分析化學(xué)第五版課件第八章方法分類和比較10-5~10-6mol?L-110-5~10-8mol?L-1比色分析法分光光度法測定下限相對誤差5%~10%2%~5%適用于分析半微量和微量得物質(zhì)一、概述方法得評價適用面廣快速、簡便分析有色、無色、淺色物溶液狀態(tài)、均質(zhì)固態(tài)樣品靈敏度高:濃度下限達(dá)10-5~10-6mol·L-1準(zhǔn)確度高:相對誤差通常為2~5％,顯色比色一、概述用于化學(xué)平衡等得研究二、吸光光度法得基本原理1、可見光與顏色陽光棱鏡連續(xù)光譜物質(zhì)不連續(xù)光譜由兩種或兩種以上波長的光所組成復(fù)合光可見光區(qū)得劃分:400450500550600650760λ/nm互補光得對應(yīng)關(guān)系光得互補:藍(lán)

黃二、吸光光度法得基本原理物質(zhì)得顏色吸收光顏色波長范圍(nm)黃綠黃橙紅紫紅紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠綠黃綠黃橙紅400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-750互補色二、吸光光度法得基本原理光譜示意表觀現(xiàn)象示意2、物質(zhì)對光得選擇性吸收二、吸光光度法得基本原理物質(zhì)得顏色與光得關(guān)系復(fù)合光完全吸收完全透過吸收黃色光復(fù)合光KMnO4得顏色及吸收光譜二、吸光光度法得基本原理9大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流(3)同一物質(zhì)c不同時吸收曲線不同,λmax不變;(4)λmax有特征性,可作為定性依據(jù)。(1)同一物質(zhì)對不同波長光得吸收程度不同;(2)每種物質(zhì)都有一個最大吸收波長(λmax);信息:物質(zhì)對光得選擇性吸收及吸收曲線A

c1c2λmax二、吸光光度法得基本原理3、光吸收定律Beer-Lanbert定律Lanbert定律:λ,c,T一定A∝光程距離(b)A∝物質(zhì)得濃度c-dI∝Idb-dI=k1Idb吸光度二、吸光光度法得基本原理λ,b,T一定bBeer定律:Beer-Lanbert定律——光吸收定律A——吸光度Io——入射光強度a——吸光系數(shù)I——透射光強度b——光程距離c——濃度當(dāng)一束平行單色光通過溶液時,溶液得吸光度A與溶液得c和b成正比。A∝cb當(dāng)b一定時,A∝c,可以定量二、吸光光度法得基本原理吸收光,A,物質(zhì)濃度。注意:(1)物質(zhì)不吸光,I=Io,A=0物質(zhì)吸收部分光,I＜Io,A＞0(2)A具有加和性,A總=A1+A2+……+An(3)入射光得λ:可見光,紫外光,紅外光(4)光吸收定律得應(yīng)用條件稀溶液入射光為單色光二、吸光光度法得基本原理(5)也可以用透射光強度(透射率T%)表示T%得含義:物質(zhì)不吸收光I=Io,T%

=100%物質(zhì)吸收部分光,I＜Io,T%＜100%T%,物質(zhì)得濃度。二、吸光光度法得基本原理二、吸光光度法得基本原理A、T%和c得關(guān)系A(chǔ)

、T%

、c。(6)吸光系數(shù)得二種表示形式濃度為1g·L-1得溶液,在某波長時,用1cm得比色皿,所測得得吸光度濃度為1mol·L-1得溶液,在某波長時,用1cm得比色皿,所測得得吸光度吸光系數(shù)a摩爾吸光系數(shù)

意義單位L/g·cmL/mol·cmA=abcA=

bc二、吸光光度法得基本原理(1)

在數(shù)值上等于c=1mol·L-1、b=1cm時該溶液在某一波長下得吸光度。就是吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑下得特征常數(shù)。(2)不隨c和b得改變而改變。在溫度和波長等條件一定時,

僅與吸收物質(zhì)本身得性質(zhì)有關(guān),故

可作為定性鑒定得參數(shù)。摩爾吸收系數(shù)κ得討論二、吸光光度法得基本原理(3)

