分析化學(xué)課件紫外可見光分光光度法

1、第十章吸光光度法1化學(xué)分析法總結(jié)酸堿滴定法配位滴定法氧化-還原滴定法沉淀滴定法重量分析法2化學(xué)分析與儀器分析方法比較化學(xué)分析常量組分(1%), Er 0.1%0.2%依據(jù)化學(xué)反應(yīng), 使用玻璃儀器 儀器分析微量組分(Ev (0.051eV) Er (0.0050.05eV)17電子能級的躍遷 當(dāng)用可見光或紫外光照射分子時，價電子可以躍遷產(chǎn)生吸收光譜，在電子能級變化的同時，不可避免地伴隨分子振動和轉(zhuǎn)動的能級變化。因此他包含了大量譜線，并由于這些譜線的重疊而成為連續(xù)的吸收帶。 18分子的激發(fā)(Excitation) E = E2 - E1 = h 分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使其對不同波長光的吸收程度不同； 用

2、不同波長的單色光照射，測吸收光的程度隨光波長的變化 吸收曲線與最大吸收波長 max。 M + h M *基態(tài) 激發(fā)態(tài) E1 E E219苯和甲苯在環(huán)己烷中的吸收光譜(Absorption spectra of benzene and toluene in cyclohexane)苯(254nm)甲苯(262nm)A230 250 270 20第二節(jié) 光吸收基本定律ItI0bdxII-dIs1. 朗伯定律2. 比爾定律 A=k2cA=lg(I0/It)=k1b光程213。朗伯-比爾定律A = lg (I0/It) = lg(1/T) = k b c1) T透光率A=k b cA 吸光度b 介質(zhì)厚

3、度c 濃度K 吸光系數(shù)222）吸光系數(shù)a的單位: Lg-1cm-1當(dāng)c的單位用gL-1表示時，用a表示， Aa b c的單位: Lmol-1cm-1當(dāng)c的單位用molL-1表示時，用表示. 摩爾吸光系數(shù) A b c 當(dāng)c的單位用g(100mL)-1表示時，用 表示，A b c， 叫做比消光系數(shù)233）吸光度(A)、透光率(T)與濃度(c)的關(guān)系A(chǔ)TcA=kbc線性關(guān)系24吸光度與光程的關(guān)系 A = bc 檢測器b樣品光源0.22吸光度光源檢測器0.00吸光度光源檢測器0.44吸光度b樣品b樣品25吸光度與濃度的關(guān)系 A = bc 吸光度0.00光源檢測器 吸光度0.22光源檢測器b 吸光度0.

4、44光源檢測器b264）摩爾吸光系數(shù)()的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)，可作為定性鑒定的參數(shù)；（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的值是不同的。在最大吸收波長max處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示。max表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。 27（4）max越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。 105：超高靈敏； =(610）104 ：高靈敏； 104*選擇性好，最好只與一種組分顯色*顯色劑在測

5、定波長處無明顯吸收。*對比度大, max60 nm .*反應(yīng)生成的有色化合物組成恒定，穩(wěn)定。*顯色條件易于控制，重現(xiàn)性好。2.顯色劑無機(jī)顯色劑: Fe(SCN)2+，TiOH2O22+有機(jī)顯色劑:一。顯色反應(yīng)611) 生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)） ONN，NO，OC=S,N （共軛雙鍵）e能吸收紫外-可見光的基團(tuán) 有機(jī)化合物：具有不飽和鍵和未成對電子的基團(tuán)產(chǎn)生n *躍遷和 *躍遷, 躍遷E較低622) 助色團(tuán)本身無紫外吸收，但可以使生色團(tuán)吸收峰加強(qiáng)同時使吸收峰長移的基團(tuán)有機(jī)物：連有雜原子的飽和基團(tuán)例：OH，OR，NH，NR2，X注：當(dāng)出現(xiàn)幾個發(fā)色團(tuán)共軛，則幾個發(fā)色團(tuán)所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸

6、收帶，其波長將比單個發(fā)色團(tuán)的吸收波長長，強(qiáng)度也增強(qiáng)633) 紅移和藍(lán)移 由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團(tuán)取代基）或采用不同溶劑后，吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移; 吸收峰位置向短波方向移動，叫藍(lán)移.4) 增色效應(yīng)和減色效應(yīng) 增色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的效應(yīng) 減色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度減小的效應(yīng)5) 強(qiáng)帶和弱帶 max105 強(qiáng)帶(Strong band) min103 弱帶(Weak band)64有機(jī)顯色劑CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：NNNOH OHON型：PARNHNHNSNS型：雙硫腙NN型：丁二酮肟鄰二氮菲磺基水楊酸65二。 顯色條件的選擇cRcRcR

7、1. 顯色劑用量(cM、pH一定)Mo(SCN)32+ 淺紅Mo(SCN)5 橙紅Mo(SCN)6- 淺紅Fe(SCN)n3-n662. 顯色反應(yīng)酸度（cM、 cR一定）pH1pH81儀器測量誤差82濃度測量的相對誤差與T(或A)的關(guān)系1086420204060800.70.40.20.1AT%Er(36.8)0.434實(shí)際工作中，應(yīng)控制T在1070, A在0.150。8之間83例1 鄰二氮菲光度法測鐵 ，(Fe)=1.0 mg/L, b = 2cm , A = 0.38 ，計算 和解： cFe=1.0 mg/L=1.010-3/55.85 =1.810-5 mol/L c =1.0 mg/L

8、=1.010-3 g /1000mL = 1.010-4g/100mL84第五節(jié) 光度分析法的應(yīng)用一。單一組分測定金屬離子: Fe-phen, Ni-丁二酮肟, Co-鈷試劑2) 磷的測定: DNA中含P9.2%, RNA中含P9.5%, 可得核酸量.H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O磷鉬黃(小)磷鉬(V)藍(lán)(大)Sn2+85多組分的測定 xl1, eyl1, exl2, eyl2由x,y標(biāo)液 在1, 2處分別測得在1處測組分x, 在2處測組分yb) 在1處測組分x; 在2處測總吸收,扣除x吸收,可求yc) x,y組

9、分不能直接測定A1=exl1bcx+ eyl1bcy(在1處測得A1) A2 =exl2bcx+ eyl2bcy(在2處測得A2)86二。示差吸光光度法 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，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強(qiáng)度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。設(shè)：待測溶液濃度為cx，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為cs(cs cx)。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)溶液的吸光度之差。由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的c值，則待測溶液濃度cx ： cx = cs + c 87示差法標(biāo)尺

10、擴(kuò)展原理： 普通法： cs的T=10%；cx的T=5% 示差法： cs 做參比，調(diào)T=100% 則： cx的T=50% ；標(biāo)尺擴(kuò)展10倍88三。雙波長分光光度法 不需空白溶液作參比；但需要兩個單色器獲得兩束單色光(1和2)；以參比波長1處的吸光度A1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有所提高。 89雙波長分光光度法A A2 A1 (2 1)b c 兩波長處測得的吸光度差值A(chǔ)與待測組分濃度c成正比。1和2分別表示待測組分在1和2處的摩爾吸光系數(shù)。測量波長2和參比波長1的選擇與組合90基本要求：在選定的兩個波長

11、1和2處待測組分的吸光度應(yīng)具有足夠大的差值。 選定的波長1和2處干擾組分應(yīng)具有相同吸光度，即：Ay = A y2 A y1 = 0故：Ax+y = A x=(x2x1)bcx此時：測得的吸光度差A(yù)只與待測組分x的濃度呈線性關(guān)系，而與干擾組分y無關(guān)。若x為干擾組分，則也可用同樣的方法測定y組分。91雙波長分光光度法消除干擾在2， A2 = Ax2+Ay2在1， A1= Ax1+Ay1A= A2 - A1 = Ax2+Ay2 (Ax1+Ay1) = Ax2 Ax1 = AxAy2 Ay1Ax =(x2 x1)bcx消除了y的干擾X被測Y干擾211Ay1AX1Ay2AX2A/nm92雙波長分光光度法

