第二章紫外-可見分光光度法

1、第二章第二章 紫外紫外- -可見分光光度法可見分光光度法 紫外紫外- -可見分光光度法屬于分子吸收光譜法，可見分光光度法屬于分子吸收光譜法，主要產(chǎn)生于價(jià)電子在電子能級(jí)間的躍遷，廣泛用主要產(chǎn)生于價(jià)電子在電子能級(jí)間的躍遷，廣泛用于無機(jī)和有機(jī)物的定性和定量測(cè)定。于無機(jī)和有機(jī)物的定性和定量測(cè)定。 該方法靈敏度高，選擇性好，儀器設(shè)備價(jià)格適該方法靈敏度高，選擇性好，儀器設(shè)備價(jià)格適中。在分析化學(xué)領(lǐng)域中是一種較受歡迎的方法。中。在分析化學(xué)領(lǐng)域中是一種較受歡迎的方法。 在介紹分子吸收光譜法之前，先了解一下在介紹分子吸收光譜法之前，先了解一下電磁電磁輻射的性質(zhì)。輻射的性質(zhì)。2-1 2-1 電磁輻射的性質(zhì)電磁輻射的

2、性質(zhì) 電磁輻射包括無線電波、微波、紅外、紫外電磁輻射包括無線電波、微波、紅外、紫外及及X X射線和射線和 射線等形式。其在真空中的傳播速度射線等形式。其在真空中的傳播速度等于光速：等于光速： c=c= =3=3 101010 10 cm/scm/s由光學(xué)知識(shí)可知，電磁輻射具有波微兩重性。由光學(xué)知識(shí)可知，電磁輻射具有波微兩重性。 一一. . 波動(dòng)性波動(dòng)性 光的波動(dòng)性可用以下的波光的波動(dòng)性可用以下的波動(dòng)性動(dòng)性參數(shù)來描述。參數(shù)來描述。1.1.周期周期T T 相鄰兩個(gè)波峰或波谷通過空間某一固定點(diǎn)所相鄰兩個(gè)波峰或波谷通過空間某一固定點(diǎn)所 需要的時(shí)間間隔稱為周期。單位為需要的時(shí)間間隔稱為周期。單位為s s

3、。2.2.頻率頻率 單位時(shí)間內(nèi)通過傳播方向上某一點(diǎn)的波峰或波單位時(shí)間內(nèi)通過傳播方向上某一點(diǎn)的波峰或波 谷的數(shù)目。即單位時(shí)間內(nèi)電磁場(chǎng)振動(dòng)的次數(shù)，稱谷的數(shù)目。即單位時(shí)間內(nèi)電磁場(chǎng)振動(dòng)的次數(shù)，稱為頻率，其值等于為頻率，其值等于T T的倒數(shù)，單位為的倒數(shù)，單位為HzHz。 3.3.波長波長 相鄰兩個(gè)波峰或波谷間的直線距離。不同電磁相鄰兩個(gè)波峰或波谷間的直線距離。不同電磁波譜區(qū)可采用不同的單位。用波譜區(qū)可采用不同的單位。用cmcm、 m m和和nmnm表示。表示。4.4.波數(shù)波數(shù) 波長波長 的倒數(shù)，即每的倒數(shù)，即每cmcm長度內(nèi)含有波長的數(shù)目，長度內(nèi)含有波長的數(shù)目，單位單位cmcm-1-1。5.5.傳播速

4、度傳播速度c c c= c= 單位：?jiǎn)挝唬篶m/scm/s二二. .微粒性微粒性 光的微粒性特征為：光由光子組成，而光子光的微粒性特征為：光由光子組成，而光子具有能量，其能量與波長之間的關(guān)系為：具有能量，其能量與波長之間的關(guān)系為： E=h E=h =hc/=hc/ h h普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) 6.626 6.6261010-34-34JsJs由上式可知，不同波長的光具有不同的能量，由上式可知，不同波長的光具有不同的能量，波長愈長，光的能量愈低；反之，則愈高。波長愈長，光的能量愈低；反之，則愈高。2-2 2-2 分子光譜概述分子光譜概述 如果某分子吸收了光輻射的能量，其外層如果某分子吸收了光輻射

5、的能量，其外層電子可從較低能級(jí)躍遷至較高能級(jí)，但由于分電子可從較低能級(jí)躍遷至較高能級(jí)，但由于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的能級(jí)變化較復(fù)雜，所以分子吸收子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的能級(jí)變化較復(fù)雜，所以分子吸收光譜相對(duì)也較復(fù)雜。光譜相對(duì)也較復(fù)雜。 在分子內(nèi)部除了在分子內(nèi)部除了電電子運(yùn)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)外，還存在核間外，還存在核間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即核的振核的振動(dòng)動(dòng)和和分子繞著重心的轉(zhuǎn)分子繞著重心的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。如圖所示：。如圖所示： A A、B B表示不同能量的電表示不同能量的電子能級(jí)；在每個(gè)電子能級(jí)子能級(jí)；在每個(gè)電子能級(jí)中因振動(dòng)能量不同而分為中因振動(dòng)能量不同而分為若干個(gè)振動(dòng)能級(jí)；在同一若干個(gè)振動(dòng)能級(jí)；在同一電子能級(jí)和同一振動(dòng)能級(jí)電子能

6、級(jí)和同一振動(dòng)能級(jí)中，因轉(zhuǎn)動(dòng)能量不同而分中，因轉(zhuǎn)動(dòng)能量不同而分為若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。為若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。 若用若用 E E電電、 E E振振、 E E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)分別表示三個(gè)能級(jí)，分別表示三個(gè)能級(jí)，則三者的關(guān)系為：則三者的關(guān)系為： E E電電 E E振振 E E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。 E E電電約為約為1 120ev20ev， E E振振在在0.050.051 1evev之間，之間， E E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一一般小于般小于0.050.05evev，由此可算出相應(yīng)的波長分別為：，由此可算出相應(yīng)的波長分別為： E E電電60601250nm1250nm， E E振振、 E E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)5050 m m1.25cm1.25cm。 在電子能級(jí)發(fā)生變化

7、時(shí)，往往不可避免地在電子能級(jí)發(fā)生變化時(shí)，往往不可避免地伴隨著分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化。因此分伴隨著分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化。因此分子光譜通常比原子光譜復(fù)雜。子光譜通常比原子光譜復(fù)雜。 所以前者的吸收光譜基本位于紫外或可見所以前者的吸收光譜基本位于紫外或可見光區(qū)內(nèi)；后者的吸收光譜則屬于紅外和遠(yuǎn)紅外光區(qū)內(nèi)；后者的吸收光譜則屬于紅外和遠(yuǎn)紅外區(qū)。而分子的總能量區(qū)。而分子的總能量 E E = =E E電電+E+E振振+E+E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。 由分子光譜可知由分子光譜可知: : 如果用紅外光去激發(fā)分子，則不足以引起電如果用紅外光去激發(fā)分子，則不足以引起電子能級(jí)的躍遷，而只能引起分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)子能級(jí)的躍遷，而只

8、能引起分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷；能級(jí)的躍遷；各種物質(zhì)的分子對(duì)紅外光的吸收各種物質(zhì)的分子對(duì)紅外光的吸收與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此紅外吸收光譜可與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此紅外吸收光譜可應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)的研究。應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)的研究。 物質(zhì)對(duì)不同波長的光具有不同的吸收能力，物質(zhì)對(duì)不同波長的光具有不同的吸收能力，物質(zhì)也只能選擇性地吸收那些能量相當(dāng)于該分子物質(zhì)也只能選擇性地吸收那些能量相當(dāng)于該分子內(nèi)部三種能量總合內(nèi)部三種能量總合( (E E電電+E+E振振+E+E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)) )的輻射光。的輻射光。由于每種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，它們的能級(jí)由于每種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，它們的能級(jí)千差萬別，如此就決定了它們對(duì)不

