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1、无机及分析化学可见光分光光度无机及分析化学可见光分光光度法法第1页，共76页，编辑于2022年，星期六概概述述吸吸光光光光度度法法是是以以物物质质对对光光的的选选择择性性吸吸收收为为基基础的分析方法。础的分析方法。所所用用的的仪仪器器为为分分光光光光度度计计（又又称称为为分分光光光光度度法）。法）。根根据据物物质质所所吸吸收收光光的的波波长长范范围围不不同同，吸吸光光光度法又有紫外、可见及红外分光光度分析法。光度法又有紫外、可见及红外分光光度分析法。本章重点讨论本章重点讨论可见分光光度法可见分光光度法。第2页，共76页，编辑于2022年，星期六10.1可见光分光光度法的基本原理可见光分光光度法
2、的基本原理10.1.1物质对光的选择性吸收与物质的颜色物质对光的选择性吸收与物质的颜色10.1.2光吸收的基本定律光吸收的基本定律10.1.3偏离朗伯偏离朗伯-比尔定律的原因比尔定律的原因*第3页，共76页，编辑于2022年，星期六10.1.1物质对光的选择性吸收与物质的颜色物质对光的选择性吸收与物质的颜色人眼能感觉的波长在人眼能感觉的波长在400400750750nm，为为可见光区。可见光区。光波是一种电磁波。光波是一种电磁波。电电磁磁波波包包括括无无线线电电波波、微微波波、红红外外光光、可可见见光光、紫紫外外光光、X X射线、射线、射线等。射线等。可见光只是电磁波中一个很小的波段。可见光只
3、是电磁波中一个很小的波段。不同波长的可见光使人们感觉为不同的颜色。不同波长的可见光使人们感觉为不同的颜色。具有单一波长的光称为单色光具有单一波长的光称为单色光。白光（日光）：白光（日光）：是由各种单色光组成的复合光，是由各种单色光组成的复合光，当日光通过三棱镜时被分解为七色光（光的色散）：当日光通过三棱镜时被分解为七色光（光的色散）：第4页，共76页，编辑于2022年，星期六手机辐射有害健康手机辐射有害健康手机和脑瘤之间有联系手机和脑瘤之间有联系别太别太“牵挂牵挂”手机了。手机了。2008年年06月月16日日星期一星期一13:09但最近美国但最近美国纽约时报纽约时报网站刊登的网站刊登的“专家关
4、专家关于手机和肿瘤之间的辩论死灰复燃于手机和肿瘤之间的辩论死灰复燃”的文章，不禁又的文章，不禁又让人揪心起来；参议员爱德华让人揪心起来；参议员爱德华肯尼迪被诊断患有脑癌，肯尼迪被诊断患有脑癌，专家们一致认为使用手机和这种脑瘤之间有联系。专家们一致认为使用手机和这种脑瘤之间有联系。别以为现在还没有发现脑瘤，就说明天下太平，别以为现在还没有发现脑瘤，就说明天下太平，“从开始频繁地使用手机到被诊断为脑肿瘤，大约需要从开始频繁地使用手机到被诊断为脑肿瘤，大约需要10至至20年。年。”神经外科专家这样预测。神经外科专家这样预测。http:/ 1）物质对光的选择性吸收）物质对光的选择性吸收当光束照射到当光
5、束照射到某物质或溶液某物质或溶液时，某些波长的光时，某些波长的光被溶液吸收。另一些波长的光不被吸收，产生反射、被溶液吸收。另一些波长的光不被吸收，产生反射、散射或透过溶液。溶液的颜色由透过光的波长所决散射或透过溶液。溶液的颜色由透过光的波长所决定定。溶液对光的作用溶液对光的作用若被照若被照射的是均匀溶射的是均匀溶液，则光的散液，则光的散射可以忽略。射可以忽略。第7页，共76页，编辑于2022年，星期六例如：例如：KMnO4溶液强烈地吸收溶液强烈地吸收黄绿色黄绿色的光，对其的光，对其他颜色的光吸收很少或不吸收，所以溶液呈现他颜色的光吸收很少或不吸收，所以溶液呈现紫紫红色红色。（黄绿色黄绿色与与紫
6、红色紫红色互补）互补）又如：又如：CuSO4溶液强烈地吸收溶液强烈地吸收黄色黄色的光，所以的光，所以溶液呈现溶液呈现蓝色蓝色。若溶液对白光中各种若溶液对白光中各种颜色的光都不吸收，颜色的光都不吸收，则溶液为透明无色则溶液为透明无色;反之则呈黑色。反之则呈黑色。光的互补：光的互补：蓝蓝 黄黄第8页，共76页，编辑于2022年，星期六对于固体物质对于固体物质:当日光（复合光）照射到物质上时，如果物当日光（复合光）照射到物质上时，如果物质对各种波长的光完全吸收则呈现黑色；质对各种波长的光完全吸收则呈现黑色；如果完全反射则呈现白色；如果对各种波长如果完全反射则呈现白色；如果对各种波长的光均匀吸收则呈现
7、灰色。的光均匀吸收则呈现灰色。各各种种物物质质的的颜颜色色（透透过过光光）与与吸吸收收光光颜颜色色的互补关系列于下表中：的互补关系列于下表中：第9页，共76页，编辑于2022年，星期六物质颜色（互补色）吸 收 光颜 色波 长（nm）物质颜色与吸收光颜色和波长的关系物质颜色与吸收光颜色和波长的关系黄绿紫400450黄蓝450480橙绿蓝480490红蓝绿490500紫红绿500560紫黄绿560580蓝黄580600绿蓝橙600650蓝绿红650750第10页，共76页，编辑于2022年，星期六（2）吸收曲线）吸收曲线E=E2 -E1=h ：量子化量子化、选择性吸收；、选择性吸收；用不同波长的单