就是物質(zhì)得吸光能力得度量。同一吸收物質(zhì)在不同波長下得

值不同。在λmax處得

max表明了吸收物質(zhì)最大限度得吸光能力,反映了測定可能達(dá)到得最大靈敏度。

(4)

max越大表明該物質(zhì)得吸光能力越強,用光度法測定該物質(zhì)得靈敏度越高。

>105:超高靈敏;

=(6~10)×104:高靈敏;

=104~103:中等靈敏;

<103:不靈敏。二、吸光光度法得基本原理例:已知含[Fe2+]=500μg/L得溶液,當(dāng)用鄰二氮雜菲為顯色劑測定鐵時,用2cm比色皿,在波長508nm處測得吸光度A為0、19。請計算鐵得摩爾吸光系數(shù)。解:二、吸光光度法得基本原理步驟配制一組濃度系列得標(biāo)準(zhǔn)溶液(ci)儀器測量一組相應(yīng)得吸光度值(Ai)制圖(ci為橫坐標(biāo),

Ai為縱坐標(biāo))工作曲線(1)(2)配制樣品儀器測量相同條件Axcx查圖得出cxAc·····Ax二、吸光光度法得基本原理4、吸光度測定方法5、偏離Beer-Lanbert定律得原因出現(xiàn)得現(xiàn)象:Ac產(chǎn)生原因:1)單色光不純在高濃度端,工作曲線呈彎曲狀。A與c偏離線性現(xiàn)有儀器無法獲得純單色光,只能獲得小范圍得復(fù)合光。二、吸光光度法得基本原理按光吸收定律:IoIo1Io2I1I2I試樣

若入射光包含λ1和λ2二種波長光,當(dāng)照射試樣后二、吸光光度法得基本原理討論:當(dāng)為純單色光時,A總=κλ1bc當(dāng)單色光不純時,λ1=λ2κλ1=κλ2A總∝c線性破壞結(jié)論:單色光純度越差,線性越差λ1=λ2κλ1=κλ2二、吸光光度法得基本原理

2

1

A1

A2例

1=

2但A1》A2

0減少單色光不純引起偏差方法———在

max處測量在

max處單色光不純但

κ2=0測量誤差較小二、吸光光度法得基本原理2)溶液本身引起得偏差(1)若溶液濃度＞0、01mol·L-1時,粒子間得相互作用(2)溶液以膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)存在時,有反射、散射作用二、吸光光度法得基本原理例:(橙色)(黃色)λmax=450nmA總包括離解、締合、生成新物質(zhì)、形成異構(gòu)體使原物質(zhì)濃度改變吸光度值變化產(chǎn)生偏離pH,平衡移,(3)溶液內(nèi)部得化學(xué)變化二、吸光光度法得基本原理分光光度法:儀器—分光光度計基本組成:光源單色器樣品室顯示器檢測器三、儀器和方法＊光源(鎢燈、氫燈、氘燈)能發(fā)射紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)得連續(xù)光譜;足夠得輻射強度、穩(wěn)定性較好、使用壽命較長基本要求:常用得光源:可見光區(qū):鎢燈(輻射波長為320nm~2500nm)紫外區(qū):氫燈、氘燈(輻射波長為185nm~400nm)三、儀器和方法＊單色器作用:將光源發(fā)射得復(fù)合光分解成單色光得光學(xué)系統(tǒng)(棱鏡或光柵)三、儀器和方法組成:棱鏡或光柵等色散元件及狹縫和透鏡等棱鏡分光三、儀器和方法入射狹縫:光源得光由此進(jìn)入單色器準(zhǔn)光裝置:透鏡或反射鏡使入射光成為平行光束聚焦裝置:將分光后得單色光聚焦至出口狹縫(透鏡或凹面鏡)色散元件:將復(fù)合光分解成單色光光柵分光原理三、儀器和方法

