水分析化學(xué)第八章

1第八章吸收光譜法2吸收光譜法原子吸收光譜法分子吸收光譜法紫外-可見吸收紅外吸收核磁共振（第十章）3

吸收光譜法也叫吸光光度法或分光光度法。是基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法。具有靈敏、準確、快速及選擇性好等優(yōu)點。

例：含鐵量為0.001%的試樣,若1.600×10-3mol/LK2Cr2O7

溶液滴定,每克試樣僅消耗約0.02mL標準溶液,顯然不能用滴定的方法來測定微量的鐵,而比色分析可得到準確的結(jié)果。8.1吸收光譜8.1吸收光譜8.1吸收光譜物質(zhì)為什么會有顏色？物質(zhì)是如何發(fā)光的？為什么物質(zhì)顏色都不一樣？日光譜E=h

紫外紅外H2+－氫原子光譜特征:

不連續(xù)的、線狀的氫原子光譜實驗特征:

連續(xù)的8.1吸收光譜能量量子化能級躍遷8.1吸收光譜88.1.3溶液的顏色和物質(zhì)對光的選擇性吸收

所以不同元素電子躍遷吸收不同波長的光,溶液就顯這種波長光的互補色8.1吸收光譜9I0ItLI0——入射光強度It——透射光強度L——液層厚度(光程)C——溶液濃度朗伯定律：比耳定律：朗伯-比耳定律：

——吸光系數(shù)8.1吸收光譜8.1.4吸收光譜及其表示方法CT——溶液的透光率A——吸光度K——比例常數(shù)10L～cm為單位C～mol/L為單位

～L/mol

cm吸光系數(shù)的單位是L/mol

cm——摩爾吸光系數(shù)。P333習(xí)題48.1吸收光譜A=

CL11關(guān)于

的幾點討論:A=

CL

是光程為1cm,濃度為1mol/L時的吸光度。L/mol

cm

是物質(zhì)吸光能力的量度?？晒懒慷糠椒ǖ撵`敏度。

<104

靈敏度較低,

=104

～105

屬中等靈敏度,

>105屬高靈敏度，測定的濃度范圍可達10－6

～10－5mol/L。

和L在一定條件下是定值，上式可寫成A＝KC

（8.6）以A為縱坐標、C為橫坐標作圖，得一通過原點的直線，叫作標準曲線或工作曲線。8.1.5朗伯-比耳定律的適用范圍P282

P333

習(xí)題28.1吸收光譜12注意：

A與C應(yīng)為直線關(guān)系，實際測定時往往并不知道吸光物質(zhì)的真實濃度，而以吸光物質(zhì)的總濃度代替，所以有時會出現(xiàn)偏離直線的情況。濃度大時易出現(xiàn)偏離。AC負偏離正偏離

朗伯-比耳定律僅適合單色光，而目前儀器所提供的單色光是通過分光器來完成的。8.1吸收光譜138.2比色法和分光光度法（1）目視比色法P285

用眼睛觀察溶液顏色的深淺來確定溶液中某種物質(zhì)的含量。其原理：根據(jù)：A=

CL同一物質(zhì)在相同條例下顯色時：8.2.1比色法——目視比色法、光電比色法8.2比色法和分光光度法14

C1C2C3C4C5CX=？優(yōu)缺點：P2868.2比色法和分光光度法目視比色方法：1.配制標準系列。C1~C5（標準色階法）2.把樣品與標準系列進行比較。15（2）光電比色法

P286ACC樣品A樣品8.2比色法和分光光度法光電比色是用儀器來測定標準系列的吸光度,根據(jù)A=

CL繪制標準曲線,然后根據(jù)被測試樣的吸光度,從標準曲線上查找其濃度。16

C1C2C3C4C5

CxA1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCx8.2比色法和分光光度法17光電比色計的工作原理：(混合光)(單色光)I0It8.2比色法和分光光度法光源濾光片比色池光電池檢流計18優(yōu)點:1.用光電管或光電池來代替人的眼睛,消除了人的主觀誤差,提高了分析的準確度。2.標準曲線可長期保存，目視比色的標準系列不易長期保存。缺點:只限于可見光區(qū)。用濾光片將復(fù)合光變成單色光，其純度不夠。8.2比色法和分光光度法198.2.2分光光度法P287

分光光度法與光電比色法的基本原理相同,所不同的是光電比色是用濾光片獲得單色光

,而分光光度法采用棱鏡或光柵等分光器獲得單色光,分光器比濾光片獲得的單色光純度要高的多,所以結(jié)果更準確。另外，分光光度法可擴展到紫外和紅外光區(qū)的測定。8.2比色法和分光光度法20

光源單色器比色池光電管檢流計(混合光)(單色光)

I0

It

光源濾光片比色池光電池檢流計(混合光)(單色光)