8、色光照用不同波长的单色光照射，测其吸光度射，测其吸光度A;以波长为横坐标以波长为横坐标,A为纵坐为纵坐标作出标作出吸收曲线；吸收曲线；找到最大吸收波长找到最大吸收波长 max。M +热M+荧光或磷光M+h M*基态基态激发态激发态E1（E）E2邻菲罗啉络铁邻菲罗啉络铁()离子离子吸收曲线吸收曲线第11页，共76页，编辑于2022年，星期六吸收曲线的特点：吸收曲线的特点：同一种物质对不同波长光的吸光度不同同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长maxmax不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似不同浓度的同一种物质，其吸收曲
9、线形状相似maxmax不变不变（图中：（图中：c1 c2 c3 c4）。不同物质不同物质，它们的吸收曲线形状和，它们的吸收曲线形状和maxmax则都不同。则都不同。c1c2c4c3第12页，共76页，编辑于2022年，星期六a.不同浓度的同一种物质不同浓度的同一种物质，在某一，在某一定波长下吸光度定波长下吸光度A 有差异，有差异，在在max=508nm处吸光度处吸光度A 的差异最的差异最大。大。此特性可作为物质此特性可作为物质定量分析的重定量分析的重要依据。要依据。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的依据吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的依据b.在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大处吸光度
10、随浓度变化的幅度最大，所以测定所以测定最灵敏最灵敏。图图10-3邻菲罗啉络铁邻菲罗啉络铁()()离子离子 不同浓度时的不同浓度时的吸收曲线吸收曲线第13页，共76页，编辑于2022年，星期六10.1.2光的吸收定律光的吸收定律（1）朗伯）朗伯比耳定律比耳定律布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后于先后于1729年和年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。Ab1852年比耳年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。浓度之间也具有类似的关系。AcI0:入射光强度；入射
11、光强度；It:透过光强度透过光强度第14页，共76页，编辑于2022年，星期六二者的结合称为：二者的结合称为：朗伯朗伯比耳定律，其数学表达式为：比耳定律，其数学表达式为：Alg（I0/It)=b c 式中式中A：吸光度：吸光度,描述溶液对光的吸收程度；描述溶液对光的吸收程度；b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，通常以，通常以cm为单位；为单位；c：溶液的摩尔浓度，单位：溶液的摩尔浓度，单位molL；：摩尔吸光系数，单位：摩尔吸光系数，单位Lmolcm；或或:Alg（I0/It)=a b c c c：溶液的浓度，单位：溶液的浓度，单位g gL L a：吸光系数，单位：吸光系数，单位L L
12、g gcmcm a与与的关系为：的关系为：a=/M （M为摩尔质量）为摩尔质量）第15页，共76页，编辑于2022年，星期六透光度透光度(透光率透光率)T描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度T=ItI0吸光度吸光度A与透光度与透光度T的关系的关系:Ab clgT朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区的吸收测量。广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区的吸收测量。第16页，共76页，编辑于2022年，星期六（2）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数的特性的特性吸收物质在一定波长和溶剂条件下的吸收物
13、质在一定波长和溶剂条件下的特征常数特征常数，不随浓度，不随浓度c c和和光程长度光程长度b b的改变而改变。的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性质有仅与吸收物质本身的性质有关关。可作为可作为定性鉴定的参数定性鉴定的参数。同一吸收物质在不同波长下的同一吸收物质在不同波长下的值是不同的值是不同的。在最大吸收波长在最大吸收波长maxmax处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以maxmax表示。表示。maxmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的也反映了光度法测定该物质可能达
