考研輔導(dǎo)2008-5

1、十、分光光度法考試內(nèi)容分光光度法概述、吸收定律、顯色反應(yīng)、分光光度計(jì)及測(cè)定方法考試要求1 了解分光光度法的基本原理。(1)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收光是一種電磁波，具有波粒二象性。物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的。當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)或某溶液上時(shí)，只有入射光中光子的能量h與被照射物質(zhì)粒子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的能級(jí)差E相等的那部分波長(zhǎng)的光，才會(huì)被物質(zhì)或其溶液所吸收。不同的物質(zhì)微粒由于結(jié)構(gòu)不同而具有不同的量子化能級(jí)，其能級(jí)差也各不相同，因此物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇性。單一波長(zhǎng)的光稱(chēng)為單色光，單色光只是一種理想的單色，絕對(duì)的單色光難以獲得，各種單色光之間也無(wú)嚴(yán)格的界限。白光可以色散

2、成單色光，各種單色光也可以混合成白色，而且兩種適當(dāng)顏色的單色光按一定強(qiáng)度比例混合也可得到白光，這兩種顏色的光稱(chēng)為互補(bǔ)色光，圖中處于直線(xiàn)關(guān)系的兩種單色光均為互補(bǔ)色光。如果溶液對(duì)各種波長(zhǎng)的光呈選擇性吸收，則溶液呈現(xiàn)透過(guò)光的顏色，亦即呈現(xiàn)被吸收光的互補(bǔ)色光的顏色。(2)光吸收曲線(xiàn)將各種波長(zhǎng)的單色光依次通過(guò)一定濃度的某一溶液，測(cè)定該溶液對(duì)各種單色光的吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，可以得到一條曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)稱(chēng)為吸收光譜或光吸收曲線(xiàn)。光吸收程度最大處的波長(zhǎng)叫最大吸收波長(zhǎng)，用max表示。對(duì)于光吸收曲線(xiàn)有以下規(guī)律：物質(zhì)的吸收曲線(xiàn)是一種特征曲線(xiàn)，不同物質(zhì)的吸收曲線(xiàn)的形狀不同，max也不同，這是分光

3、光度法進(jìn)行定性分析的依據(jù)。相同物質(zhì)，不同濃度的溶液，其光吸收曲線(xiàn)的形狀不變，max也不變，這是分光光度法進(jìn)行定量分析的依據(jù)。在最大吸收波長(zhǎng)附近，測(cè)量的吸光度靈敏度最高，這一特征可作為定量分析選擇入射光波長(zhǎng)的依據(jù)。2 掌握朗伯-比耳定律的原理、應(yīng)用及摩爾吸光系數(shù)，了解引起偏離朗伯-比耳定律的因素。(1)Lambert-Beer定律：當(dāng)一束平行單色光通過(guò)均勻無(wú)散射的真溶液時(shí)，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)的濃度、液層厚度的乘積成正比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式是A=abc式中：A為吸光度；a為吸光系數(shù)()；b為液層厚度(cm)；c為吸光物質(zhì)的濃度()當(dāng)濃度用表示時(shí)，則用摩爾吸光系數(shù)()表示，其單位是。此時(shí)Lambert

4、-Beer定律可表示為A=bc摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于濃度為1、液層厚度為1cm溶液的吸光度。是吸光物質(zhì)在特定波長(zhǎng)下的特征常數(shù)，它與入射光波長(zhǎng)、溶液的性質(zhì)以及溫度等因素有關(guān)，而與溶液的濃度和液層厚度無(wú)關(guān)，故常用來(lái)衡量吸光物質(zhì)對(duì)光吸收的靈敏程度。(2)透光度T指透過(guò)光的強(qiáng)度It與入射光的強(qiáng)度I0之比：T=It/I0(3)A=-lgT(4)Lambert-Beer定律的使用條件：入射光是單色光；待測(cè)溶液是真溶液；物質(zhì)對(duì)光只產(chǎn)生吸收，不能發(fā)生散射、反射及光化學(xué)反應(yīng)。(5)引起偏離Lambert-Beer定律的原因：Lambert-Beer定律所描述的吸光度與待測(cè)物質(zhì)的濃度之間的關(guān)系應(yīng)該是一條通過(guò)坐標(biāo)

