9章吸光光度法.ppt

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1、第九章第九章吸光光度法吸光光度法第一第一节节 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理第二第二节节 光度光度计计及其基本部件及其基本部件第三第三节节 显显色反色反应应及及显显色条件的色条件的选择选择第四第四节节 吸光度吸光度测测量条件的量条件的选择选择第五第五节节 吸光光度法的吸光光度法的应应用用第六第六节节 紫外吸光光紫外吸光光谱谱法法简简介介基本要求基本要求(1)掌握吸光光度法的基本原理掌握吸光光度法的基本原理;掌握朗伯比耳定律和偏离比掌握朗伯比耳定律和偏离比耳定律的原因；耳定律的原因；(2)理解金属离子与显色剂发生显色反应的原理和影响显色理解金属离子与显色剂发生显色反应的原理和影响显色反应的

2、因素，掌握选择显色反应的一般原则；反应的因素，掌握选择显色反应的一般原则；(3)了解光度测量条件的选择；了解光度测量条件的选择；(4)学会分光光度法的应用。学会分光光度法的应用。分分析析化化学学化学分析化学分析 仪器分析仪器分析 电化学分析电化学分析 光分析光分析色谱分析色谱分析 发射光谱法发射光谱法光谱分析法光谱分析法吸收光谱法吸收光谱法非光谱分析法非光谱分析法拉曼光谱法拉曼光谱法等等等等 吸光光度法吸光光度法吸光光度法吸光光度法 是基于被测物质的是基于被测物质的是基于被测物质的是基于被测物质的分子分子分子分子 对对对对光光光光 具有选择吸收的特性而建具有选择吸收的特性而建具有选择吸收的特性

3、而建具有选择吸收的特性而建立的分析方法。立的分析方法。立的分析方法。立的分析方法。比色法比色法紫外分光光度法紫外分光光度法可见分光光度法可见分光光度法等等等等 化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较化学分析化学分析：常量组分常量组分(1%),Er 0.1%0.2%依据化学反应依据化学反应,使用玻璃仪器使用玻璃仪器 仪器分析仪器分析：微量组分微量组分(Ev(0.051eV)Er(0.0050.05eV)讨论：讨论：1（1 1）转动能级间的能量差）转动能级间的能量差EEr r：0.0050.0050.0500.050eVeV，跃迁产生吸收光谱位跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱

4、或分子转动光谱；于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；1（2 2）振动能级的能量差）振动能级的能量差E Ev v约为：约为：0.050.05eVeV，跃迁产生的吸收光谱位跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；于红外区，红外光谱或分子振动光谱；1（3 3）电子能级的能量差）电子能级的能量差EEe e较大较大1 12020eVeV。电子跃迁产生的吸收光谱在电子跃迁产生的吸收光谱在紫外紫外 可见光区，紫外可见光区，紫外 可见光谱或分子的电子光谱。可见光谱或分子的电子光谱。1 （4 4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级

5、间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。1 （5 5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构的信息。的信息。1 （6 6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。1.1.朗伯朗伯 比耳定律比耳定律 布格布格(BouguerBouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的

6、关系。年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A Ab b 1852 1852年比耳年比耳(Beer)Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓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。度之间也具有类似的关系。A A c c 二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯 比耳定律，其数学表达式为：比耳定律，其数学表达式为：A-lgT=lg（I0/I）=a b c 三、三、光吸收基本定律光吸收基本定律入射光入射光 I0透射光透射光 I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。应用于各种比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测量。光度法的吸收测量。A

7、-lgT=lg（I0/I）=a b c 式中式中:A：吸光度，描述溶液对光的吸收程度；吸光度，描述溶液对光的吸收程度；a：吸收系数为比例常数，单位吸收系数为比例常数，单位L g 1 cm-1；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g L1。透光度：透光度：T 取值为取值为0.0%100.0%全部吸收全部吸收T=0.0%全部透射全部透射T=100.0%入射光入射光 I0透射光透射光 I Alg（I0/I)=b c 式中：式中：摩尔吸光系数，单位摩尔吸光系数，单位Lmolcm；b：液层厚度液层厚度(光程长度光程长度)