9、同波長光線的千差萬別，如此就決定了它們對(duì)不同波長光線的選擇性吸收。選擇性吸收。2-3 Lamber-Beer2-3 Lamber-Beer定律定律一一. .吸光度和透光度吸光度和透光度 當(dāng)一束平行光通過均勻的液體當(dāng)一束平行光通過均勻的液體時(shí)，光的一部分被吸收，一部分時(shí)，光的一部分被吸收，一部分透過溶液，一部分被器皿反射。透過溶液，一部分被器皿反射。設(shè)入射光強(qiáng)度為設(shè)入射光強(qiáng)度為I I0 0，吸收光強(qiáng)度為，吸收光強(qiáng)度為I Ia a，透射光強(qiáng)，透射光強(qiáng)度為度為I It t，反射光強(qiáng)度為，反射光強(qiáng)度為I Ir r，則，則I I0 0=I=Ia a+I+It t+I+Ir r。 在分析時(shí)，一般在儀器中放

10、兩個(gè)相同材料和在分析時(shí)，一般在儀器中放兩個(gè)相同材料和厚度的器皿分別盛裝厚度的器皿分別盛裝待測(cè)液待測(cè)液和和參比液參比液，使強(qiáng)度，使強(qiáng)度為為I I0 0的的單色光單色光分別通過兩分別通過兩器皿，然后再測(cè)量透器皿，然后再測(cè)量透射光強(qiáng)度，如此可抵消反射光的影響。射光強(qiáng)度，如此可抵消反射光的影響。 什么叫什么叫透光度透光度？即透射光的強(qiáng)度？即透射光的強(qiáng)度(I(It t) )與入射光與入射光的強(qiáng)度的強(qiáng)度(I(I0 0) )之比稱為之比稱為透光度透光度或透射比。用或透射比。用T T表示：表示： T= T= I It t/I/I0 0不難理解，溶液的透光度不難理解，溶液的透光度 ，它對(duì)光的吸收，它對(duì)光的吸收

11、； 反之，則吸收反之，則吸收 。一般一般用用吸光度吸光度A A來表示物質(zhì)對(duì)光的吸收程度。其來表示物質(zhì)對(duì)光的吸收程度。其定義為：定義為： A=lg(1/T)=lg(A=lg(1/T)=lg(I I0 0/I/It t) ) 實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際應(yīng)用中，T T以百分率表示。以百分率表示。二二. . Lamber-BeerLamber-Beer定律定律 該定律是光吸收基本定律，也是分光光度該定律是光吸收基本定律，也是分光光度分析法的依據(jù)和基礎(chǔ)。分析法的依據(jù)和基礎(chǔ)。 Lamber-Beer Lamber-Beer定律指出，定律指出，當(dāng)入射光波長一定當(dāng)入射光波長一定時(shí)，溶液的吸光度時(shí)，溶液的吸光度A A是待

12、測(cè)物質(zhì)濃度是待測(cè)物質(zhì)濃度c c和液層厚和液層厚度度b b的函數(shù)。的函數(shù)。LamberLamber和和BeerBeer分別于分別于17601760年和年和18521852年研究了年研究了吸吸光度與液層厚度光度與液層厚度、溶液濃度之間的定量關(guān)系。、溶液濃度之間的定量關(guān)系。 Lamber Lamber定律指出，當(dāng)定律指出，當(dāng)用一定波長的單色光用一定波長的單色光照照射某一固定濃度的溶液時(shí)，其吸光度與光透過的射某一固定濃度的溶液時(shí)，其吸光度與光透過的液層厚度成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：液層厚度成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：A=kA=k b b 式中式中k k 為比例常數(shù)，為比例常數(shù)，b b為液層厚度。為液層厚度。 B

13、eer Beer定律指出，當(dāng)定律指出，當(dāng)用一定波長的單色光用一定波長的單色光照射照射厚度一定的均勻溶液時(shí)，其吸光度與溶液的濃厚度一定的均勻溶液時(shí)，其吸光度與溶液的濃度成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：度成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：A=kA=k c c 式中式中k k 為比為比例常數(shù)，例常數(shù)，c c為溶液濃度。為溶液濃度。 當(dāng)溶液濃度當(dāng)溶液濃度(c)(c)和液層厚度和液層厚度(b)(b)均可變時(shí)，它均可變時(shí)，它們都會(huì)影響吸光度們都會(huì)影響吸光度(A)(A)的數(shù)值。合并的數(shù)值。合并L L和和B B兩式，兩式，即得到即得到L-BL-B定律：定律： A=kbcA=kbc L-B L-B定律的推導(dǎo)：據(jù)量子化理論，光是由光子

14、定律的推導(dǎo)：據(jù)量子化理論，光是由光子組成，其能量組成，其能量 E=hE=h 。 吸收過程就是光子被吸光質(zhì)點(diǎn)吸收過程就是光子被吸光質(zhì)點(diǎn)( (分子或離子分子或離子) )所俘獲，結(jié)果使吸光質(zhì)點(diǎn)能量增加而處于激發(fā)態(tài)；所俘獲，結(jié)果使吸光質(zhì)點(diǎn)能量增加而處于激發(fā)態(tài)；它們俘獲光子的幾率與其面積有關(guān)。它們俘獲光子的幾率與其面積有關(guān)。 如圖所示，假設(shè)有一束強(qiáng)度為如圖所示，假設(shè)有一束強(qiáng)度為I I0 0的單色平行的單色平行光，垂直通過一橫面積為光，垂直通過一橫面積為s s的均勻介質(zhì)。的均勻介質(zhì)。當(dāng)光強(qiáng)度為當(dāng)光強(qiáng)度為I Ix x的單色光通過的單色光通過吸收層吸收層(db)(db)后，光強(qiáng)度減弱后，光強(qiáng)度減弱了了dIdI

15、x x，則厚度為，則厚度為dbdb的吸收的吸收層對(duì)光的吸收率為層對(duì)光的吸收率為-dI-dIx x/I/Ix x，另一方面，由于另一方面，由于dbdb為無限小，所以截面積上所有為無限小，所以截面積上所有吸光質(zhì)點(diǎn)所占的面積之和吸光質(zhì)點(diǎn)所占的面積之和(ds)(ds)與橫截面積與橫截面積(s)(s)之之比比(ds/s)(ds/s)可視為該截面積上光子被吸收的幾率，可視為該截面積上光子被吸收的幾率，即：即：-dI-dIx x/I/Ix x=ds/s=ds/s 如果如果進(jìn)一步進(jìn)一步在吸收介質(zhì)里含有在吸收介質(zhì)里含有m m種吸光質(zhì)點(diǎn)，種吸光質(zhì)點(diǎn)，且它們之間沒有相互作用，設(shè)且它們之間沒有相互作用，設(shè)a ai i

16、為第為第i i種吸光質(zhì)種吸光質(zhì)點(diǎn)對(duì)特定光子的吸收面積，點(diǎn)對(duì)特定光子的吸收面積，dndni i為為dsds中第中第i i種吸光種吸光質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目，則：質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目，則： 代入上式，得到代入上式，得到: 當(dāng)光束通過厚度為當(dāng)光束通過厚度為b b的吸收層時(shí)，對(duì)上式兩的吸收層時(shí)，對(duì)上式兩邊積分，得到：邊積分，得到：1=miiidsadn11=mXiiXidIdsa dnIss11lnm0iitiIa nIs 根據(jù)前述的吸光度根據(jù)前述的吸光度A=lgIA=lgI0 0/I/It t定義，可得到定義，可得到: 將式子中截面積將式子中截面積s s用均勻介質(zhì)的體積用均勻介質(zhì)的體積V V和光程和光程b b來表示，即：