利用不同波長入射光產(chǎn)生干涉條紋得衍射角不同而將復(fù)合光分成單色光。＊樣品室用于放置各種類型得吸收池(比色皿)和相應(yīng)得池架附件三、儀器和方法比色皿厚度:0、5,1,2,3,…cm比色皿:石英池和玻璃池＊檢測器作用:通過光電效應(yīng),使透過吸收池得光信號變成可測得電信號得裝置。(光電管或光電倍增管)三、儀器和方法要求:對測定波長范圍內(nèi)得光有快速、靈敏得響應(yīng),產(chǎn)生得光電流應(yīng)與照射于檢測器上得光強度成正比。(1)光電管(2)光電二極管陣列(1)光電管三、儀器和方法涂光敏材料光照光敏材料產(chǎn)生電子產(chǎn)生電流電壓光強度大電流大(2)光電二極管陣列三、儀器和方法電容器充電電容器放電光照射再次充電測量周期電容器充電得電量

每個二極管檢測到得光子數(shù)目成正比

光子數(shù)與光強度成正比。通過測量整個波長范圍內(nèi)光強得變化就可得到吸收光譜。＊顯示器由檢流計、數(shù)字顯示、微機組成得自動控制和結(jié)果處理系統(tǒng)三、儀器和方法四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇1、顯色劑作用2、顯色反應(yīng)得選擇3、影響顯色反應(yīng)得因素4、顯色劑得分類1、作用無色或淺色試樣有色物+顯色劑比色顯色反應(yīng)配合反應(yīng)氧化還原反應(yīng)縮合反應(yīng)重氮化—偶氮化反應(yīng)四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇2、顯色反應(yīng)得選擇靈敏度高κ=104－105(2)選擇性好(3)有色物組成恒定,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(4)顯色劑在測定波長處無明顯吸收對比度=λmax有色物-λmax顯色劑＞60nm四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇3、影響顯色反應(yīng)得因素(1)顯色劑用量根據(jù)吸光度A與顯色劑濃度cR得關(guān)系來確定cR選擇——引起A變化最小處得cR(即曲線平坦處)M+RMR四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇例：Fe(ssal)+

紫紅色pH=1.8~2.5pH=4~8Fe(ssal)-2橙紅色pH=8~11.5Fe(ssal)33-

黃色顯色時間和溫度由實驗得出溶劑一般選擇水作溶劑(2)顯色溶液得pH值測定不同pH值下,顯色溶液得吸光度A,以A為縱坐標(biāo),pH為橫坐標(biāo),制圖。選擇曲線平坦處pH四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇(3)共存離子得干擾可能存在得幾種情況:本身有顏色

與顯色劑反應(yīng)生成有色物消除得方法:*加掩蔽劑(掩蔽劑不與被測離子反應(yīng),本身及反應(yīng)產(chǎn)物不影響測定)*選擇合適得顯色反應(yīng)條件*分離干擾離子與顯色劑與被測物生成更穩(wěn)定的有色物共存離子四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇顯色劑得種類:無機顯色劑過氧化氫鉬酸銨硫氰酸鹽等有機顯色劑生色基團(tuán):偶氮基、硫羰基、亞硝基等助色基團(tuán):含胺基、羥基等

四、顯色反應(yīng)和顯色條件得選擇1、入射光波長得選擇2、參比溶液得選擇3、讀數(shù)范圍得選擇五、測量條件得選擇1、入射光波長得選擇:一般選擇最大吸收波長λmax若有干擾按實際情況而定波長選擇適當(dāng),可提高靈敏度和準(zhǔn)確性原則:吸收最大,干擾最小五、測量條件得選擇2、參比溶液得選擇(在測定波長處)溶劑空白試樣空白試劑空白試樣+掩蔽劑+顯色劑無色無色無色有色無色無色無色略有略有試樣顯色劑其他試劑參比溶液有色有色其他組分有色五、測量條件得選擇選擇得原則選擇得意義:扣除非待測組分得吸收,可獲得被測定溶液真實得吸光度。3、讀數(shù)范圍得選擇選擇得原因:因為吸光度(透光度)刻度時得誤差(A得標(biāo)尺就是對數(shù)標(biāo)尺,刻度不均勻)?！拢é蔮c）濃度相對誤差透光度讀數(shù)絕對誤差五、測量條件得選擇結(jié)論:T%=10%~70%(A=1、0~0、15)不同透光度得相對誤差(ΔT=1％)T%T%T%9520.8603.3203.29010.7502.9104