无极分析化学可见光吸光光度法

110.1分光光度法基本原理10.2可见光分光光度计10.3显色反应及显色条件的选择第10章可见光吸光光度法2吸光光度法（AbsorptionPhotometry）：基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。包括比色法、分光光度法。10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法比色法：比较有色溶液颜色的深浅确定有色物质含量分光光度法：依据物质对光的选择性吸收测定组分含量根据物质对不同波长范围的光的吸收，分光光度法分为：可见、紫外、红外分光光度法等。3吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特点：(1)灵敏度高吸光光度法测定物质的浓度下限(最低浓度)一般可达1-10-3%的微量组分。对固体试样一般可测到10-5%。如果对被测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高1-2个数量级。10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法4(2)准确度较高一般吸光光度法的相对误差为2-5%，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量成分来说，还是比较满意的，因为在这种情况下，滴定分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测定。(3)操作简便，测定速度快。(4)应用广泛几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。现代分析化学的“常规武器”10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法51.物质对光的选择性吸收光是电磁波，具有波粒二象性，其波长、频率与速度之间的关系为：E=h=hc/λ（普朗克方程）h为普朗克常数，其值为6.63×10-34J·s。不同波长的光具有不同的能量。↘，E↗；↗，E↘光谱或电磁波谱：光按照波长的长短顺序范围排列得到的谱。10.1.1物质对光的选择性吸收与物质颜色的关系10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法6射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光近紫外：200-400nm可见光：人眼所能感觉到的波长范围400-750nm近红外：750－2500nm10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法7单色光：单一波长的光（通常：波长处于某一范围的光）复合光：由不同波长的光组合而成的光。例如：阳光、白炽灯炮发出的光等。不同物质对光的吸收具有选择性：复合光通过溶液时，某些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长决定。透射光与吸收光称为互补色光。(表10-1p251)10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法8不同颜色的可见光波长及其互补光10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法9光的互补：蓝黄10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法1010.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法固体物质:当光照射到固体物质时，物质对于不同波长的光的吸收、透过、反射、折射的程度不同而使物质呈现出不同的颜色：光完全被吸收，则呈现黑色；光完全被反射，则呈现白色；光被吸收程度差不多，则呈现灰色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，这种物质的颜色就由它所反射或透射光的颜色来决定。11任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度是不相等的。溶液对单色光的吸收程度用吸光度A来描述以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线-------吸收光谱曲线或吸收曲线清楚地描述了溶液对不同波长光的吸收情况10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法2.吸收曲线12吸收曲线是分光光度法选择测量波长的依据10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法光吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用λ最大或λmax表示图10-1KMnO4溶液的吸收曲线(cKMnO4:abcd)13定性分析基础不同物质具有不同的特征吸收曲线，据此可进行物质的定性分析。（物质对光的选择吸收）定量分析基础对于同一物质，浓度不同，其吸收曲线的形状和最大吸收波长是固定不变的，只是在同一波长下吸光度随浓度的增大而增大，据此可进行定量分析。（一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。）10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法14ItI0IrI0=Ir+Ia+ItIa在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同质量的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的(一般约为入射光强度的4％)，其影响可以互相抵消，于是可以简化为I0＝It+Ia10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法10.1.2朗伯-比尔定律----定量分析的理论依据入射光的强度为I0吸收光的强度为Ia透过光的强度为It反射光的强度为Ir1510.