8、，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。=Ma与与a的关系的关系：M：摩尔质量：摩尔质量摩尔吸光系数摩尔吸光系数()的讨论的讨论1）在在数数值值上上等等于于浓浓度度为为1mol/L、液液层层厚厚度度为为1cm时时该该溶溶液液在在某某一波长下的吸光度；一波长下的吸光度；2）吸吸收收物物质质在在一一定定波波长长（max）和和溶溶剂剂条条件件下下的的特特征征常常数数，可可作作为为定性鉴定的参数定性鉴定的参数 max；3）不不随随浓浓度度c和和光光程程长长度度b的的改改变变而而改改变变。在在温温度度和和波波长长等等条条件件一一定时，定时，仅与吸收物质本

9、身的性质有关，与待测物浓度无关仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；4）同同一一吸吸收收物物质质在在不不同同波波长长下下的的值值是是不不同同的的。在在最最大大吸吸收收波波长长max处处的的摩摩尔尔吸吸光光系系数数，常常以以 max表表示示。max表表明明了了该该吸吸收收物物质质最最大大限限度度的的吸吸光光能能力力，也也反反映映了了光光度度法法测测定定该该物物质质可可能能达达到到的的最最大大灵灵敏度。敏度。5）max越越大大表表明明该该物物质质的的吸吸光光能能力力越越强强，用用光光度度法法测测定定该该物物质质的灵敏度越高。的灵敏度越高。105：超高灵敏；：超高灵敏；=(610）104：高

10、灵敏；：高灵敏；2104：不灵敏。：不灵敏。Alg（I0/I)=b c 3.3.偏离朗伯偏离朗伯 比耳定律的原因比耳定律的原因 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（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯 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）：（1 1）物理性因素，即仪器的非理想引起的；）物理性因素，即仪器的非理想引起的；（2 2）化学性因素。）化学性因素。Alg（I0/I)=b c（1）物理性因素物理性因素 难以获得

11、真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。朗朗 比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯 比耳比耳定律的正或负偏离。定律的正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射光都会引非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯起对朗伯 比耳定律的偏离，最主要的是非单比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。色光作为入射光引起的偏离。非单色光作为入射光引起的偏离非单色光作为入射光引起的偏离 假设由波长为假设由波长为1和和2的两单色光的两单色光组成的

12、入射光通过浓度为组成的入射光通过浓度为c的溶液，则：的溶液，则：式中：式中：分别为分别为1、2 的入射光强度；的入射光强度；分别为分别为1、2 的透射光强度；的透射光强度；分别为分别为1、2的摩尔吸光系数；的摩尔吸光系数；1:2:复合光时：复合光时：Alg（I0/I)=b c 实际上只能测总吸光度实际上只能测总吸光度A，并不能分别测得，并不能分别测得A和和A讨论讨论:(1)(2)在实际工作中，为了避免非单色光带来的影响，一般选用峰值波长进行测定。在实际工作中，为了避免非单色光带来的影响，一般选用峰值波长进行测定。在在max处处附附近近变变化化不不大大。当当选选用用max波波长长处处的的光光作作

13、为为入入射射光光，所所引起的偏离就小，标准曲线基本成直线。引起的偏离就小，标准曲线基本成直线。(2)(2)化学性因素化学性因素 朗朗比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只假定只有在稀溶液有在稀溶液(c10 2 mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直时，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。接影响了对光的吸收。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。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。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。使吸光质

14、点的浓度发生变化，影响吸光度。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。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：CrO42-2H=Cr2O72-H2O 溶液中溶液中CrO42-、Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液液pH 对测定有重要影响。如果控制溶液在高酸度时测定，由于六价铬以对测定有重要影响。如果控制溶液在高酸度时测定，由于六价铬以Cr2O72-形式存在，就不会引起偏离。形式存在，就不会引起偏离。回顾回顾:吸光光度法吸光光度法透射光透射光 I入射光入射光 I0Alg（I0/I)=b c仪器仪器 可见

15、分光光度计可见分光光度计9.2 光度计及其基本部件光度计及其基本部件仪器仪器 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示I0I参比参比样品样品入射光入射光 I0透射光透射光 I请注意与定义比较请注意与定义比较未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用一、基本组成一、基本组成1.1.光源光源 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。度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区：钨灯作为光可见光区：钨灯作为光源，

16、其辐射波长范围在源，其辐射波长范围在3203202500 2500 nmnm。近紫外区：氢、氘灯。近紫外区：氢、氘灯。发射发射18180 0375375 nmnm的连续光谱。的连续光谱。2.2.单色器单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波长单色光将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波长单色光的光学系统。的光学系统。入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；色散元件：将复合光分解成单色光；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅棱镜或光栅；聚焦装置：