14、到的最大灵敏度最大灵敏度。第17页，共76页，编辑于2022年，星期六vmaxmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。定该物质的灵敏度越高。10105 5：超高灵敏；：超高灵敏；=(6=(61010）10104 4 ：高灵敏；：高灵敏；2102104 4 ：不灵敏。：不灵敏。v在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1mol/L1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm1cm时该时该溶液在某一波长下的吸光度溶液在某一波长下的吸光度A(A(通常根据低浓度时的通常根据低浓度时的A A间间接求得接求得)。v吸光系数吸光系数a(La(Lg
15、-1g-1cm-1cm-1）相当于浓度为）相当于浓度为1g/L1g/L，液层厚度为液层厚度为1cm1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。时该溶液在某一波长下的吸光度。Ab c 或或 A/b c第18页，共76页，编辑于2022年，星期六 浓浓度度为为25.5g/50ml的的 Cu2+溶溶液液，用用双双环环己己酮酮草草酰酰二二腙腙光光度度法法测测定定，在在波波长长600nm处处用用2cm比色皿测量比色皿测量A=0.297，计算摩尔吸光系数。，计算摩尔吸光系数。=1.9104（Lmol-1cm-1）解：解：已知已知Cu原子量为原子量为63.55，Cu2+=8.010-6（molL-1）=例：例：第1
16、9页，共76页，编辑于2022年，星期六例题例题一有色化合物的一有色化合物的0.0010%水溶液在水溶液在2cm比色皿中测得透比色皿中测得透射比为射比为52.2%。已知它在。已知它在520nm处的摩尔吸光系数为处的摩尔吸光系数为2.24103L/(molcm)。求此化合物的摩尔质量。求此化合物的摩尔质量。解：解：A=-lgT=bc=b(0.00101000/100)/Mr=b0.010/MrMr=b0.010/(-lgT)=2.241030.0102/(-lg0.522)=159(g/mol)第20页，共76页，编辑于2022年，星期六10.1.3偏离朗伯偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因*
17、标准曲线法测定未知溶液的浓度标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯为对朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）：一类是物理性因素：由仪器的精度不够引起的。一类是物理性因素：由仪器的精度不够引起的。另一类是化学性因素：另一类是化学性因素：溶液发生相互作用溶液发生相互作用引起的引起的。图图10-4标准曲线标准曲线对比耳定律的偏离对比耳定律的偏离第21页，共76页，编辑于2022年，星期六 朗伯朗伯比耳定律的比耳定律的前提
18、条件之一是前提条件之一是入射光为单色入射光为单色光。光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。难以获得真正的纯单色光。难以获得真正的纯单色光。复合光可导致对比耳定律的正或负偏离。复合光可导致对比耳定律的正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。但主要还是非单色光作为入射光引起的偏离。但主要还是非单色光作为入射光引起的偏离。（1）物理性因素）物理性因素非单色光引起的偏离非单色光引起的偏离第22页，共76页，编辑于2022年，星期六非单色光作为入射光引起的偏离非单色光作为
19、入射光引起的偏离图图10-5复合光对比耳定律的影响复合光对比耳定律的影响在图上在图上A-c曲线上部曲线上部(高浓度区高浓度区)则弯曲愈严重。则弯曲愈严重。故朗伯故朗伯比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶液。防止非单色光引起偏离的措施：防止非单色光引起偏离的措施：首先应选择比较好的单色器。首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。吸收曲线较平坦处。第23页，共76页，编辑于2022年，星期六（2）化学性因素化学性因素朗伯朗伯比耳定律的假定：比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；所
20、有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c102mol/L时，吸光质点间可能发生缔时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。合等相互作用，直接影响了对光的吸收。故：故：朗伯朗伯比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶液。当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，也会使吸光质点的浓度发生变化，影成等化学平衡时，也会使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。响吸光度。第24页，共76页，编辑于2022年，星期六 例：例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡
21、：CrO42-2H=Cr2O72-H2O（黄色黄色）（橙色橙色）碱性溶液中测碱性溶液中测CrO42-或酸性溶液中或酸性溶液中测测Cr2O72-均可获得较均可获得较满意的结果。满意的结果。若改变若改变溶液的溶液的酸度会酸度会导致平衡移动，发生导致平衡移动，发生偏离比耳定律。偏离比耳定律。第25页，共76页，编辑于2022年，星期六10.2可见分光光度法可见分光光度法10.2.1分光光度计的基本部件分光光度计的基本部件10.2.2显色反应及影响因素显色反应及影响因素*10.2.3吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择第26页，共76页，编辑于2022年，星期六10.2.1分光光度计的基本部件分光
22、光度计的基本部件（1）光源光源光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测显示系统检测显示系统在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区可见光区：钨灯钨灯作为光源，其辐射波长范围在作为光源，其辐射波长范围在3202500nm。第27页，共76页，编辑于2022年，星期六（2）单色器）单色器入射狭缝：入射狭缝：光源的光由此进入单色器；光源的光由此进入单色器；准光装置：准光装置：透镜或反射镜使入射光成为平行光束；透镜或反射镜使入射光成为平行光束；色散元件
23、：色散元件：棱镜或光栅；可将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；可将复合光分解成单色光；聚焦装置聚焦装置：透镜或凹面反：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；光聚焦至出射狭缝；出射狭缝出射狭缝：单色光由此射：单色光由此射入样品室入样品室吸收池吸收池 检测检测显示系统。显示系统。将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。长单色光的光学系统。吸收池吸收池光光源源第28页，共76页，编辑于2022年，星期六（3）吸收池）吸收池样品室：样品室：吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池（比色皿）和相
24、应的池架附件。吸收池：吸收池：石英池（紫外区）和玻璃池（可见区）。石英池（紫外区）和玻璃池（可见区）。（4）检测系统）检测系统硒光电池硒光电池光电管光电管指示器指示器利用光电效应将透过吸收池的光信号变成利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号。可测的电信号。用（硒）光电池（用（硒）光电池（72）、光电管或光电）、光电管或光电倍增管（倍增管（721、751）、）、（5）结果显示记录系统）结果显示记录系统是把放大的信号以是把放大的信号以A或或T的方式显示或记录下来的装置。的方式显示或记录下来的装置。有：检流计、微安表、数字显示记录仪、微机等进行仪器自动有：检流计、微安表、数字显示记录仪、微
25、机等进行仪器自动控制和结果处理。控制和结果处理。图图10-7吸光度与透光率标尺刻度吸光度与透光率标尺刻度第29页，共76页，编辑于2022年，星期六1.72型型1.稳稳压压电电源源开开关关2.波波长长调调节节器器3.光光路路闸闸门门4.单单色色器器光光源源开开关关5.比比色色皿皿定定位位装装置置6.光光亮亮调调节节器器7.检检流流计计电电源源开开关关8.零零点点调节器调节器9.灵敏度调节器灵敏度调节器10.比色皿架比色皿架72型光度计的安装示意图型光度计的安装示意图第30页，共76页，编辑于2022年，星期六1.指指示示灯灯2.电电源源开开关关3.灵灵敏敏度度选选择择按按钮钮4.比比色色皿皿座
26、座定定位位拉拉杆杆5.透透光光率率100电电位位器器旋旋钮钮6.透透光光率率0电电位位器器旋旋钮钮7.波波长长调调节节旋旋钮钮8.波波长长示示窗窗9.光光密密度度（透透光光率率）表表10.比比色色皿皿暗暗箱箱盖盖721型分光光度计型分光光度计2.721型型第31页，共76页，编辑于2022年，星期六3.751型型第32页，共76页，编辑于2022年，星期六附：附：几种常用的分光光度计几种常用的分光光度计分光光度计国产型号工作范围/nm光 源单色器接收器应 用可见分光光度计72型721型420700360700钨灯钨灯玻璃棱镜玻璃棱镜硒光电池光电管无机物和有机物含量测定紫外-可见和近红外分光光度