12、消除渾濁背景干擾 1 2AA 1 -A 2 = A Ac例 牛奶中微量Fe的測定93四。導(dǎo)數(shù)分光光度法 導(dǎo)數(shù)分光光度法在多組分同時測定、渾濁樣品分析、消除背景干擾、加強(qiáng)光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜光譜的辨析等方面，顯示了很大的優(yōu)越性。 利用吸光度(或透光度)對波長的導(dǎo)數(shù)曲線來進(jìn)行分析： 0 e-bc假定入射光強(qiáng)度0 在整個波長范圍內(nèi)保持恒定： dI 0 /d0則：dI/d0 bc e -bc d/d 0 bc d/d 94導(dǎo)數(shù)分光光度法dI/d 0 bc d/d 一階導(dǎo)數(shù)信號與試樣濃度呈線性關(guān)系；測定靈敏度依賴于摩爾吸光系數(shù)對波長的變化率d/d。吸收曲線的拐點(diǎn)處d/d最大，故其靈敏度最高。同理可以導(dǎo)

13、出其二階和三階導(dǎo)數(shù)光譜 95導(dǎo)數(shù)分光光度法混合物導(dǎo)數(shù)光譜A 圖0123496中藥降壓片中氫氯噻嗪含量的測定1.氫氯噻嗪.2.硫酸雙肼肽嗪3. 鹽酸可樂定4.中藥降壓片 250 290 330 412312A97肝中茚滿二酮類抗凝血?dú)⑹髣┑墓滔噍腿》椒ǎ焊蝿驖{用乙腈浸提，浸提液用6的HClO4稀釋，然后用GDX100大孔樹脂萃取，用二氯甲烷5mL洗脫殺鼠劑，40揮干，剩余物用0.1molL-1NaOH4mL溶解后，紫外導(dǎo)數(shù)光譜測定。A0.0cdabDa.空白肝普通光譜b.2.5 mg/L敵鼠溶液的普通光譜c.空白肝二階導(dǎo)數(shù)光譜d.2.5 mg/L敵鼠溶液的二階導(dǎo)數(shù)光譜98五。一元弱酸離解常數(shù)的測

14、定HL HLKaH+L/HL高酸度下，幾乎全部以HL存在，可測得AHLHLc(HL)；低酸度下，幾乎全部以L存在，可測得AL Lc(HL).代入整理：HLL或配制一系列c相同,pH不同的溶液,測A(設(shè)b=1cm).99MO吸收曲線Aa(HL)Ab(L)123456Ab654321Aa350400450500550600/nmA曲線pH11.10, 1.3822.6533.0643.4853.9865.53,6.80由每份溶液的一對pH、A，可求得一個Ka, 取平均值即可.100MO離解常數(shù)的測定作圖法AHL3.32(pKa)123456ApH=pKapHAL0.60.40.20-0.2-0.4

15、-0.63.04.0pH3.34101六。 絡(luò)合物組成的測定(1)摩爾比法: 固定cM ,改變cR 1:13:1c(R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 102(2)等摩爾連續(xù)變化法:M:R=1:10.50.33cM/ccM/cM:R=1:2103表觀形成常數(shù)的測定 (設(shè)M、R均無吸收)0.5cM/cM:R=1:1A0AcM + cR= cMmRn型 ?104 七。光度滴定NaOH滴定 對硝基苯酚 pKa=7.15 間硝基苯酚 pKa=8.39 pKa =1.24V1V2VNaOH/mL對硝基苯酚間硝基苯酚酸形均無色.堿形均黃色105典型的光度滴定曲線依據(jù)滴定過程中溶液吸光度變化來確定終點(diǎn)的

