第10章 吸光光度法ppt课件.ppt
第10章 吸光光度法,10.1 概述10.2 吸光光度法基本原理10.3 分光光度计10.4 显色反应及影响因素10.5 光度分析法的设计10.6 吸光光度法的误差10.7 常用的吸光光度法10.8 吸光光度法的应用,“目视比色法”“光电比色法”,测量颜色深浅的仪器出现了分光光度计，建立“分光光度法”。并且其原理已早不局限于溶液颜色深浅的比较。用光电比色计、分光光度计不仅可以客观准确地测量颜色的强度，而且还把比色分析扩大到紫外和红外吸收光谱，即扩大到无色溶液的测定。,10.1 概述,吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁,10.1 概述,吸收光谱发射光谱散射光谱,分子光谱原子光谱,与化学分析法相比，它有一些不同于化学分析法的特点:灵敏度高 准确度高 操作简便快速 应用广泛,10.1 概述,物质的颜色与光吸收的关系,有色光的互补色,760 650 600 560 500 480 450 400nm,2 物质颜色和其吸收光关系,10.2 吸光光度法基本原理,1 吸收光谱产生的原因 光:一种电磁波,波粒二象性,当光子的能量与分子的E匹配时，就会吸收光子 E=hu=hc/l,原子光谱为线光谱分子光谱为带光谱,电子跃迁能级分子振动能级分子转动能级,分子内部的运动和能级,1、价电子运动分子的价电子可以在成键轨道和反键轨道间跃迁。电子能级差 120eV，相当于601250nm光子的能量。2、分子的振动分子内原子以平衡点为中心以非常小的振幅作周期性振动。振动能级差 0.051eV，相当于12502500nm光子的能量。3、分子的转动分子以其重心为轴转动。转动能级差10-40.05eV，相当于25 250um光子的能量。,分子的能量E分子EeEvEr,吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的强度大小 Al关系最大吸收波长 lmax：光吸收最大处的波长,3 一些基本名词和概念,lmax,4 朗伯-比尔定律,光吸收定律朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律,I0=Ir+It+Ia,I0=It+Ia,T=It/I0,T:透射比或透光度 A=lg(I0/It)lg(1/T),A:吸光度,朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比,当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗伯比尔定律 光吸收定律 数学表达：Alg(1/T)=Kbc其中，A:吸光度，T:透射比，K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度,注意：平行单色光 均相介质 无发射、散射或光化学反应,吸收光谱,max,不同物质的max 不同，据此定性分析,同一物质的浓度越大，A越大，据此定量分析,吸光度的加和性,A1=e1bc1A2=e2bc2A=e1bc1+e2bc2,根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定,在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多种物质，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸光度之和,摩尔吸光系数 e,灵敏度表示方法,A=e bc,A=Kbc,c:mol/L,表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。单位：(Lmol-1 cm-1)反映吸光物质对光的吸收能力，也反映用吸光光度法测定该物质的灵敏度。,c:g/L,A=abc a:吸光系数,桑德尔(Sandell)灵敏度：S 当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位：mg/cm2 S=M/e,氯磺酚S测定钢中的铌 50ml容量瓶中有Nb30g，用2cm比色池，在650nm测定光吸收，A0.43,求S.(Nb原子量92.91)。根据A=bC,求,3.3104 Lmol-1cm-1,1 分光光度计的组成,10.3 吸光光度计,紫外可见近红外分光光度计,紫外可见近红外分光光度计,紫外可见近红外分光光度计,常用光源,单色器,棱镜单色器,光栅单色器利用光的衍射和干射作用制成的元件优点适用波长范围宽色散均匀分辨率高缺点有重叠和相互干扰,玻璃棱镜用于3503200nm波长 可见分光光度计石英棱镜用于1854000nm波长 紫外可见分光光度计,单色光纯度由棱镜的色散率和出射狭缝宽度决定,吸收池比色皿,玻璃比色皿 用于可见光石英比色皿用于400nm的紫外光比色皿的质量要求无色 透明 耐腐蚀同一厚度的透光率误差5%,检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器：光电管 光电倍增管 光二极管阵列,光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧化铯为红敏，适用6251000nm波长；阴极表面涂锑和铯为紫敏，适用200625nm波长,10.4 显色反应及影响因素,要求：a.选择性好b.灵敏度高(104)c.产物的化学组成稳定d.化学性质稳定e.