第九章吸光光度法.

1、第九章第九章 吸吸 光光 光光 度度 法法9.1 9.1 吸光光度法概述吸光光度法概述9.2 9.2 顯色反應(yīng)及其影響因素顯色反應(yīng)及其影響因素9.3 9.3 吸光光度法分析及誤差控制吸光光度法分析及誤差控制9.4 9.4 吸光光度法的應(yīng)用吸光光度法的應(yīng)用9.19.1 吸光光度法概述吸光光度法概述n儀器分析法儀器分析法光學(xué)分析法光學(xué)分析法電化學(xué)分析法電化學(xué)分析法色譜色譜n 化學(xué)分析法化學(xué)分析法 容量分析法：容量分析法：酸堿滴定法，配位滴定法，酸堿滴定法，配位滴定法，氧化還原滴定法，沉淀滴定氧化還原滴定法，沉淀滴定 重量分析法重量分析法化學(xué)分析化學(xué)分析(Chemical analysis)：常量組

2、分常量組分(1%), Er 0.1%0.2%依據(jù)化學(xué)反應(yīng)依據(jù)化學(xué)反應(yīng), 使用玻璃儀器使用玻璃儀器 儀器分析儀器分析(Instrumental analysis)：微量組分微量組分(104）；）；（2）有色絡(luò)合物組成恒定，符合一定的化學(xué)式；有色絡(luò)合物組成恒定，符合一定的化學(xué)式；（3）有色絡(luò)合物性質(zhì)穩(wěn)定；）有色絡(luò)合物性質(zhì)穩(wěn)定；（4）有色絡(luò)合物與顯色劑間顏色差別足夠大（即顯色劑在）有色絡(luò)合物與顯色劑間顏色差別足夠大（即顯色劑在測定波長處無明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長之差：測定波長處無明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長之差：“對比度對比度”，要求，要求 60nm）；）；（5）顯色反應(yīng)條件易于控制（以

3、保證測定結(jié)果良好的重現(xiàn)顯色反應(yīng)條件易于控制（以保證測定結(jié)果良好的重現(xiàn)性）。性）。三、顯色條件的選擇三、顯色條件的選擇P3211 1、溶液酸度、溶液酸度2 2、顯色劑用量顯色劑用量3 3、顯色反應(yīng)的溫度、顯色反應(yīng)的溫度4 4、顯色反應(yīng)時(shí)間、顯色反應(yīng)時(shí)間5 5、溶劑、溶劑6 6、共存離子的影響、共存離子的影響9.3 9.3 吸光光度分析及誤差控制吸光光度分析及誤差控制1、測量波長的選擇和標(biāo)準(zhǔn)曲線制作、測量波長的選擇和標(biāo)準(zhǔn)曲線制作1）測量波長的選擇）測量波長的選擇 “最大吸收原則最大吸收原則”；當(dāng)有干擾時(shí)：；當(dāng)有干擾時(shí)：“吸收最大，干擾最小吸收最大，干擾最小”。 2）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

4、在確定的測定波長和實(shí)驗(yàn)條件下，測定一系列含量不同的在確定的測定波長和實(shí)驗(yàn)條件下，測定一系列含量不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，A-CbcA02468101214161820220510152025AC 實(shí)際工作中常出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線不實(shí)際工作中常出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線不成直線（發(fā)生彎曲）的現(xiàn)象，特成直線（發(fā)生彎曲）的現(xiàn)象，特別是溶劑液濃度較高時(shí)（別是溶劑液濃度較高時(shí)（0.01mol/L），），常發(fā)生向常發(fā)生向C軸的彎軸的彎曲曲(負(fù)偏離負(fù)偏離)；有時(shí)會(huì)發(fā)生向有時(shí)會(huì)發(fā)生向A軸彎軸彎曲（正偏離），此現(xiàn)象稱之對朗曲（正偏離），此現(xiàn)象稱之對朗伯比爾定律的偏離。伯比爾定律的偏離。2、對朗伯比爾定律的偏離、對朗伯