5、原點(diǎn)的直線(xiàn)。但實(shí)際工作中，特別是濃度較高時(shí)，常出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)偏離線(xiàn)性的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為偏離Lambert-Beer定律。偏離Lambert-Beer定律的原因很多，主要原因是儀器提供的單色光不純，另外還有溶液本身的物理和化學(xué)因素所引起的，包括介質(zhì)不均勻，待測(cè)溶液濃度過(guò)高，溶質(zhì)的締合、解離、互變異構(gòu)及分解等。3 掌握顯色反應(yīng)的特點(diǎn)和顯色條件的選擇。在分光光度分析中，將待測(cè)組份轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏姆磻?yīng)稱(chēng)為顯色反應(yīng)，與待測(cè)組分形成有色化合物的試劑稱(chēng)為顯色劑。顯色反應(yīng)應(yīng)該符合以下要求：定量進(jìn)行；選擇性高；生成的有色物質(zhì)有一定的穩(wěn)定性；反應(yīng)的靈敏度高。顯色反應(yīng)能否完全滿(mǎn)足分光光度法的要求，除了與顯色劑的性

6、質(zhì)有主要關(guān)系外，還與顯色反應(yīng)的條件有關(guān)，包括顯色劑的用量、溶液的酸度、顯色反應(yīng)的時(shí)間和溫度。如果顯色反應(yīng)的條件選擇不當(dāng)，將會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。4 掌握分光光度法的應(yīng)用和測(cè)量條件的選擇。(1) 測(cè)量條件的選擇為了使測(cè)定結(jié)果有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度，必須選擇合適的測(cè)量條件：入射光波長(zhǎng)的選擇：選擇原則“吸收最大，干擾最小”；方法“繪制吸收曲線(xiàn)”。吸光度范圍的選擇：通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的濃度和比色皿厚度，使測(cè)定的吸光度值在0.20.8，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差才小于4，才能滿(mǎn)足一般的測(cè)定要求，當(dāng)吸光度等于0.434時(shí)測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差最小。（T=1）參比溶液的選擇：基于吸光度具有加和性，可用適當(dāng)?shù)膮⒈热芤合蓴_

7、。其具體做法是，使用參比溶液調(diào)節(jié)儀器的零點(diǎn)，消除由于溶劑、試劑及比色皿壁等對(duì)入射光的吸收和反射所造成的誤差。A.如果樣品溶液、試劑、顯色劑均為無(wú)色時(shí)，可用配制溶液的溶劑（一般為蒸餾水或去離子水）作為參比溶液，稱(chēng)為“溶劑空白”。B.如果樣品溶液中其他離子有色，而試劑、顯色劑無(wú)色時(shí)，應(yīng)采用不加顯色劑的樣品溶液作參比溶液，稱(chēng)為“樣品空白”。C.如果樣品溶液無(wú)色，而顯色劑和試劑有顏色時(shí)，以不加樣品的試劑及顯色劑的溶液作為參比溶液，稱(chēng)為“試劑空白”。(2)分光光度法的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法實(shí)際操作中往往先配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按一定條件顯色后，固定入射光波長(zhǎng)和比色皿厚度。分別測(cè)出它們的吸光度A值。以標(biāo)準(zhǔn)

8、溶液的濃度c為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制A與C的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)（又稱(chēng)校準(zhǔn)曲線(xiàn)）。當(dāng)溶液對(duì)光的吸收符合朗伯一比耳定律時(shí)，此曲線(xiàn)為通過(guò)原點(diǎn)的一條直線(xiàn)。再將待測(cè)液在相同的條件下顯色，同樣的條件下測(cè)出其吸光度A值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上即可查出待測(cè)溶液的濃度。標(biāo)準(zhǔn)比較法：對(duì)單一組分進(jìn)行定量分析將濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液cs和未知溶液cx在相同的條件下顯色、定容，然后在相同的測(cè)定條件下分別測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度As和未知溶液的吸光度Ax，由可求得待測(cè)物含量。示差法：對(duì)高含量組分進(jìn)行測(cè)定可見(jiàn)分光光度法一般只適用于低含量組分的測(cè)定。當(dāng)用于高含量組分的測(cè)定時(shí)，其吸光度超出了準(zhǔn)確測(cè)量的讀數(shù)范圍，因此會(huì)引起很大的誤差。

9、若采用示差分光光度法則可以彌補(bǔ)這一不足。示差法與普通分光光度法的主要區(qū)別在于參比溶液的不同。普通分光光度法常用試劑空白作參比溶液，而示差法則是用比待測(cè)試液濃度稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。設(shè)參比標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為CS,待測(cè)試液的濃度為CX,且CSCX。根據(jù)朗伯-比耳定律，用普通分光光度法分別單獨(dú)測(cè)定時(shí)有兩式相減得當(dāng)用示差法測(cè)定時(shí)，由于使用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液，并以此調(diào)零（吸光度為0或透光率為100），所以?xún)x器此時(shí)測(cè)得的吸光度A實(shí)際上是試液與參比溶液的吸光度之差。由于與兩溶液的濃度差成正比，所以試液濃度CX可以求出。這就是示差分光光度法的基本原理。多組分物質(zhì)的定量分析和配合物組成的測(cè)定。(b)