27、计751型或WFD-8型2001000氢灯及钨灯石英棱镜或光栅光电管或光电倍增管无机物和有机物含量测定;有机物结构分析红外分光光度计WFD-3型76040000硅碳棒岩盐真空热电偶有机物结构分析第33页，共76页，编辑于2022年，星期六10.2.2显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素*（1）显色反应及其选择）显色反应及其选择（2）显色剂）显色剂（3）显色反应条件的选择）显色反应条件的选择第34页，共76页，编辑于2022年，星期六（1）显色反应及其选择）显色反应及其选择显色反应：显色反应：将待测物转变成有色化合物的反应。将待测物转变成有色化合物的反应。例如：例如：钢中微量锰的测定，钢中微
28、量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测定不能直接进行光度测定2Mn25S2O82-8H2O=2MnO4-+10SO42-16H+生成紫红色的生成紫红色的MnO4-在在525nm处可以进行光度测定。处可以进行光度测定。配位显色反应配位显色反应:当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外移跃迁，产生很强的紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。氧化还原显色反应氧化还原显色反应:氧化剂：过二硫酸根第35页，共76页，编辑于2022年，星期六大的显色剂显色反应灵敏度高大的显色剂显色反应灵敏度高显色剂显色条件最大（nm）氨铜试剂（
29、DDTC）双环己铜草酰双腙（BCO）双硫腙pH5.79.2CCl4萃取pH8.99.6 0.1mol/L酸度CCl4萃取6204365955331.21021.31041.61045.0104Cu2+的显色剂及其配合物的的显色剂及其配合物的值值选择显色反应时应考虑的因素：选择显色反应时应考虑的因素：（1.1）灵敏度高：）灵敏度高：=104105第36页，共76页，编辑于2022年，星期六（1.2）选择性高：）选择性高：选择干扰小或易除去干扰的显色剂选择干扰小或易除去干扰的显色剂（1.3）显色剂在测定波长处无明显吸收）显色剂在测定波长处无明显吸收两种有色物最大吸收波长之差：两种有色物最大吸收波长
30、之差：=称为称为“对比度对比度”;要求要求 60nm。（1.41.4）生成的生成的有色化合物组成恒定有色化合物组成恒定 化学性质化学性质稳定可以保证至少在测定过程中吸光度基稳定可以保证至少在测定过程中吸光度基本保持不变，否则将影响吸光度测定的准确性及重现性。本保持不变，否则将影响吸光度测定的准确性及重现性。第37页，共76页，编辑于2022年，星期六(2)显色剂显色剂(2.1)无机显色剂：无机显色剂：硫氰酸盐硫氰酸盐(测测Fe,Mo,W)、钼酸铵、钼酸铵(测测P,Si,W)、过氧化氢、过氧化氢(测测Ti,V)等几种。等几种。(2.2)有机显色剂有机显色剂：种类繁多：种类繁多(偶氮类、三苯甲烷类
31、等偶氮类、三苯甲烷类等)有机显色剂中含有生色团和助色团。有机显色剂中含有生色团和助色团。生色团生色团(含不饱和键的基团含不饱和键的基团,能吸收波长大于能吸收波长大于200nm的光的光)如：如：偶氮基（偶氮基（-N=N-），羰基（），羰基（C=O），），硫羰基硫羰基（C=S），亚硝基（），亚硝基（-N=O）等。）等。助色团助色团（含有孤对电子的基团，与（含有孤对电子的基团，与生色团生色团上的不饱和键相互上的不饱和键相互作用，可以使颜色加深）如：作用，可以使颜色加深）如：胺基（胺基（-NH2、RNH-或或R2N-）、羟基（）、羟基（-OH）等）等第38页，共76页，编辑于2022年，星期六偶氮类显
32、色剂偶氮类显色剂(ON型型)：本身是有色物质，生成配合物后本身是有色物质，生成配合物后,颜色发生明显变化；颜色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。应用最广泛。如：偶氮胂如：偶氮胂（测（测Th,Zr,U）、）、PAR（测（测Ag,Hg,Ga,U）4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚三苯甲烷类三苯甲烷类(OO型螯合显色剂型螯合显色剂)：铬铬天青天青S(CAS)主要测主要测Al;pH55.8时显色时显色;mxa=530nm,=5.9104）等。等。第39页，共76页，编辑于2022年，星期六其它有机显
33、色剂其它有机显色剂丁二酮肟丁二酮肟(DMG)(NN型螯合显色剂型螯合显色剂):主要测主要测Ni4+，在在NaOH碱性中碱性中,有氧化剂有氧化剂(过硫酸铵过硫酸铵)存在时存在时,生成生成可溶性红色络合物可溶性红色络合物;mxa=470nm,=1.3104邻二氮杂菲邻二氮杂菲(Phen;1,10-二氮菲二氮菲;邻菲罗啉邻菲罗啉)(NN型螯合显色剂型螯合显色剂):主要测主要测Fe2+,pH56时生成稳定的桔时生成稳定的桔红色的红色的Fe(Phen)32+;mxa=508nm,=1.110412456378910第40页，共76页，编辑于2022年，星期六(3)显色条件的选择显色条件的选择（3.13.