I0

It

光源濾光片比色池光電池檢流計(混合光)(單色光)I0It光電比色計分光光度計21思考題：1、分光光度計的主要部件及作用。P2902、光電比色計和分光光度計的主要區(qū)別。3、摩爾吸光系數(shù)ε是指光程為________，溶液的濃度為_________時的吸光度，其值的大小反映了溶液

_______________________。8.2比色法和分光光度法1cm1mol/L吸光能力的的強弱228.3顯色反應(yīng)及其影響因素8.3.1顯色反應(yīng)的選擇P292(3)生成的有色物質(zhì)組成恒定,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。(4)顯色劑在測定波長處無明顯吸收。(1)選擇性好:不與干擾離子反應(yīng)。M+R====MR(待測組分)(顯色劑)(有色絡(luò)合物)8.3顯色反應(yīng)及其影響因素(2)靈敏度高A=

CL

若在104-105

可測萬分之一的含量。238.3.2顯色劑P295

無機顯色劑多為單齒配位體，形成的配合物組成不恒定。有機顯色劑大多為多齒配位體，與金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，所以實際測定中常用有機顯色劑。8.3顯色反應(yīng)及其影響因素248.3.4影響顯色反應(yīng)的因素P2988.3顯色反應(yīng)及其影響因素顯色劑的用量酸度溫度時間干擾的消除。25（1）顯色劑的用量:M+R====MR(待測組分)(顯色劑)(有色絡(luò)合物)固定M的濃度，改變R的濃度CR，測吸光度A。即：作繪制A—CR

曲線，見圖8.13，一般可有三種情況：8.3顯色反應(yīng)及其影響因素26ACRabACR8.3顯色反應(yīng)及其影響因素ACRabP441

實驗1427(2)H+濃度的影響8.3顯色反應(yīng)及其影響因素為什么要控制溶液的酸度？吡啶偶氮間苯二酚與金屬形成紅色絡(luò)合物,所以反應(yīng)條件應(yīng)控制在酸性或弱堿性下進行測定。大多數(shù)顯色劑是有機弱酸，酸度決定其電離平衡：Mo5++5HSCN===[Mo(SCN)5]+5H+橙紅H+對顯色劑本身的顏色有影響(吡啶偶氮間苯二酚)H2R====H++HR-====H++R-黃色pH=6.9橙色pH=12.4紅色28pHAOab此外酸度對被測離子是否發(fā)生水解也有影響，所以測定時H+濃度不能太小。酸度的影響可通過繪制A--pH曲線來觀察:P438

實驗8.3顯色反應(yīng)及其影響因素（3）顯色溫度可通過實驗找出各自適宜的溫度范圍，最好選擇室溫29（4）顯色時間

顯色時間影響顯色反應(yīng)，通常有以下四種情況：AAATTATT8.3顯色反應(yīng)及其影響因素30（5）溶劑

P301

有些配合物在不同的溶劑中穩(wěn)定性不一樣例：

Fe(SCN)2+在水溶液中l(wèi)gK穩(wěn)

=2.30

在90%乙醇中l(wèi)gK穩(wěn)

=4.70（6）溶液中共存離子的影響P3018.3顯色反應(yīng)及其影響因素共存離子如本身有顏色或與顯色劑有顯色反應(yīng)，都將干擾測定。一般可選用絡(luò)合、氧化還原、控制酸度、沉淀分離、萃取分離、選擇適宜的波長等方法消除干擾。31（7）入射光波長的選擇8.3顯色反應(yīng)及其影響因素

光源單色器比色池光電管檢流計(混合光)(單色光)

I0

It如何選擇入射光波長？32

將可見光區(qū)不同波長的光透過某一固定濃度固定液層厚度的有色溶液,而后測其吸光度，以波長(λ)為橫坐標，吸光度(A)為縱坐標作圖。從圖中可找出最大吸收波長。8.3顯色反應(yīng)及其影響因素吸收曲線的繪制33λA吸收曲線C1C2C1和C2為同一物質(zhì)不同濃度8.3顯色反應(yīng)及其影響因素34實驗13——吸收曲線的繪制

P438實驗步驟:P4391、為什么加入鹽酸羥胺、鄰二氮菲、緩沖溶液？8.3顯色反應(yīng)及其影響因素352、測吸光度：在420~560nm

范圍內(nèi)找出最大吸收波長，每換一次波長都要調(diào)零點。722S分光光度計波長范圍:300nm～1000nm8.3顯色反應(yīng)及其影響因素363、作圖：A0.1000.2000.3000.400400600C吸收曲線8.3顯色反應(yīng)及其影響因素37（8）參比溶液的選擇（外加）原則:光束通過比色皿時由于發(fā)生反射、吸收和透射及溶劑、試劑對光的吸收都會使透光強度減弱，為了使光強度的減弱只與被測物質(zhì)的濃度有關(guān)，必須對上述影響進行校正，即用參比溶液校正，A參比=08.3顯色反應(yīng)及其影響因素A=ε

