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1、 吸光光度法吸光光度法1教学要求光光的的基基本本性性质质及及在在分分析析化化学学中中的的应应用用;可可见见光吸取光谱的产生及特征。光吸取光谱的产生及特征。吸光光度法的基本原理。吸光光度法的基本原理。比色和分光光度法仪器的原理、构造。比色和分光光度法仪器的原理、构造。显色反应及影响因素。显色反应及影响因素。光度法测量误差及测量条件的选择。光度法测量误差及测量条件的选择。吸光光度法在定量分析中的应用。吸光光度法在定量分析中的应用。2参考书目参考书目武汉高校武汉高校 分析化学分析化学 第三版第三版 高等教化出版社高等教化出版社彭崇慧等彭崇慧等 定量分析化学简明教程定量分析化学简明教程 第第2版版 北
2、京高北京高校出版社校出版社高华寿等高华寿等 化学平衡与滴定分析化学平衡与滴定分析 高等教化出版社高等教化出版社张锡瑜等张锡瑜等 化学分析原理化学分析原理 科学出版社科学出版社林邦林邦A著分析化学中的络合作用著分析化学中的络合作用 戴明译戴明译 高等教化高等教化出版社出版社林树昌林树昌 胡乃非胡乃非 分析化学（化学分析部分）高等分析化学（化学分析部分）高等教化出版社等等教化出版社等等3 基于被测物质的分子对光具有选择吸取的特性而建基于被测物质的分子对光具有选择吸取的特性而建立的分析方法。立的分析方法。包括比色法、可见及紫外分光光度法、红外光谱法包括比色法、可见及紫外分光光度法、红外光谱法等。等。
3、一一.定义定义二二.特点特点(1)灵敏度高：检测下限灵敏度高：检测下限10-510-6 mol/L,微量组分微量组分(2)精确度高：相对误差精确度高：相对误差25%(3)应用广泛：测多数无机物和很多有机物应用广泛：测多数无机物和很多有机物(4)操作简便，快速，仪器设备易普及操作简便，快速，仪器设备易普及第一节第一节 吸光光度法概述吸光光度法概述4其次节其次节 吸光光度分析基本原理吸光光度分析基本原理一、物质的颜色和对光的选择性吸取一、物质的颜色和对光的选择性吸取 1 1光的基本性质光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。光是一种电磁波，具有波粒二象性。波动性：波动性：=c =c ；s=1/
4、s=1/=/c/c粒子性：粒子性：光的能量不是匀整连续分布的光的能量不是匀整连续分布的,而是集而是集中在光子上中在光子上.E=h E=h =h c =h c/（h=6.626 10-34 h=6.626 10-34 J S)J S)5 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光波长波长/nm400430430480480500500560560590590620620760颜色颜色紫色紫色蓝色蓝色青色青色绿色绿色黄色黄色橙色橙色红色红色62.吸取光谱
5、产生的原理吸取光谱产生的原理*吸取光谱是物质对不同波长的光具吸取光谱是物质对不同波长的光具有选择性吸取作用而产生的。有选择性吸取作用而产生的。*分为：原子吸取光谱和分子吸取光分为：原子吸取光谱和分子吸取光谱。谱。l1l2l3l4SunlightSunlight Atmosphere AtmosphereSunSun(1)原子吸取光谱原子吸取光谱 由原子外层电子选由原子外层电子选择性地吸取某些波择性地吸取某些波长的电磁波而引起长的电磁波而引起线状光谱。线状光谱。7分子具有三种不同能级：分子具有三种不同能级：电子能级电子能级振动能级振动能级转动能级转动能级 (2)分子吸取光谱 带状光谱 电子能级跃
6、迁电子能级跃迁:产生产生紫外及可见吸取光谱。紫外及可见吸取光谱。分子振动能级和转动分子振动能级和转动能级的跃迁能级的跃迁:产生红外产生红外吸取光谱。吸取光谱。8吸取光谱吸取光谱原子内电子跃迁原子内电子跃迁原子内电子跃迁原子内电子跃迁S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S0h A h h h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱线状光谱线状光谱线状光谱线状光谱 A9(3)物质对光的选择吸取物质对光的选择吸取 E=E2-E1=h 物质的电子结构不同，所能吸取光的波长也不同，物质的电子结构不同，所能吸取光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸取基础。这就构成了物质对光的选择吸取基础
