第九章 吸光光度法
茜素
偶氮胂Ⅲ
铬变酸
二苯硫卡巴腙
8-羟基喹啉 亚硝基 R 盐
1,10-邻二氮菲 N-苯基苯氧肟酸 硫氢酸钾 1-(2-吡啶)2-萘酚
二甲基二硫代甲氨酸钠
四、多元络合物
多元络合物是由三种或三种以上的组分 所形成的络合物。目前应用较多的是由 一种金属离子与两种配位体所组成的三 元络合物,三元络合物在吸光光度分析 中应用较普遍。主要特点为; 1、稳定性强; 2、对比度和灵敏度高; 3、选择性好。
二、分光光度法及光度计
1、分光光度法:使用分光光度计进行测定 的方法。 2、与比色法比较: (1)是用仪器代替人眼进行测量,消除了 人的主观误差,提高了准确度; (2)待测溶液中有其它有色物质共存时, 可以选择适当的单色光和参比溶液来消除 干扰,因而提高选择性; (3)在分析大批试样时,使用标准曲线法 可以简化手续,加快分析速度。
博 学
善 思
第九章
吸光光度法
9—1 概述
一、吸光光度法
1、定义:基于物质对光的选择性吸收而建立 起来的分析方法。它包括比色法,可见分光光 度法及紫外分光光度法。 2、特点: (1)灵敏度高:10-5~10-6,10-7~10-8,10-10 mol·-1, L (2)准确度高:比色分析,相对误差 5~10%,分光光度法,2~5%,1~2%; (3)应用广泛:可测定几乎所有无机物和许 多有机物; (4)操作简便仪器设备易普及。
二、光的基本性质
1、光是什么:光是一种电磁波,具有波粒二像性。 λν= c ,E =hν =hc/ λ。单色光,复合光
三、物质对光的选择性吸收
1、吸收光谱的产生:
原子吸收光谱:原子外层电子选择性吸 ⑴吸收光谱 收某些波长电磁波,线光谱 分子吸收光谱:带光谱 ⑵分子振动能级:分子内部价电子运动,分子内原子 振动和分子饶其重心的转动。 ⑶分子能量:E = Ee + Ev + Er ⑷分子吸收光谱产生:分子吸收外界能量(光、电、热) 引起分子能级跃迁,从基态跃迁到激发态 Δ E= E1- E2= hν = =hc/ λ 电子跃迁能级较大,能量在1~20eV,紫外可见吸收光 谱在200~780nm
5、A 和T 的关系:
透光率 T = I /I0 A =- lgT = lg1/T = lg I0 / I =abc A =- lgT = lg1/T = lg I0 / I =εbc 百分透光率 T % = I /I0×100% A = 2.00-lgT %
6、例题
铁(Ⅱ)浓度为5.0×10-4 g· -1 的溶液,与 1, L 10-邻二氮菲反应,生成橙红色络合物。该络合物在 波长508nm,比色皿厚度为2cm时,测得A=0.19。 计算1,10-邻二氮菲铁的a及κ。 需要知两个公式 A= a b c 以及κ =Ma, 解:先求a,再求κ 已知 M (Fe)=55.85 a =A / bc = 0.19/2×5.0×10-4=190L· -1· -1 g cm κ =Ma =55.85×190=1.1×104L·mol-1·cm-1
ຫໍສະໝຸດ 2、比尔定律(Beer’s Law):
1852 Beer and Bermard发现类似定律,T 和吸光 物质的浓度有关: T=I/I0=10 -k’ c lgT=lg I/I0=-k c Beer’s Law 3、朗白比尔定律:合并上述两个定律为比尔定律 T=I/I0=10 –a b c a 是k 和k ’ 合并常数 lgT=lg I/I0=-a b c A=- lgT=lg1/T=lg I0 / I = a b c, a 是吸光系数 A是吸光度,大小取决于波长和吸光物质的性质 如果c 以摩尔浓度表示 A= κ b c, κ单位L· -1· -1,表示物质的量浓度 mol cm 为1mol·L-1,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。
3、吸收曲线:测量 某种物质对不同波长 单色光的吸收程度, 以波长为横坐标,吸 光度为纵坐标,得到 的一条吸收光谱曲线。 (1)用途: ①进行定性分析; ②进行定量分析; ③选择吸收波长; ④判断干扰情况。
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9-2 光的吸收定律
一、朗白-比尔定律
1、朗白定律(Lambert’s Law): 1729 Bougure,1760 Lambert通过实验发现 电磁能被物质吸收时,透过能量呈指数减少。假 定一辐射能通过光路后被吸收25%,再通过下 一个光路时被吸收0.75×25%, 剩56.25%,依次类推,在无 限大的光路中将吸收全部辐射能 写成指数形式 T = I / I0 = 10-k b T 称为透光率 lgT = lgI / I0= -k b Lambert’s Law
A =- lgT = lg1/T 。
8、某有色物质溶液,遵守比尔定律,当其浓度为c 时, 吸光度A = 0.30,那么当浓度为2 c 时,该溶液的吸光度A = 0.60 。
作业:P268~269 习题, 1,2,3,4,
再见!
上课了!大家安静!