17、透镜或凹面聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色反射镜，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。棱镜棱镜光栅光栅玻璃，玻璃，350 2500 nm,石英，石英，185 4500 nm平面透射光栅，平面透射光栅，反射光栅反射光栅光路示意图光路示意图分光光度计内部光的传播途径分光光度计内部光的传播途径3.3.样品室样品室（比色皿）（比色皿）样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见在紫外区须采用石英池，可见

18、区一般用玻璃池。区一般用玻璃池。4.4.检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。或光电倍增管。5.5.结果显示记录系统结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理控制和结果处理二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型1.1.单光束单光束 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。全波段光

19、谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。2.2.双光束双光束 自动记录，快速全波段扫描。自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较于结构分析。仪器复杂，价格较高。高。3.3.双波长双波长 将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1 1、2 2)快束交替通过同一吸收池而后到快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。达检测器。产生交流信号。无需参比池。=1 12 2nmnm。两波长同时扫描即两波长同时扫描即可获得导数光谱。可获得导数光谱。单波长单

20、光束分光光度计单波长单光束分光光度计0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计比值比值光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示光束分裂器光束分裂器9.3 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择一、一、显色反应的选择显色反应的选择显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。与被显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称为显色剂。测组分化合成有色物质的试剂称为显色剂。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，当金属离子与有机显色剂

21、形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外产生很强的紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。某些元素的氧化态，如某些元素的氧化态，如Mn（）、）、Cr（）在紫外或可见光区能强烈在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。例如：钢中微量锰的测定，例如：钢中微量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测定不能直接进行光度测定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O=2 MnO4+10 SO42-16H+将将Mn2 氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4后后，在在525 nm处进行测定。处进行测定。配位显色反应配位显色反应氧化还原

22、显色反应氧化还原显色反应对显色反色反应的要求的要求*灵敏度高，一般灵敏度高，一般 104*选择性好，性好，*组成恒定，性成恒定，性质稳定。定。*显色色剂在在测定波定波长处无明无明显吸收，色差大吸收，色差大,max60 nm。*显色条件易于控制。色条件易于控制。二、显色条件的选择二、显色条件的选择1 1、显色剂用量、显色剂用量2 2、酸度、酸度 3 3、显色温度及显色时间、显色温度及显色时间4 4、溶剂、溶剂5 5、干扰的消除、干扰的消除1.1.显色剂用量显色剂用量 吸光度吸光度A A与显色剂用量与显色剂用量C CR R的关系会出现如图所示的几种情况。的关系会出现如图所示的几种情况。选择曲线变化

23、平缓处。选择曲线变化平缓处。二、显色条件的选择二、显色条件的选择Mo(SCN)32+浅红浅红Mo(SCN)5 橙红橙红Mo(SCN)6-浅红浅红Fe(SCN)n3-nb2.2.反应体系的酸度反应体系的酸度（cM、cR等条件等条件一定）一定）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pHpH值条件下显色溶液的吸光度。选择值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的pHpH范围。范围。pH1pHpH2pH3.显色温度及显色时间显色温度及显色时间实验确定实验确定T1()T2()t(min)A4.4.溶剂溶剂 一般尽量采用

24、水相测定，一般尽量采用水相测定，5.5.共存离子干扰的消除共存离子干扰的消除1.1.加入掩蔽剂加入掩蔽剂 选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。例：测定例：测定TiTi4 4，可加可加入入H H3 3POPO4 4掩蔽剂使掩蔽剂使FeFe3+3+(黄色黄色)成为成为Fe(POFe(PO)2 23-3-(无色无色)，消除，消除FeFe3+3+的干扰；又如的干扰；又如用铬天青用铬天青S S光度法测定光度法测定AlAl3+3+时，加

25、入抗坏血酸作掩蔽剂将时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将FeFe3+3+还原为还原为FeFe2+2+，消除消除FeFe3+3+的干扰。的干扰。2.2.选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件3.3.分离干扰离子分离干扰离子三、显色剂三、显色剂 无机显色剂：无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。生成的化合物不稳定、灵敏度和选择性不高生成的化合物不稳定、灵敏度和选择性不高 有机显色剂：有机显色剂：种类繁多种类繁多 生成的化合物稳定、灵敏度和选择性高生成的化合物稳定、灵敏度和选择性高 偶氮类显色剂：偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜色发生明显变化；本身