17、來表示，即：s=V/bs=V/b 代入上式，代入上式， N NA A為為AvogadroAvogadro常數(shù)；常數(shù)；n ni i/(N/(NA AV)V)即為第即為第i i種質(zhì)點(diǎn)種質(zhì)點(diǎn)在均勻介質(zhì)中的濃度在均勻介質(zhì)中的濃度(c(ci i) )；將；將0.4343N0.4343NA Aa ai i合并為合并為常數(shù)常數(shù)k k，則：則：10.4343=miiiAans1=miiiAk b c 11= 0.43430.4343mmiiiiAiAiNbnAanabNVV 該公式表明：該公式表明：總吸光度等于吸收介質(zhì)內(nèi)各吸總吸光度等于吸收介質(zhì)內(nèi)各吸光物質(zhì)的吸光度之和。即吸光度具有加和性。光物質(zhì)的吸光度之和。

18、即吸光度具有加和性。這是進(jìn)行多組分光度分析的理論基礎(chǔ)。這是進(jìn)行多組分光度分析的理論基礎(chǔ)。如果吸如果吸收介質(zhì)內(nèi)只有一種吸光物質(zhì)時(shí)，公式可簡(jiǎn)化為收介質(zhì)內(nèi)只有一種吸光物質(zhì)時(shí)，公式可簡(jiǎn)化為: A=kbcA=kbc1.1.質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù)從從L-BL-B定律的表達(dá)式中可知，定律的表達(dá)式中可知，k k值隨值隨c c、b b所取的所取的單位不同而不同。當(dāng)單位不同而不同。當(dāng)c c以以gLgL-1-1為單位，為單位，b b以以cmcm為單位時(shí)，為單位時(shí)，k k可用可用a a來表示，稱為質(zhì)量來表示，稱為質(zhì)量吸光系數(shù)吸光系數(shù)，三三. .比例常數(shù)的表示形式比例常數(shù)的表示形式2.2.摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù) 如

19、果如果c c以以moLmoL L L-1-1為單位，為單位，b b以以cmcm為單位，此時(shí)為單位，此時(shí)k k稱為稱為摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)，用符號(hào)，用符號(hào) 表示。單位：表示。單位：L LmoLmoL-1-1cmcm-1-1。 的物理意義是：濃度為的物理意義是：濃度為1moL1moLL L-1-1，厚度為厚度為1cm1cm的溶液，在一定波長下測(cè)得的吸光度的溶液，在一定波長下測(cè)得的吸光度大小。此時(shí)大小。此時(shí), A=, A= bcbc。其單位為其單位為L L g g-1-1 cmcm-1-1。此時(shí)，。此時(shí)， A=abcA=abc。四四. .光譜曲線的表示方法光譜曲線的表示方法 將不同波長的光依次通

20、過被分析的溶液，分將不同波長的光依次通過被分析的溶液，分別測(cè)定不同波長下的吸光度或透光度。別測(cè)定不同波長下的吸光度或透光度。以波長為以波長為橫坐標(biāo)，吸光度或透光度為縱坐標(biāo)作圖橫坐標(biāo)，吸光度或透光度為縱坐標(biāo)作圖，得到的，得到的譜圖稱為該物質(zhì)的譜圖稱為該物質(zhì)的吸收曲線吸收曲線或或透光曲線透光曲線。 在紫外在紫外- -可見光譜法中，縱坐標(biāo)的參數(shù)除了可見光譜法中，縱坐標(biāo)的參數(shù)除了用用T%T%、A A表示外，還可用表示外，還可用 、lglg 。 曲線中具有曲線中具有最大吸收值的波長，稱為最大吸收波長，一般最大吸收值的波長，稱為最大吸收波長，一般用用 maxmax表示，表示，P.12.P.12.圖圖2-3

21、2-3。 吸收曲線描述了物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收能吸收曲線描述了物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收能力大小，反映了物質(zhì)分子能級(jí)的變化。所以吸力大小，反映了物質(zhì)分子能級(jí)的變化。所以吸收曲線形狀和收曲線形狀和 maxmax的位置以及吸收強(qiáng)度等與分子的位置以及吸收強(qiáng)度等與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，利用吸收曲線可以對(duì)利用吸收曲線可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析；而在某一波長下測(cè)得的吸物質(zhì)進(jìn)行定性分析；而在某一波長下測(cè)得的吸光度與物質(zhì)濃度的工作曲線光度與物質(zhì)濃度的工作曲線(A(AC C曲線曲線) )可對(duì)物質(zhì)可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量分析。進(jìn)行定量分析。 為了提高測(cè)定的靈敏度，波長往往選擇在為了提高測(cè)定的靈敏度，波長

22、往往選擇在 maxmax處進(jìn)行。處進(jìn)行。五五. .光吸收定律發(fā)生偏離的原因光吸收定律發(fā)生偏離的原因1.1.吸光度吸光度A A的測(cè)量的測(cè)量 在光度分析中，測(cè)量在光度分析中，測(cè)量A A的工的工作是先配置一系列濃度不同的作是先配置一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液；用標(biāo)準(zhǔn)溶液；用容量瓶容量瓶或或比色管比色管來來配置，如圖。配置，如圖。根據(jù)根據(jù)L-BL-B定律定律 A=A= bcbc，b b即為即為比比色皿色皿的厚度，如果實(shí)驗(yàn)中使用的厚度，如果實(shí)驗(yàn)中使用相同材料和厚度的比色皿，相同材料和厚度的比色皿，b b可視為常數(shù)?？梢暈槌?shù)。以測(cè)得的以測(cè)得的A A為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的溶液濃度為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的溶液濃度c c為橫坐

23、標(biāo)，為橫坐標(biāo)，將測(cè)得的數(shù)據(jù)作圖，所得的曲線稱將測(cè)得的數(shù)據(jù)作圖，所得的曲線稱工作曲線工作曲線。( (或稱或稱標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線，理論上應(yīng)為一條直線。，理論上應(yīng)為一條直線。) )但在實(shí)際工作中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)該但在實(shí)際工作中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)該曲線會(huì)不成直線，且不過原點(diǎn)曲線會(huì)不成直線，且不過原點(diǎn)；特別當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度比較；特別當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度比較高時(shí)，曲線有明顯地偏離直線高時(shí)，曲線有明顯地偏離直線現(xiàn)象。現(xiàn)象。 關(guān)于曲線不過原點(diǎn)的原因關(guān)于曲線不過原點(diǎn)的原因 在測(cè)定過程中，溶液中除了吸光物質(zhì)吸收在測(cè)定過程中，溶液中除了吸光物質(zhì)吸收入射光以外，含有的其它試劑或離子也可能吸收入射光以外，含有的其它試劑或離子也可能吸收入射