5、比爾定律的偏離1) 非單色光的影響非單色光的影響 Beer定律應(yīng)用的重要前提定律應(yīng)用的重要前提入射光為單色光入射光為單色光 1 10 01 1I I1 1I I1 10 02 22 2I I2 2I I2 2bcIIcbIITA10lglg0002010201020102010201212112110101010IIIIIIIIIIIITbcbcbcbc）（結(jié)論：結(jié)論： 選擇較純單色光（選擇較純單色光（，單色性單色性） 選選maxmax作為測定波長（作為測定波長（ ，SS且成線性）且成線性）偏離線性關(guān)系越嚴(yán)重與）（定律不成線性關(guān)系，偏離與成線性關(guān)系cABeercAbcA212112102010

6、20112110lglgIIIIbcTAbc）（2 2）介質(zhì)不均勻引起的偏離）介質(zhì)不均勻引起的偏離 朗伯比耳定律要求吸光物質(zhì)的溶液是均勻的。朗伯比耳定律要求吸光物質(zhì)的溶液是均勻的。 如果溶液不均勻，例如產(chǎn)生膠體、乳濁液或懸如果溶液不均勻，例如產(chǎn)生膠體、乳濁液或懸濁液濁液，當(dāng)當(dāng)射光通過不均勻溶液時(shí)，除了被吸光物質(zhì)所吸收，還將有部分射光通過不均勻溶液時(shí)，除了被吸光物質(zhì)所吸收，還將有部分光強(qiáng)因散射等而損失，使透光率減小，即吸光度增大，導(dǎo)致光強(qiáng)因散射等而損失，使透光率減小，即吸光度增大，導(dǎo)致工工作曲線向作曲線向吸光度軸彎曲偏離吸光度軸彎曲偏離。 oraootIIIT實(shí)oaoIIIIIT0理假設(shè)入射光強(qiáng)

7、為。吸收光強(qiáng)為假設(shè)入射光強(qiáng)為。吸收光強(qiáng)為a，透射光強(qiáng)為，透射光強(qiáng)為，損失的散射光強(qiáng)為損失的散射光強(qiáng)為Ir，則，則o=Ia + Ir + I實(shí)際測得的透光率實(shí)際測得的透光率如果沒有發(fā)生散射，如果沒有發(fā)生散射，Ir=0，Ia不變，則理想的透光率不變，則理想的透光率可見可見實(shí)實(shí)理理，或，或?qū)崒?shí)理理故在光度法中應(yīng)避免溶液產(chǎn)生膠體或混濁故在光度法中應(yīng)避免溶液產(chǎn)生膠體或混濁 3 3）溶液本身的化學(xué)反應(yīng)引起的偏離）溶液本身的化學(xué)反應(yīng)引起的偏離朗伯朗伯-比耳定律除要求吸收粒子是獨(dú)立的，彼此之間無相互作比耳定律除要求吸收粒子是獨(dú)立的，彼此之間無相互作用，因此用，因此稀溶液能很好地服從該定律稀溶液能很好地服從該定

8、律。在高濃度時(shí)在高濃度時(shí)(通常通常0.01 molL1)由于吸收組分粒子間的平均由于吸收組分粒子間的平均距離減小，粒子間的相互作用增強(qiáng)，可使它們的吸光能力發(fā)生距離減小，粒子間的相互作用增強(qiáng)，可使它們的吸光能力發(fā)生改變。吸光度與濃度間的關(guān)系就偏離線性關(guān)系，濃度越大，相改變。吸光度與濃度間的關(guān)系就偏離線性關(guān)系，濃度越大，相互作用越強(qiáng)，偏離就越大?；プ饔迷綇?qiáng)，偏離就越大。溶液中的吸光物質(zhì)常因條件變化而形成新的化合物或改變吸溶液中的吸光物質(zhì)常因條件變化而形成新的化合物或改變吸光物質(zhì)的濃度，如吸光組分的光物質(zhì)的濃度，如吸光組分的締合、離解，互變異構(gòu)，配合締合、離解，互變異構(gòu)，配合物的逐級形成，以及與溶劑