16、滴定分析方法。Vsp滴定劑與待測物均吸收Vsp滴定劑吸收Vsp被滴物吸收Vsp產(chǎn)物吸收106例：維生素B12 的水溶液在361nm處的百分吸光系數(shù)為207，用1cm比色池測得某維生素B12溶液的吸光度是0.414，求該溶液的濃度解：107例1： 精密稱取B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm處測定吸光度為0.507，求B12的百分含量？（百分吸光系數(shù)為207）解：108例2：解：109思考題與習(xí)題習(xí)題1.朗伯-比耳定律的物理意義是什么？什么叫吸收曲線？什么叫標(biāo)準(zhǔn)曲線？習(xí)題2.摩爾吸光系

17、數(shù)的物理意義是什么？習(xí)題3.為什么目視比色法可采用復(fù)合光（日光），而吸光光度法則必須采用單色光？分光光度計是如何獲得單色光的？習(xí)題4.符合朗伯比爾定律的有色溶液，當(dāng)其濃度增大后，max、T、A和有無變化？有什么變化？110習(xí)題5,6習(xí)題5.同吸收曲線的肩部波長相比，為什么在最大吸收波長處測量能在較寬的濃度范圍內(nèi)使標(biāo)準(zhǔn)曲線呈線性關(guān)系？習(xí)題6.兩種藍(lán)色溶液，已知每種溶液僅含有一種吸光物質(zhì)，同樣條件下用1cm比色皿測得如下的吸光度值。問這兩種溶液是否是同一種吸光物質(zhì)？試解釋之。溶液A770 A82010.6220.41720.3910.240111習(xí)題7, 8, 9, 10習(xí)題7.什么是適宜的吸光度

18、讀數(shù)范圍？此范圍的大小取決于什么因素？測定時如何才能獲得合理的吸光度讀數(shù)？習(xí)題8.顯色劑的選擇原則是什么？顯色條件是指的哪些？如何確定適宜的顯色條件？習(xí)題9.分光光度計由哪些部分組成？各部分有什么作用？習(xí)題10.某試液用2cm比色皿測量時，T=100%。若用1cm或3cm比色皿進(jìn)行測量，T及A各是多少？（答：77.4%、0.111；46.5%、0.333）。112習(xí)題11, 12習(xí)題12.以MnO4-形式測量合金中的錳。液解0.500g合金試樣并將錳全部氧化為MnO4-后，將溶液稀釋至500mL，用1cm比色皿在525nm處測得該溶液的吸光度A=0.400；而1.0010-4 molL-1的K

19、MnO4在相同條件下測得的A=0.585。設(shè)KMnO4溶液在此范圍內(nèi)服從光的吸收定律。試求合金試樣中Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（答：0.376）習(xí)題11.含Cu2+為0.510mgL-1的溶液，用雙環(huán)己酮草酰二腙顯色后，在600nm處用2cm比色皿測得A=0.300。求透光率T、吸光系數(shù)a和摩爾吸光系數(shù)。 （答:79.1%；2.9102 Lg-1cm-1；1.9104Lmol-1cm-1）113習(xí)題13.習(xí)題13.兩種無色物質(zhì)X和Y經(jīng)反應(yīng)生成一種在550nm處=450Lmol-1cm-1的有色配合物XY。該配合物的標(biāo)準(zhǔn)離解常數(shù)是6.0010-4。當(dāng)?shù)润w積混合濃度均為0.00100 molL-1的X和Y溶液時，用1cm的比色皿在550nm處測得的A是多少？（答：1.59）114重點(diǎn)：光吸收定律、吸收曲線、工作曲線及其應(yīng)用；提高吸光分析法選擇性和準(zhǔn)確度的主要途徑；吸光分析法的原理和實(shí)際應(yīng)用 難點(diǎn)：測量條件的選擇，工作曲線的繪制和使用 教學(xué)內(nèi)容：、概述：（吸光光度法的意義和應(yīng)用；比色分析法和分光光度法的特點(diǎn)）。115 、吸光光度法的基本原理。光的性質(zhì)和物質(zhì)對光的吸收；溶