26、是有色物质，生成配合物后，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，应用最具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂广泛。偶氮胂、PARPAR等。等。三苯甲烷类：三苯甲烷类：铬天青铬天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等9.4 吸光度吸光度测量条件的选择测量条件的选择 1.选择适当的测定波长选择适当的测定波长515655钍钍-偶氮砷偶氮砷IIIA络合物络合物显色剂显色剂420500钴钴-亚硝基萘酚二磺酸亚硝基萘酚二磺酸络合物络合物无干扰无干扰 “最大吸收最大吸收”原则原则有干扰有干扰 “吸收最大干扰最小吸收最大干扰最小”原则原则A

27、 显色剂显色剂 2 2.选择合适的参比溶液选择合适的参比溶液 为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？是用来调节仪器的工作零点，从而抵消非被测组分的吸光度（如：溶剂、是用来调节仪器的工作零点，从而抵消非被测组分的吸光度（如：溶剂、比色皿、共存组分、所加试剂等），使测得的吸光度仅为被测组分的有色质比色皿、共存组分、所加试剂等），使测得的吸光度仅为被测组分的有色质点所吸收的部分。点所吸收的部分。参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则：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，用

28、纯溶剂（水无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液；作参比溶液；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，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，用用“试剂空白试剂空白”(不加试样溶液不加试样溶液)作参比溶液；作参比溶液；若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用“试样试样空白空白”(不加显色剂不加显色剂)作参比溶液；作参比溶液；若若显显色色剂剂、试试液液中中其其它它组组分分在在测测量量波波长长处处有有吸吸收收，则则可可在在试试液液中中加加入入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。

29、适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。参比液的选择参比液的选择原则：原则：扣除非待测组分的吸收扣除非待测组分的吸收以显色反应为例进行讨论以显色反应为例进行讨论M +R =M-R max试液试液 显色剂显色剂 溶剂溶剂 吸光物质吸光物质 参比液组成参比液组成无吸收无吸收无吸收无吸收光光学学透透明明溶剂溶剂基质吸收基质吸收无吸收无吸收吸收吸收不加显色剂的试液不加显色剂的试液(试样空白试样空白)无吸收无吸收吸收吸收吸收吸收显色剂显色剂(试剂空白试剂空白)基质吸收基质吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收显色剂显色剂+试液试液+待测待测组分的掩蔽剂组分的掩蔽剂若欲测若欲测 M-R 的吸收的吸收 m

30、axA（样）（样）=A（待测吸光物质）（待测吸光物质）+A（干扰）（干扰）+A（池）（池）A（参比）（参比）=A（干扰）（干扰）+A（池）（池）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：lgT=bc微分：微分：dlgT0.4343dlnT=-0.4343T-1 dT=bdc两式相除得：两式相除得：dc/c=（0.4343/TlgT）dT 以有限值表示可得：以有限值表示可得：c/c=（0.4343/TlgT）T 浓度测量值的相对误差（浓度测量值的相对误差（c/c）不仅与仪器的透光度误差不仅与仪器的透光度误差T 有关，而有关，而且与其透光度读数且与其透光度读数T

31、的值也有关。的值也有关。是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？3.3.吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择 设：设：T=0.5%，则可绘出溶液浓度相对误则可绘出溶液浓度相对误差差c/c与其透光度与其透光度T 的关系曲线。如图所示：的关系曲线。如图所示：当：当：T=0.5%，T 在在70%10%之间时，之间时，浓度相对误差较小，浓度相对误差较小，最佳读数范围最佳读数范围。可求出浓度相对误差最小时的透光度可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：为：Tmin0.368,Amin0.434 用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在用仪器测定时应尽量使溶液透光度值

32、在T%=7010%(吸光度吸光度 A=0.151.0)。可通过控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到目的。可通过控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到目的。1、调整调整c2、改变改变b4.4.提高光度测定灵敏度和选择性的途径提高光度测定灵敏度和选择性的途径(1).(1).合成新的高灵敏度有机显色剂合成新的高灵敏度有机显色剂(2).(2).采用分离富集和测定相结合采用分离富集和测定相结合(3).(3).采用三元采用三元(多元多元)配合物显色体系配合物显色体系 由一个中心金属离子与两种由一个中心金属离子与两种(或两种以上或两种以上)不同配位体形成的配合物，不同配位体形成的配合物，称为三元称