10、根據(jù)朗伯-比耳定律和吸光度具有加和性原理，在1和2處分別測(cè)出混合組分的總吸光度。并列出二元一次方程組：式中、可由已知濃度的X和Y的標(biāo)準(zhǔn)溶液在1和2處分別求得。解方程組即可求出混和組分中X和Y的濃度CX和CY。10-4有一濃度為1.0的Fe2+溶液，以鄰二氮菲顯色后，用分光光度計(jì)測(cè)定，比色皿厚度為2.0cm，在波長(zhǎng)510nm處測(cè)得A=0.38，計(jì)算該顯色反應(yīng)的吸光系數(shù)a和摩爾吸光系數(shù)，其測(cè)定的靈敏度如何。解：(1)(2)由于，測(cè)定的靈敏度為中等靈敏度。一般認(rèn)為，104屬低靈敏度，1045.0×104屬中等靈敏度，5.0×104屬高靈敏度。在實(shí)際分析中，為了提高靈敏度常選擇值較

11、大的有色化合物為待測(cè)物質(zhì)。17兩份透光率分別為36.0和48.0的同一物質(zhì)的溶液等體積混合后，混合溶液的透光率是多少？解：混合前兩溶液的吸光度分別是A1=-lgT1=-lg0.36=0.444A2=-lgT2=-lg0.48=0.319等體積混合后，根據(jù)吸光度的加和性，則A混=T=10-A=10-0.382=0.415=41.518.取某含鐵試液2.00mL于100mL容量瓶中，加蒸餾水定容。從中吸取2.00mL溶液經(jīng)顯色后定容至50mL。用1.00cm比色皿測(cè)得該溶液的透光率為39.8，求該含鐵試液中鐵的含量（以計(jì)）已知：顯色配合物的摩爾吸光系數(shù)為，解：A=-lgT=-lg0.398=0.4

12、0019.測(cè)土壤中全磷時(shí)，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：(1)稱(chēng)取1.00g土壤，經(jīng)硝化處理后定容為100mL。然后吸取該液10.00mL，在50mL容量瓶中顯色定容。(2)標(biāo)準(zhǔn)磷的濃度為，吸取4.00mL此標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中顯色定容。(3)測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度為0.125，土壤試液的吸光度為0.250，求土壤中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：21.采用分光光度法可以測(cè)定小麥植株中可溶性糖，具體操作如下：準(zhǔn)確稱(chēng)取粉碎過(guò)篩的干樣品0.2000g置于10mL離心試管中，加入80的乙醇8.00mL，充分?jǐn)嚢?。?0水浴中浸提30min，離心分離出上層清液，轉(zhuǎn)移到25.0mL的容量瓶中，剩余物再用80乙醇浸潤(rùn)，離心，將上層清

13、液轉(zhuǎn)入容量瓶，最后用80的乙醇定容。取2.00mL提取液置于試管中，在80水浴中蒸干（蒸去乙醇），再準(zhǔn)確加入10.00mL水，振蕩使糖完全溶解在水中。取此液2.00mL于另一試管中，加入5.00mL蒽酮的濃硫酸溶液，搖勻后置于沸水浴中顯色10min。冷卻后用1.00cm的比色皿在620nm處測(cè)得吸光度為0.347。若標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光系數(shù)為20.8，求可溶性糖的含量。解：109稱(chēng)取0.1320g分析純(NH4)2SO4，溶解后定容至1L，取10.00mL該溶液，定容至50.00mL，測(cè)得其吸光度為0.350，另取試樣0.1000g，經(jīng)處理后定容至100.0mL，取1.00mL樣品溶液，顯色后定容至

14、50.00mL，在同一條件下測(cè)得吸光度為0.382，求樣品中和N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：， 十一、電勢(shì)分析法考試內(nèi)容電勢(shì)分析法基本原理、離子選擇性電極考試要求1 了解電勢(shì)分析法的基本原理。電勢(shì)分析法是電化學(xué)中的一個(gè)重要分支，它是利用電極電勢(shì)和活（濃）度之間的關(guān)系來(lái)確定溶液中待測(cè)組分含量的分析方法。電勢(shì)分析法通常分直接電勢(shì)法和電勢(shì)滴定法。在電勢(shì)分析法中需要將指示電極與參比電極及試液一起組成工作電池，可用電池符號(hào)表示：(-)M|Mn+(試液)參比電極(+)2 理解參比電極和指示電極的含義。參比電極是測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)及計(jì)算電極電勢(shì)的基準(zhǔn)，因此要求它的電極電勢(shì)不受溶液組成或電流方向變化的影響，而且在測(cè)定過(guò)程中保