34、1）显色剂用量）显色剂用量显色反应式显色反应式:M(待测物待测物)R(显色剂显色剂)=MR(有色配合物有色配合物)吸光度吸光度A与显色剂用量与显色剂用量CR的关系会出现如图所示的几种的关系会出现如图所示的几种情况情况:选择曲线选择曲线a或或b中变化平坦处。中变化平坦处。第41页，共76页，编辑于2022年，星期六（3.2）反应体系的酸度）反应体系的酸度M+HRMR+H+（显色剂显色剂）（）（有色配合物有色配合物）在相同实验条件下，分别测定不同在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件下显色溶液的吸光度。值条件下显色溶液的吸光度。（3.3）显色反应温度：）显色反应温度：实验确定，一般尽量采用在室温
35、下进行。实验确定，一般尽量采用在室温下进行。（3.4）显色时间：）显色时间：实验确定，在显色反应完全和实验确定，在显色反应完全和有色配合物有色配合物稳定时间内完成。稳定时间内完成。（3.5）溶剂：）溶剂：一般尽量采用水相测定。一般尽量采用水相测定。选图中选图中A较大且平坦区对应的较大且平坦区对应的pH范围。范围。图图10-9吸光度与吸光度与pH的关系的关系第42页，共76页，编辑于2022年，星期六（3.6）共存离子干扰的消除）共存离子干扰的消除加入掩蔽剂加入掩蔽剂选择掩蔽剂的原则是：选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不能与待测组分反应；掩蔽剂不能与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应的产
36、物不干扰待测掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应的产物不干扰待测组分的测定。组分的测定。例：例：测定测定Ti4，可加入，可加入H3PO4掩蔽剂使掩蔽剂使Fe3+(黄色黄色)成为成为Fe(PO)23-(无色无色)，消除，消除Fe3+的干扰的干扰；又如：又如：用铬天菁用铬天菁S光度法测定光度法测定Al3+时，加入抗坏血酸作掩蔽时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将剂将Fe3+还原为还原为Fe2+，消除，消除Fe3+的干扰。的干扰。选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件分离干扰离子分离干扰离子第43页，共76页，编辑于2022年，星期六10.2.3吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择（1）入射光波长的选
37、择）入射光波长的选择（2）参比溶液的选择参比溶液的选择（3）吸光度读数范围的选择与误差）吸光度读数范围的选择与误差第44页，共76页，编辑于2022年，星期六（1）入射光波长的选择）入射光波长的选择一般应该选择一般应该选择max为入为入射光波长。射光波长。但如果但如果max处有处有共存组分干扰时，共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的稍低但能避免干扰的入射光波长。入射光波长。c1c2c4c3第45页，共76页，编辑于2022年，星期六如如:显色剂与钴配合物在显色剂与钴配合物在420nm处均有最大吸收。处均有最大吸收。图图10-10 10-10 吸收曲线吸收曲线A
38、BA-钴配合物吸收曲线钴配合物吸收曲线B-显色剂的吸收曲线显色剂的吸收曲线若用此波长测定钴，若用此波长测定钴，则则未未反反应应的的显显色色剂剂会会发发生生干扰而降低测定的准确度。干扰而降低测定的准确度。因此，选择因此，选择500nm的波长测定较好，的波长测定较好，在此波长下显色剂不发生在此波长下显色剂不发生吸收，而钴配合物则有一吸收，而钴配合物则有一吸收平台。吸收平台。用用此此波波长长测测定定，灵灵敏敏度度虽虽有有所所下下降降，却却可可以以消消除除干干扰，从而提高了测定的准确度和选择性。扰，从而提高了测定的准确度和选择性。第46页，共76页，编辑于2022年，星期六测某有色物的吸收光谱如下图所