33、为三元(多元多元)配合物。配合物。多元配合物显色反应具有很高的灵敏度，一方面是因为多元配合物比多元配合物显色反应具有很高的灵敏度，一方面是因为多元配合物比其相应的二元配合物分子截面积更大；另一方面是因为第二或第三配位体其相应的二元配合物分子截面积更大；另一方面是因为第二或第三配位体的引入，可能产生配位体之间、配位体与中心金属离子间的协同作用，使的引入，可能产生配位体之间、配位体与中心金属离子间的协同作用，使共轭共轭电子的流动性和电子跃迁几率增大。电子的流动性和电子跃迁几率增大。三元配合物主要类型有：三元离子缔合物、三元混配配合物、三元三元配合物主要类型有：三元离子缔合物、三元混配配合物、三元胶

34、束胶束(增溶增溶)配合物。配合物。9.5 吸光光度法的应用吸光光度法的应用1、微量组分的测定、微量组分的测定纯物质或共存物质不干扰纯物质或共存物质不干扰微量铁的测定微量铁的测定氨基酸的测定氨基酸的测定邻二氮菲法邻二氮菲法茚三酮法茚三酮法蛋白质的测定蛋白质的测定考马斯亮蓝法考马斯亮蓝法总磷的测定总磷的测定磷钼蓝法磷钼蓝法单组分的测定单组分的测定2、多组分的测定、多组分的测定A XY 1 2根据加合性原则根据加合性原则解联立方程，可求得解联立方程，可求得Cx,Cy 为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测得。得。ACs(x)若若各各组组分分的的吸吸收收曲曲线线互

35、互不不重重叠叠，则则可可在在各各自自最最大大吸吸收收波波长长处处分分别别进进行行测测定定。这这本本质质上上与单组分测定没有区别。与单组分测定没有区别。若若各各组组分分的的吸吸收收曲曲线线互互有有重重叠叠，则则可可根根据据吸吸光光度度的的加加合合性性求求解解联联立立方方程程组组得得出出各各组组分的含量。分的含量。3、示差法、示差法方法方法常规法常规法以空白溶剂为参比以空白溶剂为参比示差法示差法以浓度为以浓度为 Cs 的标准溶液为的标准溶液为参比参比A C CxAr普普通通分分光光光光度度法法一一般般只只适适于于测测定定微微量量组组分分，当当待待测测组组分分含含量量较较高高时时，将将产产生生较较大

36、大的的误误差差。需需采采用用示示差差法法。即即提提高高入入射射光光强强度度，并并采采用用浓浓度度稍稍低低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为设：待测溶液浓度为c cx x，标准溶液浓度为标准溶液浓度为c cs s(c cs s c cx x)。则：则：Ax=b cx As=b cs Ar=x s=b(cx cs）=bc 测得的吸光度测得的吸光度Ar相当于普通法中待测溶相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差液与标准溶液的吸光度之差。示差法测得的吸光度示差法测得的吸光度Ar与与c呈直线关系。呈直线关系。由标准曲线上查得相应的由标准曲线上查

37、得相应的c值，则待测值，则待测溶液浓度溶液浓度cx：cx=cs+c 4.双波长分光光度法 不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光不需空白溶液作参比；但需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2 2处的吸光度处的吸光度A A22作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密吸收较大的复杂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。度等方面都比单波长法有所提高。A A A11 A A22 (11 22)b cb c 两波长处测得

38、的吸光度差值两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度成正比。与待测组分浓度成正比。11和和22分分别表示待测组分在别表示待测组分在1 1和和2 2处的摩尔吸光系数。处的摩尔吸光系数。4、双波长分光光度法、双波长分光光度法5、光度滴定法、光度滴定法 光度测量可用来确定滴定的终点。光度测量可用来确定滴定的终点。光度滴定通常都是用经过改装的在光路光度滴定通常都是用经过改装的在光路中可插入滴定容器的分光光度计或光电中可插入滴定容器的分光光度计或光电比色计来进行的，测定滴定过程中溶液比色计来进行的，测定滴定过程中溶液的吸光度，并绘制滴定剂体积和对应的的吸光度，并绘制滴定剂体积和对应的吸光度的曲线，根据滴

