吸光光度法-課件

第九章吸光光度法教學(xué)要求

一掌握朗伯—比耳定律的定義和數(shù)學(xué)表達(dá)式,掌握偏離朗伯—比耳定律的原因。二掌握摩爾吸收系數(shù)ε定義和計算教學(xué)要求

三了解光度計及其基本部件。四掌握顯色條件的選擇方法五掌握吸光度測量條件的選擇方法教學(xué)重點及難點

教學(xué)重點：

摩爾吸收系數(shù)κ定義朗伯—比耳定律吸光度測量條件的選擇方法參比溶液的選擇方法教學(xué)重點及難點

教學(xué)難點：吸光度測量條件的選擇參比溶液的選擇朗伯—比耳定律偏離比耳定律的原因光分析法原子吸收法紅外法原子發(fā)射法核磁法熒光法紫外可見法分子光譜原子光譜光分析方法概述1.方法原理2.方法分類和比較3.方法評價§9-1.吸光光度法原理1.物質(zhì)對光的選擇性吸收2.光的吸收定律(1)Beer-Lanbert定律(2)吸光度光度法(3)偏離光吸收定律的原因§9-2.光度計及其基本部件

§9-3.顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇§9-4.吸光度測定條件的選擇§9-5.吸光光度法的應(yīng)用概述儀器和方法顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇吸光光度法原理物質(zhì)對光的選擇性吸收光的吸收定律具體應(yīng)用單組分測定多組分測定示差法測定測定條件的選擇參比液入射光讀數(shù)范圍一.概述

吸光光度法:

基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立的分析方法。分類：根據(jù)物質(zhì)所吸收光的波長范圍不同，分為紫外、可見及紅外分光光度法?；痉椒ǎ河猩镔|(zhì)濃度~顏色深淺~吸收光程度通過比較顏色深淺（吸收光程度），測定物質(zhì)的濃度。方法分類和比較10-5~10-6mol?L-110-5~10-8mol?L-1比色分析法分光光度法測定下限相對誤差5%~10%2%~5%適用于分析半微量和微量的物質(zhì)一.概述方法的評價適用面廣快速、簡便分析有色、無色、淺色物溶液狀態(tài)、均質(zhì)固態(tài)樣品靈敏度高：濃度下限達(dá)10-5~10-6mol·L-1準(zhǔn)確度高：相對誤差通常為2~5％，顯色比色一.概述用于化學(xué)平衡等的研究§9-1.吸光光度法的基本原理1.可見光與顏色陽光棱鏡連續(xù)光譜物質(zhì)不連續(xù)光譜由兩種或兩種以上波長的光所組成復(fù)合光可見光區(qū)的劃分:400450500550600650760λ/nm互補(bǔ)光的對應(yīng)關(guān)系光的互補(bǔ)：藍(lán)黃§9-1.吸光光度法的基本原理物質(zhì)的顏色吸收光

顏色波長范圍(nm)黃綠黃橙紅紫紅紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠綠黃綠黃橙紅400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-750互補(bǔ)色§9-1.吸光光度法的基本原理光譜示意表觀現(xiàn)象示意2.物質(zhì)對光的選擇性吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系復(fù)合光完全吸收完全透過吸收黃色光復(fù)合光§9-1.吸光光度法的基本原理KMnO4的顏色及吸收光譜§9-1.吸光光度法的基本原理

（3）同一物質(zhì)c不同時，吸收曲線不同,λmax

不變;

（4）λmax有特征性，可作為定性依據(jù)。（1）同一物質(zhì)對不同波長光的吸收程度不同;（2）每種物質(zhì)都有一個最大吸收波長(λmax);信息：物質(zhì)對光的選擇性吸收及吸收曲線Ac1c2λmax§9-1.吸光光度法的基本原理（5）信息：物質(zhì)對光的選擇性吸收及吸收曲線Ac1c2λmax§9-1.吸光光度法的基本原理同一種物質(zhì)，濃度不同，在某一定波長下吸光度A有差異，在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。3.光吸收定律Beer-Lanbert定律Lanbert