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法溶液对单色光的吸收程度用吸光度A来描述单色光透过溶液的程度用透光率T来描述tIIA0lg0lgIITtTAlg朗伯-比耳定律（光吸收定律）1760年和1852年研究了光的吸收与有色溶液液层的厚度及溶液浓度的定量关系：bcAT=16A—吸光度b—液层厚度(光程长度/cm)c—物质的量浓度(molL-1)—摩尔吸光系数(Lmol-1cm-1)10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法bcA当c的单位用g·L-1表示时，用a表示：A＝abcbcT10TAlga的单位:L·g-1·cm-117吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系ATcA=bc线性关系10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法bcT1018在分光光度分析实践中，我们不能直接取1molL-1这样高浓度的有色溶液来测定摩尔吸光系数值，而是在适宜的低浓度时测定吸光度，然后通过计算求得值。测定条件一定时，的大小取决于物质的性质，是物质的特征值。max常用来衡量光度法灵敏度的高低，max越大，灵敏度越高。p25210.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法—摩尔吸光系数：吸光物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，表征显色反应灵敏度的重要参数。19适用范围：所有的电磁辐射和所有的吸光物质。需满足的条件：（1）入射光为平行单色光且垂直照射；（2）吸光物质为均匀非散射体系；（3）吸光质点之间无相互作用；（4）辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。10.1分光光度法基本原理第10章可见光吸光光度法10.1.3偏离朗伯-比尔定律的原因（自学）20由光源、单色器（分光系统）、吸收池、检测系统和信号显示系统等五部分组成。10.2.1光源常用的光源为6-12伏低压钨丝灯（320-2500nm）；近紫外区测定时应使用氢灯或氘灯作光源（185-380nm）。为了保持光源强度的稳定，电源由稳压器供给，以获得准确的测定结果，电压必须稳定。10.2可见光分光光度计10.2可见光分光光度计第10章可见光吸光光度法2110.2.2单色器（分光系统）单色器的作用从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。单色器通常由由入射狭缝、准直镜、色散元件（棱镜或光栅）、聚焦镜和出射狭缝组成。玻璃棱镜：360-3200nm使用，主要用于可见分光光度计；石英棱镜：200-4000nm使用，主要用于紫外-可见分光光度计。10.2可见光分光光度计第10章可见光吸光光度法2210.2.3吸收池（比色皿）用于盛装参比溶液、试样溶液的容器。通常仪器配有厚度为0.5、1、2和3厘米规格的比色皿。可见光区：光学玻璃比色皿紫外光区：采用石英比色皿10.2.4检测系统(又叫光电转化器)在光度计中，常用的是硒光电池。硒光电池和眼睛相似，对于各种不同波长的光，灵敏度是不同的。对于波长为500-600nm的光最灵敏。而对紫外线、红外线则不能应用。光电管和光电倍增管用于较精密的分光光度计中，具有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。10.2可见光分光光度计第10章可见光吸光光度法2310.2.5信号显示系统其作用是检测光电流强度的大小，并以一定的方式显示或记录下来。早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录仪等。现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记录仪、示波器及数据处理台等。10.2可见光分光光度计第10章可见光吸光光度法24将待测物质转化为有色物质的反应----显色反应与待测物质形成有色化合物的试剂----显色剂显色反应：氧化还原反应、配位反应10.3显色反应及显色条件的选择第10章可见光吸光光度法10.3显色反应及显色条件的选择10.3.1显色反应及其选择(p256)（1）灵敏度高（2）选择性好（3）显色剂在测定波长处无明显吸收（4）生成有色化合物组成恒定2510.3.2显色剂（1）无机显色剂如：Cu2+与氨水形成深蓝色的配离子Cu(NH3)42+SCN-与Fe3+形成红色的配合物Fe(SCN)63-等。但是多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高，其中性能较好、目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水和过氧化氢等。（2）有机显色剂许多有机显色剂，在一定条件下，能与金属离子生成有色的金属螯合物(具有环状结构的配合物)。10.3显色反应及显色条件的选择第10章可见光吸光光度法26有机显色剂及其显色产物的颜色与显色剂的结构有关：生色团（发色团）：分子中的不饱和基团助色团：分子中含有孤对电子的基团（本身无颜色，但影响有机试剂及其与金属离子的配合物的颜色）10.3显色反应及显色条件的选择第10章可见光吸光光度法有机显色剂的种类很多，应用较广泛的几种如下：邻二氮菲、双硫腙、二甲酚橙、偶氮胂III、铬天青S（三苯甲烷类）2710.3.3显色条件的选择(p257)1.显色条件（1）显色剂用量M(被测组分)+R(显色剂)==MR(有色络合物)（2）反应系统的酸度（3）显色反应的温度（4）显色反应的时间（5）溶剂2.共存离子的干扰及消除10.3显色反应及显色条件的选择第10章可见光吸光光度法2810.3.4吸光度测量条件的选择(p258)1.测量波长的选择max（“吸收最大，干扰最小”的原则）2.参比溶液的选择：p2593.吸光度读数范围的选择：p259T=0.368或A=0.434：浓度测量的相对误差最小吸光度控制在0.15-1.04.提高光度测定灵敏度和选择性的途径合成新显色试剂、采用多元配合物显色系统、采用分离富集与测定相结合10.3显色反应及显色条件的选择第10章可见光吸光光度法29微量组分测定的基本方法—标准曲线法1.A-c标准曲线法p261例10-22.标准比较法3.目视比色法（眼睛）p26210.4比色法和分光光度法的应用第10章可见光吸光光度法