39、示，你认为选择那测某有色物的吸收光谱如下图所示，你认为选择那一种波长测定较合适？说明理由。一种波长测定较合适？说明理由。原则上选择原则上选择A-曲线上曲线上A最大最大处处a所对应的波长；所对应的波长；例：例：解：解：但但a处波长范围很窄，处波长范围很窄，A易随易随变化而产生较大误差，变化而产生较大误差，工作条件难于控制准确一致，将工作条件难于控制准确一致，将影响测定结果的精密度和准确度影响测定结果的精密度和准确度。采用采用b处波长测定则易于控制工作条件，从而减小测量处波长测定则易于控制工作条件，从而减小测量误差。误差。ab第47页，共76页，编辑于2022年，星期六（2）参比溶液的选择参比溶液
40、的选择为使测得的为使测得的A能真正反映待测溶液的吸光强度能真正反映待测溶液的吸光强度,需需要使用参比溶液。要使用参比溶液。参比溶液的选择一般有以下几种情况：参比溶液的选择一般有以下几种情况：纯溶剂（水纯溶剂（水)作参比作参比若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收时选用。有吸收，其它所加试剂均无吸收时选用。空白溶液空白溶液(不加试样的溶液不加试样的溶液)作参比作参比若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸收时选用。而试液本身无吸收时选用。第48页，共76页，编辑于2
41、022年，星期六试样溶液试样溶液(不加显色剂不加显色剂)作参比作参比若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收时选用。等无吸收时选用。将将试液中待测组分掩蔽后再加显色剂作为参试液中待测组分掩蔽后再加显色剂作为参比比若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收时选用。收时选用。另外浓度测量值的相对误差与其透光度读数另外浓度测量值的相对误差与其透光度读数T的的值也有关。值也有关。第49页，共76页，编辑于2022年，星期六（3）吸光度读数范围的选择与误差）吸光度读数范围的选择与误差在在不不同同的的吸吸光光度度(光光密密
42、度度)范范围围内内，读读数数对对测测定定带带来来的的误误差差不不同同，一一般般读读数数在在标标尺尺两两端端误误差差较较大大（参参见见标尺刻度图）。标尺刻度图）。一般在一般在T=7010(A=0.151.0)范围内，浓度范围内，浓度测量的相对误差较小。测量的相对误差较小。第50页，共76页，编辑于2022年，星期六控制适宜的吸光度控制适宜的吸光度不同的透光度读数，产生的误差大小不同：不同的透光度读数，产生的误差大小不同：A=-lgT=bc 或或 lgT=-bc 微分：微分：d(lgT)0.434d(lnT)=0.434dT/T=-bdc两式相除得：两式相除得：dc/c=(0.434/TlgT)d
43、T以有限值表示可得：以有限值表示可得：c/c=(0.434/TlgT)T(10-6)浓度测量值的相对误差（浓度测量值的相对误差（c/c）不仅与仪器的透）不仅与仪器的透光度误差光度误差T有关（一般有关（一般:0.2%2%），而且与其透），而且与其透光度读数光度读数T 的值也有关。的值也有关。第51页，共76页，编辑于2022年，星期六若若:仪器的透光度读数误差仪器的透光度读数误差T=0.5(半格读数半格读数误差误差)由图可知：由图可知：在在T=7010(A=0.151.0)范围内，范围内，浓度测量相对误差约为浓度测量相对误差约为1.42.2;最小误差为最小误差为1.4时时T=36.8%(A=0.