CL根據(jù)CMRA38

如果僅是被測物質(zhì)與顯色劑的反應(yīng)有顏色，待測樣品和顯色劑均無色，可用蒸餾水作參比溶液。

如果顯色劑或其它試劑略有顏色，應(yīng)用顯色劑和其它試劑(不加入被測樣品)作參比溶液。參比溶液的選擇方法:M+R====MR(待測組分)(顯色劑)(有色絡(luò)合物)CMRA8.3顯色反應(yīng)及其影響因素39

如果顯色劑無色，而被測樣品中存在其它有色離子，但不與顯色劑反應(yīng)，可用被測樣品作參比。

如果顯色劑和被測樣品均有顏色，則采取退色參比，加入掩蔽劑，以掩蔽被測組分，使它不再與顯色劑作用，再按測定程序加入其它試劑作為參比溶液。CMRA原則：必須使吸光度真正反映待測物質(zhì)的濃度。使標準曲線過原點。8.3顯色反應(yīng)及其影響因素40（9）吸光度讀數(shù)范圍的選擇（外加）吸光度A透光率T%00.10.20.30.40.50.60.81.01.5∞1009080706050透光率T%5040透光率T%3020100不同T(或A)時的濃度相對誤差透光度

T%吸光度A濃度相對誤差

9080706050

0.0460.0970.1550.2220.301(±)5.32.82.01.631.44透光度

T%

吸光度A濃度相對誤差

40302010

0.3990.5230.6991.000

1.361.381.552.17A=ε

CL8.3顯色反應(yīng)及其影響因素418.4

吸收光譜法定量的基本方法8.4.1絕對法根據(jù)缺點：無法消除A有時偏離朗伯—比爾定律。AC負偏離正偏離A=ε

428.4.2標準對照法在測定樣品的同時測定已知濃度的標準樣品的A缺點：僅一份標樣其可信程度不高，也無法消除A有時偏離朗伯—比爾定律。標樣樣品438.4.4標準(工作)曲線法

P303

配制一系列標準溶液分別測其吸光度，其吸光度應(yīng)在要求的范圍內(nèi)，以標準溶液的濃度為橫坐標，標準溶液對應(yīng)的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。注意標準溶液濃度的單位。優(yōu)點:1、可彌補標準對照法的不足

2、曲線可長期限保存。44

C1C2C3C4C5

CxA1A2A3A4C1C2C3C4C5（μg）AxCx458.4

吸收光譜法定量的基本方法實驗14：鄰二氮菲(phen)吸收光譜法測定水中鐵

P435原理：橙紅色實驗步驟:吸收曲線的繪制實驗條件的確定確定最大吸收波長標準曲線的繪制水樣的測定注意空白實驗46

編號12345678910Fe2+(ml)10.0μg/ml0.000.501.002.503.505.007.00Fe含量(μg)0.05.010.025.035.050.070.0吸光度值0.08.4

吸收光譜法定量的基本方法V水樣V水樣V水樣AFe含量(μg)???47CxA1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCxFe含量(μg)8.4

吸收光譜法定量的基本方法48A1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCxFe濃度(mg/L)Cx8.4

吸收光譜法定量的基本方法49苯酚含量(μg)AP334

習(xí)題91.002.003.004.005.006.000.1000.2000.3000.4008.4

吸收光譜法定量的基本方法苯酚含量50注意事項P434比色皿的校正8.4

吸收光譜法定量的基本方法51思考題：分光光度分析時怎樣確定顯色劑的用量？分光光度分析時怎樣確定酸度、溫度和顯色時間？吸光度測量時怎樣確定入射光的波長？怎樣作吸收曲線和標準曲線？它們在光度分析中起什么作用？

鄰二氮菲吸收光譜法測水中的鐵加入鹽酸羥胺的作用是_________，鄰二氮菲的作用是_________。52二、天然水中氮素化合物的測定水中氮化物來源有三種情況：測定意義:如果水中含有大量NH3,說明水源在不久前被嚴重污染過,如果水中NO3-氮增加的同時,還有NO2-氮和氨氮,說明不僅曾被污染過,現(xiàn)在繼續(xù)被污染。如果水中NO3-氮含量很高，而NH3、NO2-測不出，說明水源曾被污染過，現(xiàn)已“自凈”。③沼澤水中的腐殖酸可將硝酸鹽還原為NO2-②地下水的硝酸鹽在Fe2+的作用下NH4+①有機氮化物NH3NO3-

、NO2-(微生物)若水中O2充足53

測定方法：(工作曲線法)A1A2A3A4C1C2C3C4C5AxCx1、氨氮的測定

氨氮是指以NH3和NH4+型體存在的氮，如果水中含有大量氨氮，表明水在近期受到嚴重污染，常含有大量的病原細菌，