7、。例：例：A 物质物质B 物质物质同理，得：同理，得：1 eV=1.6 10-19 J10*单色光：具同一波长的光。单色光：具同一波长的光。*复合光：由不同波长的光组成的光。复合光：由不同波长的光组成的光。*紫外光：波长紫外光：波长200400 nm。*可见光：人眼能感觉到的光，波长可见光：人眼能感觉到的光，波长400750 nm。由红、橙、黄、绿、青、。由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按确定比例混合而成。蓝、紫等各种色光按确定比例混合而成。*波段：各种色光的波长范围。波段：各种色光的波长范围。*互补色光：两种颜色的光按确定比例混合，互补色光：两种颜色的光按确定比例混合，得到白光，这两种
8、颜色的光称为互补色光。得到白光，这两种颜色的光称为互补色光。3.基本概念基本概念114、物质的颜色、物质的颜色 物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸取作用而产生的。性吸取作用而产生的。物质吸取黄光，透过蓝光，物质吸取黄光，透过蓝光，显蓝色。显蓝色。物质吸取蓝光，透过黄光。物质吸取蓝光，透过黄光。显蓝色。显蓝色。互补光互补光:蓝光和黄光蓝光和黄光125.光吸取曲线（1）同一种物质对不同波长光的吸光度）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸取吸光度最大处对应的波长称为最大吸取波长波长max。Amax13(a)(
9、b)(c)(d)220 240 260 280 nm A0000(a)联苯（己烷溶剂）；联苯（己烷溶剂）；(b)苯（己烷溶剂）；苯（己烷溶剂）；(c)苯蒸汽；苯蒸汽；(d)Na蒸汽。蒸汽。（2）不同物质，吸取曲）不同物质，吸取曲线不同。作为物质定性分线不同。作为物质定性分析的依据之一。析的依据之一。14(3)不同浓度的同一种不同浓度的同一种物质，其吸取曲线形态物质，其吸取曲线形态相像相像,max不变。不变。(4)不同浓度的同一种物不同浓度的同一种物质，在任一波长下吸光质，在任一波长下吸光度度 A 有差异，但在有差异，但在max处吸光度处吸光度A 的差异最大，的差异最大，即在即在max处处A随浓
10、度变随浓度变更的幅度最大。测定最更的幅度最大。测定最灵敏。此特性可作为物灵敏。此特性可作为物质定量分析的依据。质定量分析的依据。15定性分析与定量分析的基础定性分析与定量分析的基础定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择物质对光的选择吸取吸取在确定的试验条在确定的试验条件下，物质对光件下，物质对光的吸取与物质的的吸取与物质的浓度成正比。浓度成正比。ABA A c增增大大161)1)透光度透光度(透光率透光率,透射比透射比)T 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=I t /I0 （T：01）描述入射光被溶液吸取的程度描述入射光被溶液吸取的程度 A lg（
11、I0/It)2)2)吸光度吸光度 A A1.1.基本概念基本概念吸光度吸光度A与透光度与透光度T 的关系的关系:A=-lgT二、光的吸取定律二、光的吸取定律I0IaIt溶液溶液17 2.2.朗伯朗伯-比耳定律比耳定律 17601760年朗伯年朗伯(Lambert J H):(Lambert J H):A Ab b 1852 1852年比耳年比耳(Beer A):(Beer A):A Ac c 朗伯朗伯-比耳定律比耳定律:一束一束平行单色光平行单色光通过有色溶液，溶液通过有色溶液，溶液的的吸光度吸光度与溶液的与溶液的浓度浓度和和厚度厚度成正比成正比.A lg（I0/It)=Kb c K：与吸光物