反应和产物有明显的颜色差别(l60nm),没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有色化合物再测定 显色反应,1 显色反应,大多数有机物可在紫外光区测定大多数无机离子无色或色浅，需要显色,络合反应,氧化还原反应,2 显色反应类型,离子缔合反应,成盐反应,褪色反应 Zr(IV)-偶氮胂III络合物测定草酸,吸附显色反应 达旦黄测定Mg(II),Mg(OH)2吸附达旦黄呈红色,3 显色剂,无机显色剂:过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾,有机显色剂：偶氮类：偶氮胂III,三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁S,三苯甲烷碱性染料 结晶紫,邻菲罗啉类：新亚铜灵,肟类：丁二肟,4 多元络合物,混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O 离子缔合物 AuCl4-罗丹明B金属离子-配体-表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB,a 跃迁类型 价电子跃迁：*,*;n*,n*E(h)顺序:n*n*,有机化合物的生色原理,b 生色团和助色团 生色团:含有*跃迁的不饱和基团 助色团:含非键电子的杂原子基团,如-NH2,-OH,-CH3 与生色团相连时，会使吸收峰红移，吸收强度增强,5 影响因素,a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液）影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变l 影响待测离子的存在状态，防止沉淀 影响络合物组成,pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响,b 显色剂的用量,稍过量，处于平台区,c 显色反应时间,针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定,d 显色反应温度,加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解,e 溶剂,f 干扰离子,有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率,消除办法：提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰)选择适当波长,10.5 光度分析法的设计,1.选择显色反应2.选择显色剂3.优化显色反应条件4.选择检测波长5.选择合适的浓度6.选择参比溶液7.建立标准曲线,测量条件选择,1 测定波长选择,选择原则：“吸收最大，干扰最小”,灵敏度,选择性,2 测定浓度控制,控制浓度 吸光度A：0.20.8,减少测量误差,3 参比溶液选择,仪器调零消除吸收池壁和溶液对入射光的反射 扣除干扰,试剂空白试样空白褪色空白,4 标准曲线制作,理论基础：朗伯-比尔定律,相同条件下测定不同浓度标准溶液的吸光度AAc 作图,10.6 吸光光度法的误差,非单色光引起的偏移物理化学因素：非均匀介质及化学反应吸光度测量的误差,对朗伯-比尔定律的偏移,1 非单色光引起的偏移,复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。,克服非单色光引起的偏离：使用较好的单色器，获得较纯的单色光 应将入射波长选择在被测物质的最大吸收处 选择适当的浓度范围，使吸光度读数在标准曲线的线性范围内,1 非单色光引起的偏移,非均匀介质 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测吸光度增加，导致线性关系上弯,2 物理化学因素,离解、缔合、异构等如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H+2CrO42-PAR的偶氮醌腙式,化学反应,a.控制溶液的酸度b.加入掩蔽剂c.改变干扰离子的价态d.选择合适的参比溶液e.增加显色剂用量f.分离,3.显色反应的干扰和消除方法,4 吸光度测量的误差,A0.434，T36.8%时，测量的相对误差最小A=0.20.8,T=1565%，相对误差4%,dc/c=dA/A=dT/TlnT,Er=dc/c100=dA/A100=dT/TlnT100,2.示差吸光光度法目的：提高光度分析的准确度和精密度 解决高(低)浓度组分(i.e.A在0.20.8以外)问题分类：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特点：以标准溶液作空白原理：A相对=A=bcx-bc0=b c准确度：读数标尺扩展,相对误差减少,c0愈接近cx,准确度提高愈显著,10.7 常用的吸光光度法,1.目视比色法,例：硫脲还原硫氰酸盐比色法测定钢铁中的钼。酸溶，硫酸高氯酸介质中，硫脲还原铁（III）为铁(II),除干扰，还原钼（VI）为五价，2.00mg/100ml的钼标准溶液为参比溶液，用2.00-2.30mg/100ml的钼标准溶液，绘制工作曲线和测定样品溶液的吸光度,480nm测定A。,2.双波长吸光光度法 目的：解决浑浊样品光度分析 消除背景吸收的干扰 多组分同时检测 原理：A=Al1-Al2=（l1-l2）b c 波长对的选择：a.等吸光度点法，b.系数倍率法,3.导数吸光光度法,选l1为参比波长,l2为测量波长得 Al1=xl1bcx+yl1bcy Al2=xl2bcx+yl2bcy A=Al2-Al1=(x2bcx+yl2bcy)-(xl1bcx+yl1bcy)在等吸光度的位置(G,F),yl2 yl1，则上式成为 A=(xl2-xl1）bcx A与cx成正比,可用于测定,例,苯酚与2,4,6-三氯苯酚(y)混合物中苯酚(x)的双波长分光光度法测定。,3.导数吸光光度法,目的：提高分辨率 去除背景干扰 原理：dnA/dln l,10.8 吸光光度法的应用,1 测定弱酸和弱碱的离解常数,AHB和AB-分别为有机弱酸HB在强酸和强碱性时的吸光度，它们此时分别全部以HB或B-形式存在。,HB H+B-,pKa=pH+lg,HB,B-,A=AHB+AB-,对pH作图即可求得pKa,2 络合物组成确定,饱和法（摩尔比法）,制备一系列含钌3.010-5 mol/L(固定不变)和不同浓度（小于12.010-5 mol/L）的PDT溶液，按实验条件，485nm测定吸光度,作图。,PDT:Ru=2:1,等摩尔连续变化法,固定M+L,改变M,获得一系列吸光度值，吸光度最大的值所对应的M与L的比值，即获得M:L比值。,Co(III)与3，5二氯PADAT的比值为1:2,3 分析应用,痕量金属分析临床分析食品分析,