24、光；另外，在測(cè)定過程中，部分光被器皿表入射光；另外，在測(cè)定過程中，部分光被器皿表面反射而會(huì)造成損失。面反射而會(huì)造成損失。 克服的方法通常將試液和空白液分別置于相克服的方法通常將試液和空白液分別置于相同材料和厚度的比色皿中，此空白液即稱為同材料和厚度的比色皿中，此空白液即稱為參比參比溶液溶液。調(diào)節(jié)儀器，使。調(diào)節(jié)儀器，使參比溶液的參比溶液的A=0A=0，然后再測(cè)，然后再測(cè)定其它溶液的定其它溶液的A A值。值。 一般通常使用一般通常使用純?nèi)軇┘內(nèi)軇┳鲄⒈纫鹤鲄⒈纫? (即即C C0 0溶液溶液) )。 使用了參比液后，實(shí)際上是以通過參比液的光強(qiáng)使用了參比液后，實(shí)際上是以通過參比液的光強(qiáng)度作為測(cè)定的入

25、射光強(qiáng)度，如此測(cè)得的吸光度能度作為測(cè)定的入射光強(qiáng)度，如此測(cè)得的吸光度能比較真實(shí)地反映待測(cè)物的濃度。比較真實(shí)地反映待測(cè)物的濃度。(1)(1)由非單色光引起的偏離由非單色光引起的偏離2.2.偏離比耳定律的原偏離比耳定律的原因因 L-B L-B定律適用于單色光。但由于儀器中單色器定律適用于單色光。但由于儀器中單色器的色散能力及出口狹縫的寬度等，各種分光光度的色散能力及出口狹縫的寬度等，各種分光光度計(jì)得到的入射光實(shí)際上都是某一波段的復(fù)合光。計(jì)得到的入射光實(shí)際上都是某一波段的復(fù)合光。由于物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收由于物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收程度不同，結(jié)果導(dǎo)致曲線負(fù)偏程度不同，結(jié)果導(dǎo)致曲線負(fù)偏離。離。 設(shè)一束入

26、射光為含有兩個(gè)設(shè)一束入射光為含有兩個(gè)波長波長 maxmax、 的復(fù)合光的復(fù)合光, ,兩個(gè)波兩個(gè)波長對(duì)應(yīng)的入射光強(qiáng)度分別為長對(duì)應(yīng)的入射光強(qiáng)度分別為I I0 0和和I I0 0 ，透過光強(qiáng)度為，透過光強(qiáng)度為I It t和和I It t , ,總?cè)肷涔鈴?qiáng)度總?cè)肷涔鈴?qiáng)度I I0 0總總=I=I0 0+I+I0 0 ；總；總透過光強(qiáng)度透過光強(qiáng)度I It t總總=I=It t+I+It t ； A A實(shí)實(shí)=lg(I=lg(I0 0+I+I0 0 )/(I)/(It t+I+It t ) ) =lg(I =lg(It t1010 bcbc+ +I It t 1010 bcbc)/(I)/(It t+I+It

27、 t ) ) =lg10 =lg10 bcbcIIt t+I+It t 1010( ( - - ) )bcbc/(I/(It t+I+It t ) ) = = bc+bc+lgIlgIt t+I+It t 1010( ( - - ) )bcbc/(I/(It t+I+It t )=A)=A理理+ + A A 由于由于，所以，所以 A A為負(fù)值；為負(fù)值；A A實(shí)實(shí) A A理理，產(chǎn)生負(fù)，產(chǎn)生負(fù)偏。偏。 與與 的差值及濃度的差值及濃度C C愈大，則負(fù)值愈大，則負(fù)值 A A愈大愈大, ,對(duì)對(duì)光吸收定律的偏離程度就愈嚴(yán)重。光吸收定律的偏離程度就愈嚴(yán)重。實(shí)際測(cè)得的吸光度為：實(shí)際測(cè)得的吸光度為：降低由于單色

28、光不純?cè)斐韶?fù)偏的方法：降低由于單色光不純?cè)斐韶?fù)偏的方法： 選擇吸收曲線的選擇吸收曲線的 maxmax作入射光波長。因?yàn)槲兆魅肷涔獠ㄩL。因?yàn)槲涨€峰值頂部曲線較平坦，入射光譜帶內(nèi)各波長曲線峰值頂部曲線較平坦，入射光譜帶內(nèi)各波長的的 值相近。值相近。選擇選擇 maxmax，偏離光吸收定律較小。，偏離光吸收定律較小。 只有當(dāng)干擾物質(zhì)存在并對(duì)待測(cè)物質(zhì)的只有當(dāng)干擾物質(zhì)存在并對(duì)待測(cè)物質(zhì)的 maxmax產(chǎn)生產(chǎn)生吸收時(shí)，才選擇沒干擾的其它波長作入射光波吸收時(shí)，才選擇沒干擾的其它波長作入射光波長。長。 選擇高分辨率儀器，使入射光波長范圍盡可選擇高分辨率儀器，使入射光波長范圍盡可能窄。能窄。(2)(2)雜散光

29、的影響雜散光的影響 在光度分析中，雜散光指不包括在入射光帶內(nèi)在光度分析中，雜散光指不包括在入射光帶內(nèi)即不通過吸收池而直接進(jìn)入檢測(cè)器的非單色光。即不通過吸收池而直接進(jìn)入檢測(cè)器的非單色光。 其來源有幾方面：其來源有幾方面：a.a.儀器內(nèi)光學(xué)部件及機(jī)械儀器內(nèi)光學(xué)部件及機(jī)械零件反射和散射的光；零件反射和散射的光；b.b.外界及光源漏進(jìn)檢測(cè)外界及光源漏進(jìn)檢測(cè)器的光；器的光；c.c.光學(xué)系統(tǒng)有缺陷而引起的不均勻散光學(xué)系統(tǒng)有缺陷而引起的不均勻散射等；雜散光一般引起負(fù)偏離。射等；雜散光一般引起負(fù)偏離。(3)(3)溶液本身的原因溶液本身的原因 溶液折射率變化的影溶液折射率變化的影響響 若溶液濃度的變化能顯著改變

30、溶液的折射率，若溶液濃度的變化能顯著改變?nèi)芤旱恼凵渎?，則可觀察到偏離比爾定律的現(xiàn)象，此時(shí)必須對(duì)則可觀察到偏離比爾定律的現(xiàn)象，此時(shí)必須對(duì)光吸收定律進(jìn)行折射率光吸收定律進(jìn)行折射率(n)(n)校正：校正： A=A= bcbcn/(nn/(n2 2+2)+2)2 2 散射的影響散射的影響一般在濃度小于一般在濃度小于0.01moL/L0.01moL/L時(shí)，時(shí)，n n基本上為常數(shù)，基本上為常數(shù)，其影響可忽略不計(jì)，其影響可忽略不計(jì)，說明說明BeerBeer定律適用于稀溶定律適用于稀溶液。液。 溶液若為膠體溶液溶液若為膠體溶液、乳濁液或懸濁液時(shí)，在、乳濁液或懸濁液時(shí)，在入射光通過溶液時(shí)，除一部分被吸光粒子吸收

31、入射光通過溶液時(shí)，除一部分被吸光粒子吸收外，還有部分因散射而損失，使透光度減小，外，還有部分因散射而損失，使透光度減小，A A實(shí)實(shí) 。所以往往發(fā)生正偏離。所以往往發(fā)生正偏離。 化學(xué)因素引起的偏離化學(xué)因素引起的偏離 吸光物質(zhì)常因離解、締合而形成新化合物或吸光物質(zhì)常因離解、締合而形成新化合物或互變異構(gòu)等化學(xué)變化而改變其濃度，導(dǎo)致了偏互變異構(gòu)等化學(xué)變化而改變其濃度，導(dǎo)致了偏離。例如離。例如 K K2 2CrCr2 2O O7 7在水溶液中存在下列平衡：在水溶液中存在下列平衡：222272422稀稀釋釋或或增增大大p pH H值值濃濃縮縮或或減減小小p pH H值值+ +Cr OH OCrOH此平衡隨