39、定曲线就可确定吸光度的曲线，根据滴定曲线就可确定滴定终点。滴定终点。6、酸碱离解常数的测定、酸碱离解常数的测定 分光光度法可用于测定酸（碱）的离解常数。分光光度法可用于测定酸（碱）的离解常数。首先配制一系列总浓度（首先配制一系列总浓度（c）相等，而相等，而pH不同的不同的HL溶液，溶液，用酸度计测定各溶液的用酸度计测定各溶液的pH值。在酸式（值。在酸式（HL）或碱式（或碱式（L-）有有最大吸收的波长处，用最大吸收的波长处，用1 1cm比色皿测定各溶液的吸光度比色皿测定各溶液的吸光度A。则则根据分布系数的关系高酸度时，测得的吸光度为低酸度时，测得的吸光度为合并以上二式得：整理得：整理得：取负对数

40、得：取负对数得：上式是光度法测定一元弱酸离解常数的基本公式上式是光度法测定一元弱酸离解常数的基本公式7、配合物组成及稳定常数的测定、配合物组成及稳定常数的测定 摩尔比法摩尔比法 应应用用分分光光光光度度法法可可以以测测定定配配合合物物的的组组成成(配配合合比比)和和稳稳定定常常数数。分分光光光光度度法是研究配合物组成和测定稳定常数的最有法是研究配合物组成和测定稳定常数的最有用的方法之一。用的方法之一。摩尔比法摩尔比法 固定金属离子浓度固定金属离子浓度CM 逐渐改变络合剂浓度逐渐改变络合剂浓度CL，不同的，不同的CL，它的吸光度，它的吸光度不同。以吸光度为纵坐标，不同。以吸光度为纵坐标，CL/C

41、M比值为横坐标作图。比值为横坐标作图。当当CL/CM n时，吸光度不再改变时，吸光度不再改变两条直线的交点对应的横坐标两条直线的交点对应的横坐标CL/CM比值为比值为n 配合物组成比为配合物组成比为 1 ：nCL/CM9.6 紫外吸收光谱法简介紫外吸收光谱法简介 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。(真空紫外真空紫外)远红外远红外中红外中红外近红外近红外可见可见近紫外近紫外远紫外远紫外10nm

42、200nm中层中层电子电子200nm 400nm价电价电子子400nm 750nm价电子价电子750 nm 2.5 m分子分子振动振动2.5 m 50 m分子分子振动振动50 m 300 m分子分子转动转动 可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3203202500 2500 nmnm。近紫外区：氢、氘灯。发射近紫外区：氢、氘灯。发射18180 0375375 nmnm的连续光谱。的连续光谱。光学材料必须是石英的。光学材料必须是石英的。有机化合物电子跃迁有机化合物电子跃迁分分子子轨轨道道理理论论：一一个个成成键键轨轨道道必必定定有有一一个个相相应应的的

43、反反键键轨轨道道。通通常常外外层层电电子子均均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。有机化合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：的结果（三种）：电子、电子、电子、电子、n电子（未成键的孤对电子）。电子（未成键的孤对电子）。外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道反键轨道)跃迁。主跃迁。主要有四种跃迁所需能量要有四种跃迁所需能量大小顺序为大小顺序为n n n n 1 1、*跃跃迁迁 它它需需要要的的能能量量

44、较较高高，一一般般发发生生在在真真空空紫紫外外光光区区。饱饱和和烃烃中中的的CC键键和和CH属属于于这这类类跃跃迁迁，例例如如甲甲烷烷的的最最大吸收波长大吸收波长 max为为135135nm。2、n*跃跃迁迁 含含杂杂原原子子（O、N、S、Cl等等）饱饱和和烃烃的的跃跃迁迁，实实现现这这类类跃跃迁迁所所需需要要的的能能量量较较高高，其其吸吸收收光光谱谱落落于于远远紫紫外外光光区区和和近近紫紫外外光光区区，如如CH3OH和和CH3NH2的的n*跃跃迁迁光光谱谱分分别别为为183183nm和和213213nm。3、*跃跃迁迁 双双键键、三三键键上上的的价价电电子子跃跃迁迁到到*，它它需需要要的的能