9-4 显色反应及显色条件的选择
显色反应:将待测组分转变为有色化合物的反应。 显色剂:与待测组分形成有色化合物的试剂。
5、溶剂:降低有色化合物离解度,增加灵敏度 如在Fe(SCN)3的溶液中加入与水混溶的有机试剂 (如丙酮),由于降低了Fe(SCN)3的解离度而使颜 色加深,提高了测定灵敏度。 6、干扰及其消除: (1)控制溶液酸度; (2)加入络合掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂; (3)利用氧化还原反应改变离子的状态; (4)选择适当的波长,要求吸收大,干扰小; (5)选择合适的参比溶液; (6)采用适当的预先分离的方法。
光栅的分辨率比棱镜大, 可用的波长范围也较宽。
(3)比色皿:也称吸收池,长方体,两面透明, 有玻璃和石英玻璃两种,规格有0.5,1.0,2.0, 5.0cm等; (4)检测器:检测器的作用是接受从吸收池发出 的透射光并转换成电信号进行测量。分为光电池、 光电管、光电倍增管和光电二极管阵列。
显示装置: 检流计,数显, 记录仪,CRT。
二.偏离比尔定律的原因
1、非单色光引起的偏离 严格地说,比尔定律只适用 于单色光。 溶液a和b,ca>cb,入射光 为λ2~λ3一段复合光,简化 为λ1 λ2的复合光 。从图, 表看出: 吸光度产生负误差,浓度越 高,误差越大。 结论:用单色光纯度高仪器; 选最大吸收波长测定;用适 当低的浓度测定。
练习题
1、人眼能感觉到的光称为可见光,其波长范 围是 A。400~780nm B。200~320nm C。200~780nm D。200~1000nm 答案: A 2 、符合比尔定律的一有色溶液,当其浓度增 大时,最大吸收波长和吸光度分别是 A。不变,增加 B。不变,减少 C。增加,不变 D。减少,不变 答案: A
三、显色剂
1、无机显色剂: 应用不多,因其生成络合物不稳定,灵敏 度选择性也不高。 目前有使用价值的主要有; 硫氰酸盐:测定Fe3+、Mo(Ⅵ)、W(Ⅴ)、 Nb5+等。 钼酸铵:测定P、Si、W等。 过氧化氢:测定V5+、Ti4+等
2、有机显色剂:
⑴特点:有机显色剂大多能与金属离子生成极其稳定的 螯合物,具有特征颜色,其选择性,灵敏度均高。不少 螯合物易溶于有机溶剂,可以进行萃取比色。 有机显色剂多是含有生色团和助色团的化合物。 ⑵生色团:含有不饱和键的基团,如-N=N-,>C=C<, -N=O, >C=O, > C=S、醌基等。 ⑶助色团:某些含有孤对电子的基团,它们与生色团上 的不饱和键相互作用,影响其吸收,使颜色加深(红移)。 如-OH, -RH, -NH2, -NHR, -SH, -Cl, -Br, -I等。 ⑷类型: ①偶氮类:偶氮胂Ⅲ,偶氮氯膦,PAR等; ②三苯甲烷类:铬天青S,二甲酚橙,结晶紫等; ③其它型:OO,NN,含S型等。
图9-8 复合光对比尔定律的影响
2、介质不均匀引起的偏离:胶体、乳浊液或悬 浮物质液吸收、散射; 3、由于溶液本身的化学反应引起的偏离:物质 的解离、缔合、形成化合物或互异构;
HA H++ACr2O72- +H2O 2H+ + 2CrO42-
9-3 目视比色法及光度计的基本部件
一、目视比色法
1、定义:用眼睛比较溶液颜色深浅以测 定物质含量的方法。 2、测定方法:标准系列法。 3、优点:设备简单,操作方便,不要求 严格遵守比尔定律。 4、用途:用在要求不高的常规分析中。 5、缺点:准确度不高,标准系列制作麻 烦,容易受干扰。
二、显色条件的选择
1、显色剂的用量:
M
待测组分
+ R
显色剂
MR
有色配合物
2、溶液的酸度: M + HR MR + H+
显然,增大酸度对显色 反应不利。 ⑴影响显色剂浓度和颜色; ⑵影响Mn+的存在状态;
⑶影响配合物的组成。
3、显色温度的选择: 一般在室温,有时需加热,通过实验确定
4、显色反应时间:制作吸光度-时间曲线
9 - 5 吸光度测量条件的选择
一、入射光波长的选择
1、原则:“吸收最大,干扰最小”,κ大, A变化小的区域。
选520nm进行测定
二、参比溶液的选择
1、 蒸馏水:试液、显色剂均无色时,用蒸 馏水作参比; 2、试剂空白:显色剂有色时,用不加试样溶 液的试剂空白作参比; 3、试液空白:试液中有其它有色离子时,用 不加显色剂的被测液作参比; 4、褪色空白:显色剂和试液均有色时,加一 掩蔽剂掩蔽被测组分,以此溶液作参比; 5、不显色空白:改变加入试剂的顺序,使被 测组分不发生显色反应,以此溶液作参比。
一、显色反应的选择:
1、显色反应的类型:配位反应和氧化还原反应。 2、对显色反应的要求: ⑴灵敏度足够高:κ>105 超高灵敏,κ=(6~10)104 高灵敏,κ=(2~6)104中等,κ<2×104不灵敏 ⑵显色剂在测定波长处无明显吸收,试剂空白小。 对比度:两有色物质最大吸收波长之差 Δλ=|λMAXMR-λMAXR|≥60nm ⑶有色化合物组成及化学性质稳定以及选择性好干扰小。