32、溶液酸度及稀釋程度不同而左右移動(dòng)，此平衡隨溶液酸度及稀釋程度不同而左右移動(dòng)，因而因而CrCr2 2O O7 72- 2- 和和CrOCrO4 42-2-的濃度比不同。因此在某一的濃度比不同。因此在某一波長下，測(cè)得的吸光度與鉻的總濃度之間的線波長下，測(cè)得的吸光度與鉻的總濃度之間的線性關(guān)系被破壞。性關(guān)系被破壞。2-3 2-3 比色分析法及儀器比色分析法及儀器一一. .目視比色法目視比色法 用眼睛去觀察、比較溶液顏色深淺以確定物用眼睛去觀察、比較溶液顏色深淺以確定物質(zhì)含量的方法稱為目視比色法。質(zhì)含量的方法稱為目視比色法。 該方法將被測(cè)溶液在相同條件下和一系列該方法將被測(cè)溶液在相同條件下和一系列不同濃

33、度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較，顏色深淺相同不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較，顏色深淺相同者，則它們的濃度認(rèn)為相同。推導(dǎo)如下：者，則它們的濃度認(rèn)為相同。推導(dǎo)如下： 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)液和試液則分別有：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)液和試液則分別有： 當(dāng)溶液顏色相同時(shí)，說明當(dāng)溶液顏色相同時(shí)，說明 I I標(biāo)標(biāo)=I=I試試 兩溶液為同一種物質(zhì)兩溶液為同一種物質(zhì), , 則：則： 標(biāo)標(biāo)= = 試試 設(shè)液層厚度相等設(shè)液層厚度相等, , b b標(biāo)標(biāo)= = b b試試， c c標(biāo)標(biāo)= = c c試試010bctII010標(biāo)標(biāo)標(biāo)標(biāo) 標(biāo)標(biāo)= =bcII010試試試試 試試= =bcII操作方法：取一套大小相同的比色管，加入系列操作方法：取一套大小相同的比色管，加入

34、系列標(biāo)準(zhǔn)溶液和相應(yīng)的顯色劑及緩沖溶液，然后稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液和相應(yīng)的顯色劑及緩沖溶液，然后稀釋至同一刻度，形成顏色由淺至深的標(biāo)準(zhǔn)色階。至同一刻度，形成顏色由淺至深的標(biāo)準(zhǔn)色階。 另取一大小相同的比色管，加入被測(cè)液后按另取一大小相同的比色管，加入被測(cè)液后按配制標(biāo)準(zhǔn)色階的方法處理，在管底下方放置一配制標(biāo)準(zhǔn)色階的方法處理，在管底下方放置一塊白板沿比色管中心垂直觀察比較顏色。塊白板沿比色管中心垂直觀察比較顏色。該方法的優(yōu)點(diǎn)該方法的優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)操作簡(jiǎn)便，儀器簡(jiǎn)單，特別適用操作簡(jiǎn)便，儀器簡(jiǎn)單，特別適用 于工廠里大批樣品的分析；于工廠里大批樣品的分析；(2)(2)因所用的平底比色管較長因所用的平底比色管較長,

35、 ,可測(cè)定顏色淡的可測(cè)定顏色淡的 稀溶液中的微量物質(zhì)；稀溶液中的微量物質(zhì)；(3)(3)該方法準(zhǔn)確度不高，相對(duì)誤差約為該方法準(zhǔn)確度不高，相對(duì)誤差約為 5 520%20%。二二. .分光光度法分光光度法1.1.概述概述 分光光度法原理上不同于目視法，分光光度法原理上不同于目視法，它是比它是比較有色溶液較有色溶液( (吸光物質(zhì)吸光物質(zhì)) )對(duì)某一波長的吸收情況對(duì)某一波長的吸收情況，而目視法是比較透過光的強(qiáng)度，而目視法是比較透過光的強(qiáng)度。 分光光度法是在光電法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。分光光度法是在光電法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。 分光光度法與光電法的基本原理相同，所分光光度法與光電法的基本原理相同，所不同的僅在于兩

36、者獲得單色光的方法不同。前不同的僅在于兩者獲得單色光的方法不同。前者采用者采用棱鏡棱鏡或或光柵光柵等分光元件，后者采用傳統(tǒng)等分光元件，后者采用傳統(tǒng)濾光片濾光片，利用，利用棱鏡棱鏡或或光柵光柵獲得的獲得的“單色光單色光”純純度要度要比比濾光片高許多。濾光片高許多。 分光光度法中所用的儀器稱為分光光度法中所用的儀器稱為分光光度計(jì)分光光度計(jì)，它的測(cè)量范圍不再局限于可見光區(qū)域內(nèi)，可擴(kuò)它的測(cè)量范圍不再局限于可見光區(qū)域內(nèi)，可擴(kuò)展到紫外和紅外光區(qū)域。展到紫外和紅外光區(qū)域。 對(duì)測(cè)定而言，單色光愈純愈好。其純度一對(duì)測(cè)定而言，單色光愈純愈好。其純度一般用般用半寬度半寬度表示，即指透光曲線上，峰高一半表示，即指透光

37、曲線上，峰高一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的峰寬度。半寬度時(shí)所對(duì)應(yīng)的峰寬度。半寬度 ，說明透過的單色，說明透過的單色光就愈純。光就愈純。 分光光度法的特點(diǎn)：分光光度法的特點(diǎn)：(1)(1)因得到的入射光純度較因得到的入射光純度較光電光電 比色法比色法高得多，所以進(jìn)行測(cè)高得多，所以進(jìn)行測(cè) 量時(shí)，偏離比耳定律的情況量時(shí)，偏離比耳定律的情況 大為改善，從而也擴(kuò)大了測(cè)大為改善，從而也擴(kuò)大了測(cè) 定的線性范圍。定的線性范圍。(2)(2)由于測(cè)定波長可任意選定，故在一定條件下由于測(cè)定波長可任意選定，故在一定條件下, , 利用吸光度的加和性，可同時(shí)測(cè)定溶液中兩利用吸光度的加和性，可同時(shí)測(cè)定溶液中兩 種或兩種以上的組分。種或兩種以

38、上的組分。(3)(3)由于入射光波長范圍擴(kuò)大，測(cè)定不僅局限于由于入射光波長范圍擴(kuò)大，測(cè)定不僅局限于 可見光區(qū)域，還可用于紫外光區(qū)域，即可測(cè)可見光區(qū)域，還可用于紫外光區(qū)域，即可測(cè) 定那些吸收紫外光的無色物質(zhì)。定那些吸收紫外光的無色物質(zhì)。2.2.分光光度計(jì)分光光度計(jì) 用于分光光度法分析的儀器稱為分光光度用于分光光度法分析的儀器稱為分光光度計(jì)。根據(jù)其波長范圍可分為計(jì)。根據(jù)其波長范圍可分為可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì)，紫外紫外- -可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì)，紅外分光光度計(jì)紅外分光光度計(jì)。 紫外及可見分光光度計(jì)主要應(yīng)用于含量的紫外及可見分光光度計(jì)主要應(yīng)用于含量的測(cè)定；紅外分光光度計(jì)主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的分