44、434)。图图10-11c/c-T的关系的关系(误差曲线误差曲线)第52页，共76页，编辑于2022年，星期六设：设：T=1%(1格读数误差格读数误差*)，则可绘出溶液浓度相对，则可绘出溶液浓度相对误差误差c/c与其透光度与其透光度T 的关系曲线。的关系曲线。当当T=1%，T%=2065(A=0.700.20)之间时，之间时，浓度相对误差较小。浓度相对误差较小。当当:Tmin36.8%,Amin0.434时时浓度相对误差最小为浓度相对误差最小为2.72%即即:c/c与仪器的透光度读数误差与仪器的透光度读数误差T有关。有关。在实际应用中，应参照仪器的使用说明书。在实际应用中，应参照仪器的使用说明
45、书。第53页，共76页，编辑于2022年，星期六仪器的仪器的T与与c/c关系关系Tc/c较小范围1.42.2c/c最小值T=0.5(半格读数误差)T=7010(A=0.151.0)1.4T=36.8%(A=0.434)T=1%(1格读数误差)T%=2065(A=0.700.20)2.72%Tmin36.8%（Amin0.434）第54页，共76页，编辑于2022年，星期六课堂练习课堂练习1：某显色剂与某显色剂与Co()形成有色络合物形成有色络合物,在在 max=598nm处测得吸光度处测得吸光度A为为0.58,则透射比则透射比T=？某显色剂与某显色剂与Cu()形成有色络合物形成有色络合物,在在
46、 max=540nm处测得透射比处测得透射比T=70.0%,其吸光度其吸光度A=？若使用的仪器？若使用的仪器测量误差测量误差(T)为为0.5%,上述两结果由仪器测量引起上述两结果由仪器测量引起的浓度相对误差分别为多少？的浓度相对误差分别为多少？第55页，共76页，编辑于2022年，星期六解：解：(a)A=-lgT,则则T=10-A=10-0.58=26.3%(b)A=-lgT=-lg0.70=0.155第56页，共76页，编辑于2022年，星期六10.3可见光分光光度法的应用可见光分光光度法的应用10.3.1高含量组分的测定高含量组分的测定10.3.2多组分分析多组分分析第57页，共76页，编
47、辑于2022年，星期六10.3.1高含量组分的测定高含量组分的测定（1*）微量组分的测定（）微量组分的测定（标准曲线法）标准曲线法）通常采用通常采用A-c标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。吸光光度法主要用于微量单组分和多组分含量的测吸光光度法主要用于微量单组分和多组分含量的测定，也可以用于高含量组分和痕量组分的测定、研究化定，也可以用于高含量组分和痕量组分的测定、研究化学平衡和配合物的组成等。学平衡和配合物的组成等。配制一系列不同浓度配制一系列不同浓度(c)的被测组分的标准溶液，的被测组分的标准溶液，在选定的在选定的max和最佳操作条件下，测得各自的吸光度和最佳操作条件下，测得各自的吸光
48、度(A)。第58页，共76页，编辑于2022年，星期六以以A-c 作图得一直线（标准曲线）作图得一直线（标准曲线）:在完全相同的条件在完全相同的条件下，测得试样的吸光度下，测得试样的吸光度Ax，然后从标准曲线上查得相应然后从标准曲线上查得相应的浓度的浓度cx。标准工作标准工作曲线曲线cx第59页，共76页，编辑于2022年，星期六采用标准曲线法时必须注意：采用标准曲线法时必须注意：（1）使用标准溶液浓度的范围应当使）使用标准溶液浓度的范围应当使A与与c之间保持直线之间保持直线关系。一般使关系。一般使A在在0.151.0之间为宜之间为宜，最好参照仪器的，最好参照仪器的使用说明书，以保证足够的准确
49、度。使用说明书，以保证足够的准确度。（2）须用不含被测元素的空白溶液作参比，用于仪器调）须用不含被测元素的空白溶液作参比，用于仪器调零，以便从试样的吸光度中扣除本底空白值。零，以便从试样的吸光度中扣除本底空白值。（3）所有操作条件（光源、单色器、检测器等）在整）所有操作条件（光源、单色器、检测器等）在整个分析过程中必须保持恒定。个分析过程中必须保持恒定。第60页，共76页，编辑于2022年，星期六（2）高含量组分的测定（高含量组分的测定（示差法示差法）v 普通分光光度法一般只适于测定微量组分，普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高当待测组分含量较高(或较低或较低)时，将产生较
50、大时，将产生较大的误差。需采用示差法。的误差。需采用示差法。v 示差法需要示差法需要较大的入射光强度较大的入射光强度，并采用浓度并采用浓度稍低于待测溶液浓度的稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液标准溶液作参比溶液调节调节仪器透光度为仪器透光度为100100（A=0A=0）。）。然然后后测测定定试试液液的的吸吸光光度度，该该吸吸光光度度为为相相对对吸吸光光度度A Ar r，对应的透光度为相对透光度，对应的透光度为相对透光度T Tr r。第61页，共76页，编辑于2022年，星期六测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差之差。示