12、质性质、入射光波长及温度等因素有关与吸光物质性质、入射光波长及温度等因素有关朗伯朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。依据。18 Alg（I0/It)=b c A：吸光度；描述溶液对光的吸取程度；b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位；c：溶液的物质的量浓度，单位molL；：摩尔吸取系数，单位Lmolcm；朗伯朗伯-比耳定律数学表达式比耳定律数学表达式 ：浓度为浓度为1 mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm的溶液在某一的溶液在某一波长下的吸光度。波长下的吸光度。193 3、摩尔吸取系数、摩尔吸取系数（1 1）吸取物质在确定波长和
13、温度条件下的特征常数；）吸取物质在确定波长和温度条件下的特征常数；（2 2）不随浓度）不随浓度c c 和光程长度和光程长度b b 的变更而变更；的变更而变更；（3 3）可作为定性鉴定的参数；）可作为定性鉴定的参数；（4 4）同一吸取物质在不同波长下的）同一吸取物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸取值是不同的。在最大吸取波长波长maxmax处的摩尔吸取系数，常以处的摩尔吸取系数，常以maxmax表示。表示。maxmax表明白该表明白该吸取物质最大限度的吸光实力，也反映了光度法测定该物质可能吸取物质最大限度的吸光实力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。达到的最大灵敏度。（5 5）ma
14、xmax越大表明该物质的吸光实力越强，用光度法测定该物越大表明该物质的吸光实力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。质的灵敏度越高。105 105：超高灵敏；：超高灵敏；=(6 =(61010）104 104：高灵敏；：高灵敏；2104 0.8时，稀释后测量；时，稀释后测量；A0.8时，选择光程小的吸取池；时，选择光程小的吸取池；A0.2时，选择光程大的吸取池。时，选择光程大的吸取池。45透射比很小或很大时，浓度测量误差都较大。透射比很小或很大时，浓度测量误差都较大。待测溶液的透射比待测溶液的透射比T在在15%65%之间，或之间，或使吸光度使吸光度A在在0.20.8之间，才能保证测量之间，才能
15、保证测量的相对误差较小。的相对误差较小。当当A=0.434(或透射比或透射比T=36.8%)时，测量时，测量的相对误差最小。的相对误差最小。46四、四、参比溶液的选择参比溶液的选择消退由吸取池壁及溶剂对入射光的反射和吸取带来消退由吸取池壁及溶剂对入射光的反射和吸取带来的误差，扣除干扰的影响。的误差，扣除干扰的影响。参比溶液选择：参比溶液选择：a 试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。b 显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子，显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。用不加显色剂的被测试液作参比溶液。c 显色剂有颜色，可
16、选择不加试样溶液的试剂空白显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液。作参比溶液。47d 显色剂和试液均有颜色，可将一份试液显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，这样就可以消退显色剂和为参比溶液，这样就可以消退显色剂和一些共存组分的干扰。一些共存组分的干扰。e 变更加入试剂的依次，使被测组分不发变更加入试剂的依次，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液生显色反应
17、，可以此溶液作为参比溶液消退干扰。消退干扰。48五、五、测量方法：标准曲线法测量方法：标准曲线法定量依据定量依据:A=e ebc具体方法具体方法:在选择的试验条件下在选择的试验条件下,分别测分别测量一系列不同含量的标准溶液量一系列不同含量的标准溶液的的A;作标准曲线作标准曲线A-c;测量待测溶液的测量待测溶液的Ax;在标准曲线上查到与之相对应在标准曲线上查到与之相对应的被测物质的含量的被测物质的含量cx。cAAxcxc1c2c3c4c5A1A2A3A4A549第六节第六节 其他吸光光度法及吸光光度法的应用其他吸光光度法及吸光光度法的应用1.示差吸光光度法示差吸光光度法2.双波长吸光光度法双波长