39、析。測(cè)定；紅外分光光度計(jì)主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的分析。其原理的框示圖如下：其原理的框示圖如下：(1)(1)光源光源 可見區(qū)光源常用鎢燈或碘鎢燈，屬于熱光源；可見區(qū)光源常用鎢燈或碘鎢燈，屬于熱光源；其發(fā)射波長約為其發(fā)射波長約為3203202500nm2500nm，除用作可見光源，除用作可見光源外，還可用作紅外光源。外，還可用作紅外光源。 紫外光源多為氣體放電光源。如氫紫外光源多為氣體放電光源。如氫、氘氘、氙放電燈及汞燈等。其中以氫氙放電燈及汞燈等。其中以氫燈和燈和氘燈應(yīng)用最氘燈應(yīng)用最廣泛。其發(fā)射波長為廣泛。其發(fā)射波長為160160500nm500nm。氘燈發(fā)射強(qiáng)度。氘燈發(fā)射強(qiáng)度比同樣的氫比同樣的氫燈大燈

40、大3 35 5倍。倍。 一般儀器上都設(shè)置有穩(wěn)壓電源，因?yàn)殡娫匆话銉x器上都設(shè)置有穩(wěn)壓電源，因?yàn)殡娫措妷旱淖兓瘯?huì)引起光源發(fā)光強(qiáng)度的波動(dòng)，從而電壓的變化會(huì)引起光源發(fā)光強(qiáng)度的波動(dòng)，從而影響測(cè)定結(jié)果。影響測(cè)定結(jié)果。(2)(2)單色器單色器 將光源發(fā)出的連續(xù)光譜色散為單色光的裝將光源發(fā)出的連續(xù)光譜色散為單色光的裝置稱為置稱為單色器單色器。 單色器是利用光的色散原理制成，所謂的色單色器是利用光的色散原理制成，所謂的色散即是把復(fù)合光變成各種單色光的過程。單色器散即是把復(fù)合光變成各種單色光的過程。單色器由棱鏡或光柵等色散元件及狹縫和透鏡組成。由棱鏡或光柵等色散元件及狹縫和透鏡組成。 棱鏡由玻璃或石英制成。棱鏡由

41、玻璃或石英制成。因?yàn)椴Ａ兆贤庖驗(yàn)椴Ａ兆贤夤?，所以玻璃制的棱鏡只能用于可見分光光度計(jì)。光，所以玻璃制的棱鏡只能用于可見分光光度計(jì)。紫外分光光度計(jì)必須使用石英材料的棱鏡。紫外分光光度計(jì)必須使用石英材料的棱鏡。 狹縫和透鏡系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度，狹縫和透鏡系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度，控制光的方向并獲得所需波長的單色光。控制光的方向并獲得所需波長的單色光。 光柵是另一種色散元件。當(dāng)復(fù)合光照射到光柵是另一種色散元件。當(dāng)復(fù)合光照射到光柵上時(shí)，根據(jù)光的衍射和干涉原理，色散為光柵上時(shí)，根據(jù)光的衍射和干涉原理，色散為不同波長的單色光。近年來，由于光柵刻制技不同波長的單色光。近年來，由于光柵刻制技術(shù)的發(fā)展

42、，使用光柵作為色散元件的分光光度術(shù)的發(fā)展，使用光柵作為色散元件的分光光度計(jì)日益增多。計(jì)日益增多。(3)(3)吸收池吸收池 吸收池是盛裝試液并決定液層的厚度，常吸收池是盛裝試液并決定液層的厚度，常用的吸收池用的吸收池( (比色皿比色皿) )材料有石英和玻璃兩種。材料有石英和玻璃兩種。石英吸收池可用于紫外石英吸收池可用于紫外- -可見及近紅外光區(qū)，?？梢娂敖t外光區(qū)，玻璃的只能用于可見及近紅外光區(qū)。璃的只能用于可見及近紅外光區(qū)。 常見的比色皿為長方形，光程有常見的比色皿為長方形，光程有0.50.53cm3cm。同樣厚度的比色皿之間透光度相差應(yīng)小于同樣厚度的比色皿之間透光度相差應(yīng)小于0.5%0.5%

43、。(4)(4)檢測(cè)器檢測(cè)器 所謂光度檢測(cè)器就是將紫外所謂光度檢測(cè)器就是將紫外- -可見光的信號(hào)可見光的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。常用的檢測(cè)器有光電池轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。常用的檢測(cè)器有光電池、光電管和光電倍增光電管和光電倍增管。它們都是基于光電管。它們都是基于光電效應(yīng)的原理而制成。效應(yīng)的原理而制成。a.a.硒光電池的工作原理：硒光電池的工作原理：當(dāng)光線照射到光電池上時(shí)，當(dāng)光線照射到光電池上時(shí)，半透明膜金屬及半導(dǎo)體硒半透明膜金屬及半導(dǎo)體硒都會(huì)吸收光子。都會(huì)吸收光子。 金屬膜吸收光子后釋放光電子，由于硒的金屬膜吸收光子后釋放光電子，由于硒的半導(dǎo)體性質(zhì)，使得透明金屬層的光電子密度較半導(dǎo)體性質(zhì)，使得透明金

44、屬層的光電子密度較大，相對(duì)來說，光電池的底板成為正極。大，相對(duì)來說，光電池的底板成為正極。 當(dāng)照射光強(qiáng)度不大，且光電池外電路電阻當(dāng)照射光強(qiáng)度不大，且光電池外電路電阻小于小于100100時(shí)，光電流時(shí)，光電流i=KIi=KI。使用光電池需注意幾點(diǎn)：使用光電池需注意幾點(diǎn)： 受強(qiáng)光照射或長時(shí)間連續(xù)使用，會(huì)產(chǎn)生疲勞受強(qiáng)光照射或長時(shí)間連續(xù)使用，會(huì)產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，即光電流逐漸下降，現(xiàn)象，即光電流逐漸下降，i i與與I I不成正比。不成正比。 內(nèi)阻小，與一般直流放大器不相匹配；溫度內(nèi)阻小，與一般直流放大器不相匹配；溫度 系數(shù)較大，使用時(shí)要注意隔熱，防止光線直射。系數(shù)較大，使用時(shí)要注意隔熱，防止光線直射。 易受潮

45、，受潮后光電流大小會(huì)不正常，甚至易受潮，受潮后光電流大小會(huì)不正常，甚至引起光電池完全失效。引起光電池完全失效。受光照后，硒光電池可產(chǎn)生約受光照后，硒光電池可產(chǎn)生約100100200200 A A電流。電流。該電流不需放大可直接用靈敏電流計(jì)測(cè)量。該電流不需放大可直接用靈敏電流計(jì)測(cè)量。b.b.光電管的工作原理：光電管的工作原理： 光電管在紫外光電管在紫外- -可見分光光度計(jì)上應(yīng)用較廣。可見分光光度計(jì)上應(yīng)用較廣。構(gòu)造：以一彎成半圓柱型的構(gòu)造：以一彎成半圓柱型的金屬片為陰極，其內(nèi)表面涂金屬片為陰極，其內(nèi)表面涂有一層光敏物質(zhì)，多采用堿有一層光敏物質(zhì)，多采用堿金屬或其氧化物，受光照射金屬或其氧化物，受光照

46、射時(shí)，可放出光電子。時(shí)，可放出光電子。陽極通常為鎳環(huán)或鎳片，兩極密封于玻璃或石陽極通常為鎳環(huán)或鎳片，兩極密封于玻璃或石英內(nèi)，抽真空。兩極間施加約英內(nèi)，抽真空。兩極間施加約90v90v的直流電壓。的直流電壓。當(dāng)光線照射到陰極內(nèi)表面時(shí)，光子轟擊出陰極當(dāng)光線照射到陰極內(nèi)表面時(shí)，光子轟擊出陰極表面的電子表面的電子( (即光電子即光電子) )，此電子在電場(chǎng)作用下，此電子在電場(chǎng)作用下流向陽極，形成電流，流向陽極，形成電流，經(jīng)測(cè)量該電流的大小與經(jīng)測(cè)量該電流的大小與照射到陰極上的光強(qiáng)度成正比照射到陰極上的光強(qiáng)度成正比。 與光電池不同，光電管產(chǎn)生的光電流很小，與光電池不同，光電管產(chǎn)生的光電流很小，需經(jīng)放大后才能