9、的相互作用物的逐級形成，以及與溶劑的相互作用等，都將導(dǎo)致偏離比等，都將導(dǎo)致偏離比耳定律。因此必須根據(jù)吸光物質(zhì)的性質(zhì)，嚴(yán)格控制顯色反應(yīng)耳定律。因此必須根據(jù)吸光物質(zhì)的性質(zhì)，嚴(yán)格控制顯色反應(yīng)條件，以期獲得較好的測定結(jié)果。條件，以期獲得較好的測定結(jié)果。 3 3、吸光光度測量的誤差、吸光光度測量的誤差 透光率的讀數(shù)誤差。光度計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺上透射比透光率的讀數(shù)誤差。光度計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺上透射比T的刻度的刻度是均勻的，故透射比的讀數(shù)誤差是均勻的，故透射比的讀數(shù)誤差T（絕對誤差）與（絕對誤差）與T本身本身的大小無關(guān)，對于一臺給定儀器它基本上是常數(shù)，一般在的大小無關(guān)，對于一臺給定儀器它基本上是常數(shù)，一般在T0.01。

10、 吸光度的讀數(shù)誤差與吸光度的讀數(shù)誤差與A值有關(guān)值有關(guān)%100lg4343. 0%100ln%100%100ln%100%100ln434. 0lg1lgTTTTTTcdcETTdTAdAcdcETTTbcArr4343. 0%8 .3601ln0)ln() 1(ln%100lg4343. 0%100ln%10012AeTTTTTdTdETTTTTTcdcErrA=0.434或或T=0.368時(shí)，相對誤差最小。時(shí)，相對誤差最小。 說明：說明：當(dāng)當(dāng)T=0.368（36.8%）或或A=0.434時(shí)，時(shí)，Er最?。ㄗ钚。?；最?。ㄗ钚。?；當(dāng)當(dāng)T很大或很小時(shí)，很大或很小時(shí)，Er較大，當(dāng)較大，當(dāng)T0或或T1

11、00時(shí)，時(shí)，Er（即即）；）；當(dāng)當(dāng)T=15%65%（A=0.20.8）時(shí)，時(shí)，Er較小較小適宜的讀數(shù)適宜的讀數(shù)范圍；范圍；雖當(dāng)雖當(dāng)T=36.8%時(shí)時(shí)Er最小，但仍有最小，但仍有2.72%，這說明光度法的測，這說明光度法的測量誤差至少有量誤差至少有2%左右。左右。一、單組分的測定一、單組分的測定 1.一般方法一般方法: A-c標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法10.4 10.4 光度分析法的應(yīng)用光度分析法的應(yīng)用試劑試劑空白空白XI0I0I00100%100%參比參比0%0%參比參比1 1）選擇測定波長）選擇測定波長2 2）選擇參比）選擇參比3 3）工作曲線）工作曲線普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測

12、組分含普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測組分含量較高時(shí)，將產(chǎn)生較大的誤差。量較高時(shí)，將產(chǎn)生較大的誤差。-示差法示差法p參比溶液的選擇參比溶液的選擇 試液、試劑及顯色劑均無色時(shí)試液、試劑及顯色劑均無色時(shí)蒸餾水參比；蒸餾水參比； 試液有色而其他試劑及顯色劑均無色時(shí)試液有色而其他試劑及顯色劑均無色時(shí)不加顯色劑不加顯色劑的試樣作參比（試樣空白）；的試樣作參比（試樣空白）； 顯色劑有色而其他試劑及試液無色時(shí)顯色劑有色而其他試劑及試液無色時(shí)不加試液的顯不加試液的顯色溶液作參比（試劑空白）；色溶液作參比（試劑空白）； 干擾離子及顯色劑有色，而其他試劑無色時(shí)干擾離子及顯色劑有色，而其他試劑無色時(shí)掩蔽

13、被掩蔽被測離子后的顯色溶液作參比（試劑空白）；測離子后的顯色溶液作參比（試劑空白）； 有時(shí)干擾物（生成物）有色時(shí)有時(shí)干擾物（生成物）有色時(shí)可改變試劑加入順序可改變試劑加入順序后（使被測物不顯色）的顯色劑作參比。后（使被測物不顯色）的顯色劑作參比。 它不是以它不是以c=0的試劑空白作參比，而是以一個(gè)濃度比試的試劑空白作參比，而是以一個(gè)濃度比試液液cx稍小的標(biāo)準(zhǔn)溶液稍小的標(biāo)準(zhǔn)溶液cs作參比，然后再測定試液的吸光度。作參比，然后再測定試液的吸光度。2 2、示差吸光光度法、示差吸光光度法CsXI0I0I00100%100%參比參比0%0%參比參比Cs Cx設(shè)：待測溶液濃度為設(shè)：待測溶液濃度為cx，標(biāo)準(zhǔn)