18、吸光光度法3.弱酸和弱碱解离常数的测定弱酸和弱碱解离常数的测定4.络合物组成的测定络合物组成的测定501.1.示差吸光光度法示差吸光光度法待测组分浓度过高或过低，吸光度超出待测组分浓度过高或过低，吸光度超出了精确测定的读数范围。了精确测定的读数范围。分类：高浓度示差吸光光度法、低浓度分类：高浓度示差吸光光度法、低浓度示差吸光光度法、精密示差吸光光度法示差吸光光度法、精密示差吸光光度法51（1）原理）原理 参参比比溶溶液液：比比待待测测溶溶液液浓浓度度稍稍低的标准溶液低的标准溶液吸光度差与浓度差成正比吸光度差与浓度差成正比把空白溶液作为参比的稀溶液的标准曲线作为把空白溶液作为参比的稀溶液的标准曲
19、线作为A和和c的的标准曲线标准曲线;依据测得的依据测得的A求出相应的求出相应的c值值;从从cx=co+c可求出待测试液的浓度。可求出待测试液的浓度。AccxAx52 一般法：一般法：c0:T=10%；cx:T=5%示差法：示差法：参比参比:c0，c0:T=100%标尺扩展标尺扩展10倍倍 cx:T=50%（2）示差吸光光度法的误差）示差吸光光度法的误差532.双波长吸光光度法双波长吸光光度法（1）原理）原理使两束不同波长的单色光使两束不同波长的单色光(1和和2)交替地交替地照射同一吸取池，测量并记录两者吸光度照射同一吸取池，测量并记录两者吸光度的差值的差值(A1-A2)。从分析波长的信号中扣除
20、来自参比波长的信从分析波长的信号中扣除来自参比波长的信号，消退各种干扰，得待测组分的含量。号，消退各种干扰，得待测组分的含量。54定量依据定量依据:A与与c成正比成正比只用一个吸取池只用一个吸取池,不需空白溶液作参比；不需空白溶液作参比；须要两个单色器获得两束单色光须要两个单色器获得两束单色光(1(1和和2)2)；以参比波长以参比波长22处的吸光度处的吸光度A2A2作为参比，来消退干扰。作为参比，来消退干扰。在分析浑浊或背景吸取较大的困难试样时显示出很大的优越性。在分析浑浊或背景吸取较大的困难试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。灵敏度、选择性、测量精
21、密度等方面都比单波长法有所提高。55（2）双波长吸光光度法的应用）双波长吸光光度法的应用*单组分的测定单组分的测定：以络合物吸取峰作测量波长，以络合物吸取峰作测量波长，参比波长：等吸取点的波长参比波长：等吸取点的波长;有色络合物吸有色络合物吸取曲线下端的某一波长；显色剂的吸取峰的取曲线下端的某一波长；显色剂的吸取峰的波长。波长。*两组分共存时的分别测定两组分共存时的分别测定：两组分的吸取曲线相互重叠两组分的吸取曲线相互重叠56以两组分以两组分x x和和y y的双波长法测定为例：的双波长法测定为例：设：设：x x为待测组分，为待测组分，y y为干扰组分为干扰组分X X在在1 1和和2 2的吸光度
22、差为的吸光度差为:Axy y在在1 1和和2 2的吸光度差为的吸光度差为:Ay则该体系的总吸光度差则该体系的总吸光度差Ax+y=A x+A y 57测量波长测量波长1 1 、参比波长参比波长2 2的基本要求：的基本要求：选定的波长选定的波长1 1和和2 2处处,干扰组分干扰组分具有相同吸光度，具有相同吸光度，Ay=y=A y y11 A y y22=0=0Ax+y=x+y=A x+A y=A x=(x=(x1x1x2x2)bcbcx x吸光度差吸光度差A与待测组分与待测组分x x的浓度成正比，与干扰组分的浓度成正比，与干扰组分y y无关。无关。作图法选择符合上述两个作图法选择符合上述两个条件的波长组合条件的波长组合。在选定的两个波长在选定的两个波长1 1和和2 2处处,待测组分待测组分的吸光度应的吸光度应具有足够大的差值。具有足够大的差值。58当选择当选择2为测量波长，三为测量波长，三氯苯酚在此波特长也有氯苯酚在此波特长也有较大吸取，产生干扰。较大吸取，产生干扰。选择波长选择波长1或或1（等吸（等吸取点）作为参比波长，取点）作为参比波长，则可以消退三氯苯酚对则可以消退三氯苯酚对苯酚测定的干扰。苯酚测定的干扰。例：测定苯酚例：测定苯酚(X)与与2，4，6-三氯苯酚三氯苯酚(Y)混合物混合物中的苯酚中的苯酚59