45、能量量低低于于*跃跃迁迁，吸吸收收峰峰一一般般处处于于近近紫紫外外光光区区，在在200 200 nm左左右右，其其特特征征是是摩摩尔尔吸吸光光系系数数大大，一一般般max 104，为为强强吸吸收收带。如乙烯（蒸气）的最大吸收波长带。如乙烯（蒸气）的最大吸收波长 max为为16165 nm。共轭烯炔中的共轭烯炔中的*跃迁的波长要更长些。跃迁的波长要更长些。4、n*跃跃迁迁 这这类类跃跃迁迁发发生生在在近近紫紫外外光光区区。它它是是简简单单的的生生色色团团如如羰羰基基、硝硝基基等等中中的的孤孤对对电电子子向向反反键键轨轨道道跃跃迁迁。其其特特点点是是谱谱带强度弱，摩尔吸光系数小，通常小于带强度弱，

46、摩尔吸光系数小，通常小于100，属于禁阻跃迁。，属于禁阻跃迁。70 共轭体系的形成使吸收移向长波方向共轭体系的形成使吸收移向长波方向 *1 1 2 2*4 4 *3 3 电子能级电子能级 乙烯乙烯 丁二烯丁二烯 随共轭体系的增长，吸收向长波方向位移，吸收强度随共轭体系的增长，吸收向长波方向位移，吸收强度也随之增大。也随之增大。CH2=CH-CH=CH2 max=217nm（21000）CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 max=258nm（35000）摩尔吸光系数：摩尔吸光系数：max10104 41 1、饱和烃及其取代衍生物、饱和烃及其取代衍生物 饱和烃类分子中只含有饱和烃类分子中只含有

47、 键，因此只能产生键，因此只能产生*跃迁，跃迁，即即 电子从成键轨道（电子从成键轨道（）跃迁到反键轨道（）跃迁到反键轨道（*）。饱和）。饱和烃的最大吸收峰一般小于烃的最大吸收峰一般小于150150nm，已超出紫外、可见分光光度已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。计的测量范围。饱和烃的取代衍生物如卤代烃，其卤素原子上存在饱和烃的取代衍生物如卤代烃，其卤素原子上存在n电子，可产生电子，可产生n*的跃迁。的跃迁。n*的能量低于的能量低于*。例如，。例如，CH3Cl、CH3Br和和CH3I的的n*跃迁分别出现在跃迁分别出现在173173、204204和和258258nm处。这些数据不仅说明氯、溴和碘

48、原子引入甲烷后，其相应的处。这些数据不仅说明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，显示了助色团的助色作用。吸收波长发生了红移，显示了助色团的助色作用。直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和（或）可见吸收光物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和（或）可见吸收光谱的良好溶剂。谱的良好溶剂。有机化合物紫外有机化合物紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱 2 2、不饱和烃及共轭烯烃、不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有在不饱和烃类分子中，除含有 键外，还含有键外，还含有 键，它键，它们可以产生们可

49、以产生*和和*两种跃迁。两种跃迁。*跃迁的能量小于跃迁的能量小于 *跃迁。例如，在乙烯分子中，跃迁。例如，在乙烯分子中，*跃迁最大吸收波长跃迁最大吸收波长为为180180nm 在在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，共轭系统的延长，*跃迁的吸收带跃迁的吸收带 将明显向长波方向移将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在动，吸收强度也随之增强。在共轭体系中，共轭体系中，*跃迁产生的跃迁产生的吸收带又称为吸收带又称为K带。带。3 3、羰基化合物、羰基化合物 羰羰基基化化合合物物含含有有 C=O基基团团。C=O基基团团主主

50、要要可可产产生生*、n*、n*三三个个吸吸收收带带，n*吸吸收收带带又又称称R带带，落落于于近近紫紫外外或或紫紫外外光光区区。醛醛、酮酮、羧羧酸酸及及羧羧酸酸的的衍衍生生物物，如如酯酯、酰酰胺胺等等，都都含含有有羰羰基基。由由于于醛醛酮酮这这类类物物质质与与羧羧酸酸及及羧羧酸酸的的衍衍生生物在结构上的差异，因此它们物在结构上的差异，因此它们n*吸收带的光区稍有不同。吸收带的光区稍有不同。羧羧酸酸及及羧羧酸酸的的衍衍生生物物虽虽然然也也有有n*吸吸收收带带，但但是是，羧羧酸酸及及羧羧酸酸的的衍衍生生物物的的羰羰基基上上的的碳碳原原子子直直接接连连结结含含有有未未共共用用电电子子对对的的助助色色团