定律:λ,c,T一定A∝光程距離

(b)A∝物質(zhì)的濃度c-dI∝Idb-dI=k1Idb吸光度λ,b,T一定bBeer定律:§9-1.吸光光度法的基本原理Beer-Lanbert定律——光吸收定律A——吸光度Io——入射光強(qiáng)度a——吸光系數(shù)I——透射光強(qiáng)度b——光程距離

c——濃度當(dāng)一束平行單色光通過溶液時，溶液的吸光度A與溶液的c和b成正比。A∝cb

當(dāng)b

一定時，A∝c，可以定量§9-1.吸光光度法的基本原理

吸收光，A

，物質(zhì)濃度。

注意:（1）物質(zhì)不吸光，I=Io，A=0

物質(zhì)吸收部分光，I＜Io，A＞0（2）A具有加和性，A總=A1+A2+……+An（3）入射光的λ：可見光,紫外光,紅外光（4）光吸收定律的應(yīng)用條件（4點）

稀溶液入射光為單色光§9-1.吸光光度法的基本原理6點同一波長,無相互作用主要為（5）也可以用透射光強(qiáng)度（透射率T%）表示T%的含義：物質(zhì)不吸收光I=Io，

T%

=100%物質(zhì)吸收部分光，I＜Io，T%＜100%T%，物質(zhì)的濃度?！?-1.吸光光度法的基本原理A、T%和c的關(guān)系A(chǔ)、T%

、c?！?-1.吸光光度法的基本原理（6）吸光系數(shù)的二種表示形式濃度為1g/L的溶液，在某波長時，用1cm的比色皿，所測得的吸光度濃度為1mol/L的溶液，在某波長時，用1cm的比色皿，所測得的吸光度吸光系數(shù)a摩爾吸光系數(shù)ε

意義單位L/g·cmL/mol·cmA=abcA=ε

bc§9-1.吸光光度法的基本原理①ε在數(shù)值上等于c=1mol·L-1、b=1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。是吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑下的特征常數(shù)。②不隨c和b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，故ε可作為定性鑒定的參數(shù)。摩爾吸收系數(shù)ε的討論§9-1.吸光光度法的基本原理③ε是物質(zhì)的吸光能力的度量。同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值不同。在λmax處的ε

max表明了吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，反映了測定可能達(dá)到的最大靈敏度。

④ε

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。

ε

≯105

ε

=(6~10）×104

：高靈敏；

ε

=104~103

：中等靈敏；

ε

<103：不靈敏?！?-1.吸光光度法的基本原理例：

已知含[Fe2+]=500μg/L的溶液，當(dāng)用鄰二氮雜菲為顯色劑測定鐵時，用2cm比色皿，在波長508nm處測得吸光度A為0.19。請計算鐵的摩爾吸光系數(shù)。解：§9-1.吸光光度法的基本原理步驟配制一組濃度系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液（ci）儀器測量一組相應(yīng)的吸光度值（Ai）制圖（ci

為橫坐標(biāo)，

Ai為縱坐標(biāo)）工作曲線(1)(2)配制樣品儀器測量相同條件Axcx查圖得出cxAc·····Ax4.吸光度測定方法§9-1.吸光光度法的基本原理5.偏離Beer-Lanbert定律的原因

出現(xiàn)的現(xiàn)象：

Ac

產(chǎn)生原因：1）單色光不純在高濃度端，工作曲線呈彎曲狀。A與c偏離線性現(xiàn)有儀器無法獲得純單色光，只能獲得小范圍的復(fù)合光?！?-1.吸光光度法的基本原理按光吸收定律:IoIo1Io2I1I2I試樣

若入射光包含λ1和λ2二種波長光,當(dāng)照射試樣后§9-1.吸光光度法的基本原理討論:當(dāng)為純單色光時，A總=κλ1bc當(dāng)單色光不純時，λ1=λ2κλ1=κλ2A總∝

c線性破壞結(jié)論：單色光純度越差，線性越差λ1=λ2κλ1=κλ2§9-1.吸光光度法的基本原理21A1A2例1=2但A1》A20減少單色光不純引起偏差方法