14、溶液濃度為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為cs(cs cx)。則：則： Ax= b cx， As = b cs =x s =b(cx cs ）=bc 測得的吸光度相當(dāng)于普通法中待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的測得的吸光度相當(dāng)于普通法中待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度之差吸光度之差。 由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的c值，則待測溶液濃度值，則待測溶液濃度cx ： cx = cs + c 示差法標(biāo)尺擴(kuò)展原理：示差法標(biāo)尺擴(kuò)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(diào)做參比，調(diào)T=100%; 則：則： cx的的T=50% ； 標(biāo)尺擴(kuò)展標(biāo)尺擴(kuò)展10倍倍二、多組分的測定二、

15、多組分的測定吸光度具有加合性吸光度具有加合性 x 1, y 1, x 2, y 2由由x,y標(biāo)液標(biāo)液 在在 1, 2處分別測得處分別測得在 1處測組分處測組分x, 在 2處測組分處測組分yb) 在 1處測組分處測組分x; 在在 2處測總吸處測總吸收收,扣除扣除x吸收吸收,可求可求yc) x,y組分不能直接測定組分不能直接測定A1= x 1bcx+ y 1bcy(在 1處測得處測得A1) A2 = x 2bcx+ y 2bcy(在 2處測得處測得A2)三、三、 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(gè)單色器獲得兩束單色不需空白溶液作參比；但需要兩個(gè)單色器獲得兩束單色光光(

16、1和和2)；以參比波長以參比波長1處的吸光度處的吸光度A1作為參比，來消除干作為參比，來消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復(fù)雜試樣時(shí)顯示出很大的擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復(fù)雜試樣時(shí)顯示出很大的優(yōu)越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波長法優(yōu)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。有所提高。 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(chǔ)與待測組分濃度與待測組分濃度c成正比。成正比。雙波長基本消除樣品背景影響。雙波長基本消除樣品背景影響。雙波長消除干擾雙波長消除干擾 A1=1 bc +Ab1 A2= 2 bc +Ab2A A2 A1 (2 1)b c +(Ab

17、1 -Ab2)背景吸收背景吸收Ab1Ab2A A2 A1 (2 1)b c波長選擇基本要求：波長選擇基本要求：在選定的兩個(gè)波長在選定的兩個(gè)波長1和和2處待測組分的吸光度應(yīng)具有足夠處待測組分的吸光度應(yīng)具有足夠大的差值。（大的差值。（提高靈敏度提高靈敏度）選定的波長選定的波長1和和2處干擾組分應(yīng)具有相同吸光度，（處干擾組分應(yīng)具有相同吸光度，（消除干擾消除干擾物質(zhì)影響物質(zhì)影響） A1=1 bcx + Ay(1) A2= 2 bcx + Ay( 2)A A2 A1 (2 1)b c雙波長分光光度法消除干擾雙波長分光光度法消除干擾在 2， A 2 = Ax2+Ay2在在 1， A 1= Ax1+Ay1

18、A= A 2 - A 1 = Ax2+Ay2 (Ax1+Ay1) = Ax2 Ax1 = AxAy2 Ay1 Ax =( x2 x1)bcx消除了消除了y的干擾的干擾X被測被測Y干擾干擾211Ay1AX1Ay2AX2A/nm雙波長分光光度法消除渾濁背景干擾雙波長分光光度法消除渾濁背景干擾 1 2AA 1 -A 2 = A Ac例例 牛奶中微牛奶中微量量Fe的測定的測定四、四、一元弱酸離解常數(shù)的測定一元弱酸離解常數(shù)的測定HL HLHLHLL=HL+LKccAKK +L+aaa(HL)H (HL)=+H +H KaH+L/HL配制一系列配制一系列c相同相同,pH不同的溶液不同的溶液,測測A(設(shè)設(shè)b=1cm).高酸度下，幾乎全部以高酸度下，幾乎全部以HL存在，可測得存在，可測得AHLHLc(HL)；低酸度下，幾乎全部以低酸度下，幾乎全部以L存在，可測得存在，可測得AL Lc(HL).代入整理：代入整理：AAKA A +HLaL-=H -HLLL HLAAKAAa-p= pH+lg-或HLHLL=HL+LKccAKK +L+aaa(HL)H (HL)=+H +H 作圖法作圖法LHL