2. 单色器：提供单色光 组成：色散元件(如棱镜)狭缝透镜
7、等光学元件,1. 光源 提供复合光(连续，具有一定强度，稳定),一、构造及作用,单色光的纯度 棱镜的色散率 出射狭缝的宽度， 一般510 nm单色光,4.检测器 硒光电池,铁片，2. 半导体， 3.金属薄片，4.透射光,3. 试样室：放置比色皿 比色皿也是吸收池，内盛待测溶液，能透光,形状：长方体 规格：0.5，1，2，3 cm 放置：透光面垂直于光束方向 拿：毛玻璃面，使用3/4体积左右 洗：HCl乙醇浸泡，去离子水洗净 擦：滤纸吸，擦镜纸擦, 光电管,5. 检流计,二. 72型分光光度计示意图及分析流程,26,7-4 显色反应及其条件,一、 显色反应和显色剂 1、显色反应：氧化还原、络合
8、选择显色反应和显色剂时应注意的问题： 选择性好；灵敏度高；对比度大（60 nm)；有色化合物稳定；条件易控制。 2、显色剂，包括无机显色剂和有机显色剂 生色团、助色团定义,27,二、显色反应条件的选择 （1）显色剂用量； （2）溶液酸度； （3）时间和温度； （4）溶剂； （5）共存离子干扰,75 测定条件的选择,1. 来源(了解) 光源发出的光不稳定 单色光不纯 比色皿的透光率不一致 光电效应非线性 T与A的标尺不准确,一、仪器测量误差,2. 测定结果误差,作图,T/%,c/c min1.4%,T落在20% 70%（吸光度读数A在0.70 0.15）范围内，浓度测量的相对误差较小，约为1.5
9、% 2.0%,当T = 0.5%时，,T/： 2070 A： 0.70 0.15, 调节b 例：若b=1 cm时，T=90, 则b等于0.5 cm和3 cm 的比色皿哪个更合适？, 调节c,a. 稀释 b. 控制试样量,二、测定条件的选择,1. 吸光度A读数范围的选择,若不满足，则由A=bc 调c、b, 有干扰时，本着吸收最大，干扰最小的原则，且尽量选择随变化较小的区域。,2. 入射光的波长的选择, 无干扰时，据吸收曲线找max即可 原因: a.大，灵敏度高 b. 此处一般较平坦，随变化小,CoR,R,A,干扰,显色剂无吸收,钴配合物的吸收曲线,所以选择500 nm为测定波长，在此波长下显色剂
10、无吸收，且钴配合物有一吸收平台。虽然灵敏度有所下降，但可以消除显色剂的干扰, 选择目的意义 消除共存组分(试剂)的干扰，使吸光度仅与待测物质的浓度有关,采用性质相同的比色皿装参比液，人为调节光量 调节器，使透过参比皿的A为0，即T100%,3. 参比溶液的选择, 选择方法,实质：以透过参比皿的光强度作为入射光强度, 选择原则 M(待测组分)R(显色剂)MR(显色物质),a. 除了MR外，其余均不吸收,将试样掩蔽后，再加入试剂、显色剂作参比,d. R、试剂、其它物质均吸收,c. R不吸收，其它物质有吸收,b. 试样无吸收，R与其它试剂有吸收,参比液：去离子水(纯溶剂),空白试液(不加试样M),不
11、加R的试样溶液,例1. 测定金属Co中Mn时，在H+KIO4下使 Mn2+MnO4-, 以分光光度法测定，何以参比？,解：RKIO4，不吸收，而Co3+,Mn2+有吸收， 相当于c，参比液：不加R,例2.用铬天青S比色法测定钢中Al3+时，应以何为参比？,解：R：铬天青S(CAS,黄色) CAS-Al(红色) Ni2+、Cr3+等有吸收 属于d. 应加入掩蔽剂NH4F，掩蔽Al3+,76 吸光光度法的应用,微量组分的测定 多组分的测定 高含量组分的测定 研究化学平衡、配位平衡及组成的测定 依据：Alg TK b c,例1.钢样含Ni 0.12，显色剂为丁二酮肟，稀释到 100 mL，470 n
12、m，1.3 104 Lmol-1cm-1， b1 cm，希望测定误差最小，问试样重 ms？,一、微量组分的测定,解：A bc 0.434 时，测定误差最小, 1.3 104 Lmol-1cm-1 ，b1 cm,可求c,已知：MNi58.69,解得 ms0.16 g,1下：Axx b cx 2下：Ay y b cy,二、多组分的测定,原理：AA1A2A3An (A有加和性),1. 吸收光谱不重叠,按单组分测定法,1下：A1x1bcxy1bcy 2下：A2x2bcxy2bcy,2.吸收光谱重叠,A1 ，A2 ，x1，y1，x2，y2 可测,解方程求cx，cy,例2. 欲测定Ti、V（令其与H2O2
13、反应），各称Ti，V 5.0 mg， 加入KClO4和H2O2处理成100 mL溶液作为标准溶液，再称试样1.00 g 以相同的处理方法制备成 100 mL的试样溶液，已知b1cm，在1410nm，2460nm下测得各溶液的吸光度列于下表，,求Ti，V,解： A = abc,以浓度略低于试样的溶液为参比 普通法 Axbcx Asbcs 示差法：ArAxAsb(cx-cs)=bc c=c测 cxcsc测,三、高含量的测定示差法,1、已知某有色络合物在一定波长下用2 cm吸收池测定时其透光度T=0.60。若在相同条件下改用1 cm吸收池测定，吸光度A为-，用3 cm吸收池测量，T为-。 2、测量某
14、有色络合物的透光度时，若吸收池厚度不变，当有色络合物浓度为c时的透光度为T，当其浓度为1/3c时的透光度为- 。 3、苯酚在水溶液中摩尔吸收系数为6.17103 Lmol-1.cm-1，若要求使用1 cm吸收池时的透光度为0.150.65之间，则苯酚的浓度应控制在- 。,练习题,4、影响有色络合物的摩尔吸收系数的因素是- 。 5、称取苦味酸胺0.0250 g，处理成1 L有色溶液，在380 nm处以1 cm吸收池测得吸光度A=0.760，已知其摩尔吸收系数为104.13 Lmol-1cm-1，则其摩尔质量为- 。 6、多组分分光光度法可用解联立方程的方法求得各组分的含量，这是基于-。,在符合朗
15、伯比尔定律的范围内，有色物的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是 A. 增加、增加、增加; B. 减小、不变、减小; C. 减小、增加、增加; D. 增加、不变、减小。,48,测定纯金属钴中锰时，在酸性溶液中以KIO4氧化Mn2+成MnO4-以分光光度法测定。若测定试样中锰时，其参比溶液为 A.蒸馏水; B.含KIO4的试样溶液; C. KIO4溶液; D.不含KIO4的试样溶液。,49,用8-羟基喹啉CHCl3萃取比色法测定Fe 3+，Al3+ 时，吸收曲线有部分重叠。在相应的条件下，用纯铝1g在波长390 nm和470 nm处分别测得A为0.025和0.000，纯铁1g在波长390 nm和470 nm处分别测得A为0.010和0.020。取1 mg含铁、铝的试样，在波长390 nm处测得试液的吸光度为0.500，在波长470 nm处测得试液的吸光度为0.300。求试样中Fe、Al的质量分数。,50,1. 超临界流体萃取分离法 2. 膜分离法 3. 泡沫吸附分离法 4. 大孔材料吸附分离法 5. 高速逆流色谱分离技术 6. 手性分离技术 7. 亲和层析 8. 毛细管电泳,作业（分五组，各组协商任选一题，不重复）,