47、被測(cè)定。根據(jù)陰極光敏材料不需經(jīng)放大后才能被測(cè)定。根據(jù)陰極光敏材料不同，光譜的靈敏區(qū)可分為同，光譜的靈敏區(qū)可分為藍(lán)敏藍(lán)敏和和紅敏紅敏兩種。前兩種。前者在陰極表面沉積銻和銫者在陰極表面沉積銻和銫( (Sb-CsSb-Cs) )，可用于波長，可用于波長210210625nm625nm測(cè)定，后者在陰極表面沉積了銀和氧化銫測(cè)定，后者在陰極表面沉積了銀和氧化銫( (Ag-CsAg-Cs2 2O-CsO-Cs) )，可用于波長，可用于波長6256251000nm1000nm測(cè)定。測(cè)定。 與光電池比較，它的光敏范圍寬，不易疲與光電池比較，它的光敏范圍寬，不易疲勞，但靈敏度只有光電池的勞，但靈敏度只有光電池的1

48、/41/4左右。左右。(5)(5)顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng) 其作用是將檢測(cè)器輸出的電信號(hào)以吸收光譜其作用是將檢測(cè)器輸出的電信號(hào)以吸收光譜的形狀的形狀(A(A或或T)T)顯示。常用的顯示測(cè)量儀器有電位顯示。常用的顯示測(cè)量儀器有電位計(jì)計(jì)、檢流計(jì)、自動(dòng)記錄儀及數(shù)字顯示裝置。、檢流計(jì)、自動(dòng)記錄儀及數(shù)字顯示裝置。 無機(jī)物分析中，很少利用金屬離子本身的顏無機(jī)物分析中，很少利用金屬離子本身的顏色進(jìn)行光譜分析。因?yàn)槠湮舛葦?shù)值都比較小。色進(jìn)行光譜分析。因?yàn)槠湮舛葦?shù)值都比較小。2-4 2-4 顯色反應(yīng)及顯色劑顯色反應(yīng)及顯色劑 一般選用適當(dāng)?shù)脑噭?，一般選用適當(dāng)?shù)脑噭?，與待測(cè)離子反應(yīng)生與待測(cè)離子反應(yīng)生成對(duì)某波長有較大吸收

49、的物質(zhì)后再進(jìn)行測(cè)定成對(duì)某波長有較大吸收的物質(zhì)后再進(jìn)行測(cè)定，這種反應(yīng)稱這種反應(yīng)稱顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)。所用的試劑稱。所用的試劑稱顯色劑顯色劑。應(yīng)用最多的顯色反應(yīng)為配合反應(yīng)；此外還有應(yīng)用最多的顯色反應(yīng)為配合反應(yīng)；此外還有O-RO-R反應(yīng)，取代反應(yīng)等。反應(yīng)，取代反應(yīng)等。 往往同一種物質(zhì)有數(shù)種顯色反應(yīng)，其原理往往同一種物質(zhì)有數(shù)種顯色反應(yīng)，其原理和靈敏度各不相同?？筛鶕?jù)具體情況進(jìn)行選擇。和靈敏度各不相同?？筛鶕?jù)具體情況進(jìn)行選擇。一一. .分光光度法對(duì)顯色反應(yīng)的要求分光光度法對(duì)顯色反應(yīng)的要求2.2.生成物應(yīng)組成恒定，穩(wěn)定性好，顯色條件易生成物應(yīng)組成恒定，穩(wěn)定性好，顯色條件易于于 控制，保證測(cè)量結(jié)果有良好的重現(xiàn)

50、性?？刂?，保證測(cè)量結(jié)果有良好的重現(xiàn)性。3.3.對(duì)照性好，顯色劑與有色配合物兩者的對(duì)照性好，顯色劑與有色配合物兩者的 maxmax差差 別要在別要在60nm60nm以上。以上。 選好顯色劑后，研究顯色反應(yīng)的條件十分重要，選好顯色劑后，研究顯色反應(yīng)的條件十分重要，下面介紹影響反應(yīng)的主要因素。下面介紹影響反應(yīng)的主要因素。二二. .影響顯色反應(yīng)的因素影響顯色反應(yīng)的因素1.1.顯色劑用量顯色劑用量1.1.生成物必須在紫外生成物必須在紫外- -可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能 力，即吸收系數(shù)力，即吸收系數(shù)( (一般指一般指 ) )較大。較大。 為了保證顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，一般需要加入為了保證顯色

51、反應(yīng)進(jìn)行完全，一般需要加入過量的顯色劑；但對(duì)于有些顯色反應(yīng)，過量的顯色劑；但對(duì)于有些顯色反應(yīng)，R R加入過加入過多，會(huì)引起某些副反應(yīng)，對(duì)測(cè)定不利。多，會(huì)引起某些副反應(yīng)，對(duì)測(cè)定不利。 顯色劑的加入量通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定。顯顯色劑的加入量通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定。顯色劑用量對(duì)顯色反應(yīng)的影響一般有三種情況：色劑用量對(duì)顯色反應(yīng)的影響一般有三種情況： 顯色反應(yīng)通?？杀硎緸椋猴@色反應(yīng)通?？杀硎緸椋篗-M-被測(cè)組分，被測(cè)組分，R-R-顯色劑，顯色劑，MR-MR-生成的有色生成的有色配配合物合物MRMR 第一種曲線是比較常見的。隨著顯色劑濃度第一種曲線是比較常見的。隨著顯色劑濃度c cR R ，A A 。當(dāng)濃

52、度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，。當(dāng)濃度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，A A值趨于平值趨于平坦；選擇顯色劑的量可在坦；選擇顯色劑的量可在a a、b b之間。之間。第二種曲線的平坦部分較窄，即第二種曲線的平坦部分較窄，即c cR R ，A A反而反而 。 如：如： Mo(SCN)Mo(SCN)3 32+2+ Mo(SCN)Mo(SCN)5 5 Mo(SCN)Mo(SCN)6 6- - 淺紅淺紅 橙紅橙紅 淺紅淺紅 用于測(cè)定的化合物應(yīng)生成用于測(cè)定的化合物應(yīng)生成Mo(SCN)Mo(SCN)5 5，其，其，A A 。SCNSCN- -的量加入過多，會(huì)生成的量加入過多，會(huì)生成Mo(SCN)Mo(SCN)6 6 而使而使A A 。必

53、須控制必須控制c cR R的量。的量。 第三種曲線與前兩種不同，隨著第三種曲線與前兩種不同，隨著c cR R ，A A ；沒；沒有較明顯的平坦可選擇。有較明顯的平坦可選擇。c cR R的量需用某個(gè)標(biāo)的量需用某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)液作對(duì)比，通過實(shí)驗(yàn)確定。準(zhǔn)液作對(duì)比，通過實(shí)驗(yàn)確定。酸度在顯色反應(yīng)中的影響是多方面的。酸度在顯色反應(yīng)中的影響是多方面的。2.2.溶液的酸度溶液的酸度(1)(1)多數(shù)顯色劑都是有機(jī)弱酸或弱堿，溶液的多數(shù)顯色劑都是有機(jī)弱酸或弱堿，溶液的pHpH 會(huì)影響顯色劑的平衡濃度和顏色。一般對(duì)其會(huì)影響顯色劑的平衡濃度和顏色。一般對(duì)其 顯色反應(yīng)：顯色反應(yīng)： M + HR M + HR MR + H MR