———在max處測量在max

處單色光不純但ε2=0測量誤差較小§9-1.吸光光度法的基本原理2）溶液本身引起的偏差（1）若溶液濃度＞0.01mol·L-1時，粒子間的相互作用§9-1.吸光光度法的基本原理

朗伯—比耳定律是建立在所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用的前提下的，當(dāng)溶液濃度較高（c>10-2

mol·L-1）時，吸光質(zhì)點間分子或離子的平均距離減小，就會發(fā)生相互作用而改變吸光質(zhì)點的電荷分布，改變它們對光的吸收能力，即改變吸光質(zhì)點的摩爾吸光系數(shù)，濃度越大，這種影響就越顯著。朗伯—比耳定律只適用于稀溶液(c<10-2mol·L-1)。2）溶液本身引起的偏差（2）溶液以膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)存在時，有反射、散射作用§9-1.吸光光度法的基本原理例:(橙色)(黃色)λmax=450nmA總包括離解、締合、生成新物質(zhì)、形成異構(gòu)體使吸光物質(zhì)改變吸光度值變化產(chǎn)生偏離pH，平衡移,（3）溶液內(nèi)部的化學(xué)變化§9-1.吸光光度法的基本原理λmax=375nm目視比色法c1c2c3c4c5[Fe(SCN)n]3-n配制一組標(biāo)準(zhǔn)濃度系列Cx§9-2.光度計及其基本部件分光光度法:儀器—分光光度計基本組成：光源單色器樣品室顯示器檢測器§9-2.光度計及其基本部件＊光源(鎢燈、氫燈、氘燈）能發(fā)射紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)的連續(xù)光譜；足夠的輻射強(qiáng)度、穩(wěn)定性較好、使用壽命較長基本要求:常用的光源:可見光區(qū):鎢燈(輻射波長為320nm~2500nm)紫外區(qū):氫燈、氘燈(輻射波長為185nm~400nm)§9-2.光度計及其基本部件＊單色器作用:

將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光的光學(xué)系統(tǒng)（棱鏡或光柵）組成:棱鏡或光柵等色散元件及狹縫和透鏡等§9-2.光度計及其基本部件棱鏡分光入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器準(zhǔn)光裝置：透鏡或反射鏡使入射光成為平行光束聚焦裝置：將分光后的單色光聚焦至出口狹縫（透鏡或凹面鏡）色散元件：將復(fù)合光分解成單色光§9-2.光度計及其基本部件光柵分光原理

利用不同波長入射光產(chǎn)生干涉條紋，干涉條紋的衍射角不同而將復(fù)合光分成單色光。§9-2.光度計及其基本部件＊樣品室用于放置各種類型的吸收池(比色皿)和相應(yīng)的池架附件比色皿厚度:0.5,1,2,3,…cm比色皿:石英池和玻璃池§9-2.光度計及其基本部件比色皿配對：對于光的吸收應(yīng)一致玻璃比色皿會吸收可見光＊檢測器作用:通過光電效應(yīng)，使透過吸收池的光信號變成可測的電信號的裝置。（光電管或光電倍增管）要求：對測定波長范圍內(nèi)的光有快速、靈敏的響應(yīng)，產(chǎn)生的光電流應(yīng)與照射于檢測器上的光強(qiáng)度成正比。(1)光電管(2)光電二極管陣列：可以在極短時間內(nèi)，獲得全光光譜?！?-2.光度計及其基本部件(1)光電管涂光敏材料光照光敏材料產(chǎn)生電子產(chǎn)生電流電壓光強(qiáng)度大電流大§9-2.光度計及其基本部件＊顯示器由檢流計、數(shù)字顯示、微機(jī)組成的自動控制和結(jié)果處理系統(tǒng)§9-2.光度計及其基本部件

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇1.顯色劑作用2.顯色反應(yīng)的選擇3.影響顯色反應(yīng)的因素4.顯色劑的分類1.作用無色或淺色試樣有色物+顯色劑比色顯色反應(yīng)配合反應(yīng)氧化還原反應(yīng)縮合反應(yīng)重氮化—偶氮化反應(yīng)