15、持恒定，常用的參比電極有甘汞電極、銀-氯化銀電極等；指示電極的電極電勢(shì)隨待測(cè)離子活度或濃度變化而改變，并能反映待測(cè)離子的活度或濃度，理想的指示電極應(yīng)該能夠快速、穩(wěn)定地響應(yīng)待測(cè)離子，應(yīng)用比較廣泛的是離子選擇性電極。3 了解離子選擇性電極的測(cè)定方法。離子選擇性電極之所以能應(yīng)用于測(cè)定有關(guān)離子的活度，是因?yàn)槠淠る妱?shì)與待測(cè)離子活度之間的關(guān)系符合能斯特方程式，(25)，式中“+”表示響應(yīng)的是陽(yáng)離子，“-”則為陰離子。將指示電極(離子選擇性電極)與參比電極(常用甘汞電極)，共同浸入待測(cè)試液中構(gòu)成工作電池，測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)，然后求得有關(guān)離子的活度(或濃度)，具體的測(cè)量方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法、標(biāo)準(zhǔn)加入法和直接比較法

16、等。(1)pH的測(cè)定常用玻璃電極作為指示電極（極），甘汞電極作參比電極（+極），組成工作電池。所以電池公式為：式中K”是常數(shù)，但其值未知，因此在實(shí)際測(cè)定待測(cè)溶液的pH時(shí)，不可能從測(cè)量此時(shí)電動(dòng)勢(shì)直接計(jì)算出pH,而是用已知pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液為基準(zhǔn)，比較由標(biāo)準(zhǔn)溶液參與組成的工作電池的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行校正求出。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)溶液s的pH為pHs，試樣溶液為pHx，兩溶液組成工作電池的電動(dòng)勢(shì)分別是s和x，則有： 即 如測(cè)量條件完全一致，與相等，兩式相減，可得上式中pHs已知，測(cè)量出s和x的值即可得出pHx。pH玻璃電極在使用前，必須在純水中浸泡24小時(shí)，目的是使玻璃膜水化，產(chǎn)生膜電勢(shì)，降低不對(duì)稱(chēng)電勢(shì)并使其穩(wěn)定；在測(cè)定

17、未知溶液pH前，必須用標(biāo)準(zhǔn)pH緩沖溶液做定位操作，目的是消除不對(duì)稱(chēng)電勢(shì)對(duì)測(cè)定的影響。(2)直接電勢(shì)法測(cè)定離子濃度電池電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)離子的活度符合奈斯特方程=K±lgai ,實(shí)際測(cè)定要求得到待測(cè)離子的濃度，若在溶液中加入總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑（TISAB），離子強(qiáng)度相同，則上式可改寫(xiě)為=K'±lg c i , TISAB一般由濃度較大的惰性強(qiáng)電解質(zhì)、適宜的配位劑及pH緩沖溶液組成。它能維持試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液恒定的離子強(qiáng)度，消除干擾離子并維持pH在適宜范圍。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法：配制一系列已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入TISAB后，測(cè)定相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，繪制s-lgci標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。在相同的實(shí)

18、驗(yàn)條件下測(cè)定待測(cè)液的電動(dòng)勢(shì)x，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查出x對(duì)應(yīng)的lg c x,從而求得待測(cè)液中離子的含量。直接比較法：配制一濃度為c s的標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入TISAB，測(cè)得其電動(dòng)勢(shì)為s,在同一條件下測(cè)得濃度為c x的待測(cè)液的電動(dòng)勢(shì)為x。設(shè)x=K± lg c x s=K± lg c s則c x= c s標(biāo)準(zhǔn)加入法：先測(cè)體積為Vx，濃度為c x的待測(cè)溶液的電動(dòng)勢(shì)x；再加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，使被測(cè)溶液濃度增大c s,測(cè)電動(dòng)勢(shì)為x+s。由于兩溶液的離子強(qiáng)度相近，則x=K+lg c xx+s=K+lg(c x+c s)兩式相減，x+sx=lg(c x+c s) lg c x=lg 令=x+sx 則：=1+ =1 c x=c s(1)1同理，若電池公式為=K'lg c， 則：c x= c s(1)-1但此時(shí)0，所以，不管何種情況：c x=c s(1)-15影響電勢(shì)法測(cè)定離子濃度的準(zhǔn)確度的主要因素有：溫度、電動(dòng)勢(shì)測(cè)量、干擾離子、溶液pH、電