54、 + H+ + 增加酸度增加酸度(pH(pH ) )對(duì)顯色反應(yīng)不利；另外，有些對(duì)顯色反應(yīng)不利；另外，有些 顯色劑在不同的酸度下有不同的顏色。顯色劑在不同的酸度下有不同的顏色。(2)(2)影響待測(cè)金屬離子的存在狀態(tài)。當(dāng)溶液影響待測(cè)金屬離子的存在狀態(tài)。當(dāng)溶液pHpH , , 大部分金屬離子容易水解生成氫氧化物，使大部分金屬離子容易水解生成氫氧化物，使 溶液顏色褪去，破壞了有色配合物的生成。溶液顏色褪去，破壞了有色配合物的生成。(3)(3)影響生成的影響生成的配配合物的組成。對(duì)于某些金屬離合物的組成。對(duì)于某些金屬離 子與配位體生成逐級(jí)配合的顯色反應(yīng)，酸度子與配位體生成逐級(jí)配合的顯色反應(yīng)，酸度 不同，

55、不同，配配合物的配位數(shù)往往不同。如：磺基合物的配位數(shù)往往不同。如：磺基 水楊酸與水楊酸與FeFe3+3+的顯色反應(yīng)，在不同酸度下，的顯色反應(yīng)，在不同酸度下，可可 生成生成1:11:1、1:21:2和和1:31:3三種顏色不同的配合物。三種顏色不同的配合物。 pHpH值范圍值范圍 配合物組成配合物組成 顏色顏色 4 Fe(C4 Fe(C7 7H H4 4O O3 3) )+ + 紫紅色紫紅色(1:1)(1:1) 4 47 Fe(C7 Fe(C7 7H H4 4O O3 3) )2-2- 棕橙色棕橙色(1:2)(1:2) 8 810 Fe(C10 Fe(C7 7H H4 4O O3 3) )3-3

56、- 黃色黃色(1:3)(1:3) 對(duì)于這種情況，應(yīng)嚴(yán)格控制溶液的酸度。對(duì)于這種情況，應(yīng)嚴(yán)格控制溶液的酸度。 放置時(shí)間及溫度不僅影響配合物的穩(wěn)定性，也放置時(shí)間及溫度不僅影響配合物的穩(wěn)定性，也 影響顯色反應(yīng)，一般通過條件試驗(yàn)來確定。影響顯色反應(yīng)，一般通過條件試驗(yàn)來確定。3.3.顯色反應(yīng)的時(shí)間、溫度顯色反應(yīng)的時(shí)間、溫度4.4.溶液和溶劑中共存干擾離子的影響溶液和溶劑中共存干擾離子的影響 在某些顯色反應(yīng)中，如果加入某種有機(jī)溶在某些顯色反應(yīng)中，如果加入某種有機(jī)溶劑，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)降低有色劑，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)降低有色配配合物的離解度，提合物的離解度，提高顯色反應(yīng)靈敏度。高顯色反應(yīng)靈敏度。 而共存離子的影響往往是負(fù)面

57、的。如有的而共存離子的影響往往是負(fù)面的。如有的本身有顏色或與顯色劑生成有色本身有顏色或與顯色劑生成有色配配合物，會(huì)使合物，會(huì)使A A ，造成正干擾；如果干擾離子與被測(cè)組分或，造成正干擾；如果干擾離子與被測(cè)組分或顯色劑生成無色顯色劑生成無色配配合物，則會(huì)降低被測(cè)組分或合物，則會(huì)降低被測(cè)組分或顯色劑的濃度，影響顯色劑與被測(cè)組分的反應(yīng)，顯色劑的濃度，影響顯色劑與被測(cè)組分的反應(yīng)，造成造成A A ，引起，引起負(fù)負(fù)干擾。干擾。消除干擾離子的方法通常有如下幾種：消除干擾離子的方法通常有如下幾種：(1)(1)控制溶液酸度；控制溶液酸度； (2)(2)加入掩蔽劑；加入掩蔽劑；(3)(3)利用利用O-RO-R反應(yīng)

58、，改變干擾離子的價(jià)態(tài)；反應(yīng)，改變干擾離子的價(jià)態(tài)；(4)(4)利用參比溶液消除顯色劑和某些干擾離子；利用參比溶液消除顯色劑和某些干擾離子；(5)(5)選取適當(dāng)波長；選取適當(dāng)波長； (6)(6)采用某種分離方法。采用某種分離方法。三三. .顯色劑顯色劑1.1.無機(jī)顯色劑無機(jī)顯色劑 無機(jī)顯色劑在光度分析中應(yīng)用不多，主要原無機(jī)顯色劑在光度分析中應(yīng)用不多，主要原因是因?yàn)樯傻囊蚴且驗(yàn)樯傻呐渑浜衔锊粔蚍€(wěn)定，靈敏度和選擇合物不夠穩(wěn)定，靈敏度和選擇性較差。性較差。目前應(yīng)用較多的有：目前應(yīng)用較多的有：硫氰酸鹽硫氰酸鹽：可與鐵：可與鐵、鈷、鉬、鎢、鈮及錸等元素、鈷、鉬、鎢、鈮及錸等元素 形成形成絡(luò)合物。絡(luò)合物。

59、鉬酸銨鉬酸銨：在酸性溶液中，可與磷、硅、砷及鍺：在酸性溶液中，可與磷、硅、砷及鍺 等元素的含氧酸陰離子生成二元雜多酸等元素的含氧酸陰離子生成二元雜多酸 配配合物。如：合物。如：POPO4 43-3-及及SiOSiO3 32-2-與與鉬酸銨鉬酸銨 生成黃色的生成黃色的H H3 3POPO4 412M12MO OO O3 3及及H H2 2SiOSiO3 312M12MO OO O3 3 二元雜多酸。二元雜多酸。過氧化氫過氧化氫：在酸性溶液中，能與鈦、釩、鈮、鉻、：在酸性溶液中，能與鈦、釩、鈮、鉻、鉬及鎢等元素形成鉬及鎢等元素形成配配合物。合物。2.2.有機(jī)顯色劑有機(jī)顯色劑 大多數(shù)有機(jī)顯色劑能與金

60、屬離子生成穩(wěn)定的大多數(shù)有機(jī)顯色劑能與金屬離子生成穩(wěn)定的配合物配合物( (螯合形式螯合形式) )，顯色反應(yīng)的選擇性和靈敏度，顯色反應(yīng)的選擇性和靈敏度都較高，應(yīng)用范圍也較無機(jī)顯色劑廣得多。都較高，應(yīng)用范圍也較無機(jī)顯色劑廣得多。 有機(jī)有機(jī)顯色顯色劑種類繁多，常用的有偶氮類，劑種類繁多，常用的有偶氮類，三苯甲烷類，醌亞胺類，含肟三苯甲烷類，醌亞胺類，含肟(RC=NOH)(RC=NOH)及含硝及含硝基類，安替比林類及鄰菲啰林類。生成的配合基類，安替比林類及鄰菲啰林類。生成的配合物有些可溶于水中，而有些則溶于有機(jī)溶劑中。物有些可溶于水中，而有些則溶于有機(jī)溶劑中。溶于有機(jī)溶劑的可考慮采用萃取方法來進(jìn)行光溶于