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇2.顯色反應(yīng)的選擇靈敏度高

ε=104－105(2)選擇性好(3)有色物組成恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(4)對比度大：顯色劑在測定波長處無明顯吸收對比度=λmax有色物-λmax顯色劑＞60nm

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇3.影響顯色反應(yīng)的因素(1)顯色劑用量根據(jù)吸光度A與顯色劑濃度cR的關(guān)系來確定cR選擇——引起A變化最小處的cR（即曲線平坦處）M+RMR

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇例：Fe(ssal)+

紫紅色pH=1.8~2.5pH=4~8Fe(ssal)-2

橙紅色pH=8~11.5Fe(ssal)33-

黃色顯色時間和溫度由實驗得出溶劑一般選擇水作溶劑(2)顯色溶液的pH值

測定不同pH值下，顯色溶液的吸光度A，以A為縱坐標(biāo)，pH為橫坐標(biāo)，制圖。選擇曲線平坦處pH

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇(3)共存離子的干擾可能存在的幾種情況：本身有顏色

與顯色劑反應(yīng)生成有色物消除的方法：*加掩蔽劑（掩蔽劑不與被測離子反應(yīng)，本身及反應(yīng)產(chǎn)物不影響測定）選擇合適的顯色反應(yīng)條件：Fe3+與磺基水楊酸，Cu2+的干擾，pH2.5*分離干擾離子

與顯色劑與被測物生成更穩(wěn)定的有色物共存離子

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇顯色劑的種類:無機(jī)顯色劑過氧化氫鉬酸銨硫氰酸鹽等有機(jī)顯色劑生色基團(tuán)：偶氮基、硫羰基、亞硝基等助色基團(tuán)：含胺基、羥基等

§9-3、顯色反應(yīng)和顯色條件的選擇1.入射光波長的選擇2.參比溶液的選擇3.讀數(shù)范圍的選擇§9-4吸光度測量條件的選擇1.入射光波長的選擇:一般選擇最大吸收波長λmax若有干擾按實際情況而定波長選擇適當(dāng)，可提高靈敏度和準(zhǔn)確性原則：吸收最大，干擾最小§9-4吸光度測量條件的選擇2.參比溶液的選擇（在測定波長處）溶劑空白試樣空白試劑空白試樣+掩蔽劑+顯色劑無色無色無色有色無色無色無色略有略有試樣顯色劑其他試劑參比溶液有色有色其他組分有色選擇的原則選擇的意義：扣除非待測組分的吸收，可獲得被測定溶液真實的吸光度?！?-4吸光度測量條件的選擇3.讀數(shù)范圍的選擇選擇的原因:因為吸光度（透光度）刻度時的誤差（A的標(biāo)尺是對數(shù)標(biāo)尺，刻度不均勻）?！拢é蔮c）濃度相對誤差透光度讀數(shù)絕對誤差§9-4吸光度測量條件的選擇結(jié)論：T%=10%~70%（A=1.0~0.15）不同透光度的相對誤差（ΔT=1％）T%T%T%9520.8603.3203.29010.7502.9104.3805.6402.756.7704.0302.8122.0∴透光度T（A）的讀數(shù)范圍為：ΔT=1％由讀數(shù)引起的濃度相對誤差最小Tmin=36.8%Amin=0.434T與濃度讀數(shù)誤差的關(guān)系曲線：36.8%§9-4吸光度測量條件的選擇1.單組分含量測定3.高含量的組分測定—示差法§9-5吸光光度法的應(yīng)用2.多組分含量測定1、單組分含量的測定Ac/mol·L-1Axcx步驟:注意:標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品的配制方法，工作曲線的制作和樣品測定時，所使用的儀器、條件必須一致。c1λAλ測量1）選擇顯色反應(yīng)2）選擇顯色劑3）優(yōu)化顯色反應(yīng)條件4）選擇檢測波長5）選擇合適的濃度6）選擇參比溶液7）建立標(biāo)準(zhǔn)曲線8）樣品測定吸收曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線§9-5吸光光度法的應(yīng)用2、多組分含量的測定多組分樣品的吸收曲線有三種情況I.各組分吸收曲線的λmax互不干擾在各自的