吸光光度法解析教学ppt课件.ppt
2020/10/16,1,吸光光度法,2020/10/16,2,教学要求,光的基本性质及在分析化学中的应用;可见光吸收光谱的产生及特征。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。显色反应及影响因素。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。,2020/10/16,3,参考书目武汉大学 分析化学 第三版 高等教育出版社彭崇慧等 定量分析化学简明教程 第2版 北京大学出版社高华寿等 化学平衡与滴定分析 高等教育出版社张锡瑜等 化学分析原理 科学出版社林邦A著分析化学中的络合作用 戴明译 高等教育出版社林树昌 胡乃非 分析化学（化学分析部分）高等教育出版社等等,2020/10/16,4,基于被测物质的分子对光具有选择吸收的特性而建立的分析方法。包括比色法、可见及紫外分光光度法、红外光谱法等。,一.定义,二.特点(1)灵敏度高：检测下限10-510-6 mol/L,微量组分(2)准确度高：相对误差25%(3)应用广泛：测多数无机物和许多有机物(4)操作简便，快速，仪器设备易普及,第一节 吸光光度法概述,2020/10/16,5,第二节 吸光光度分析基本原理,一、物质的颜色和对光的选择性吸收,1光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。波动性：=c；s=1/=/c粒子性：光的能量不是均匀连续分布的,而是集中在光子上.E=h=h c/（h=6.626 10-34 J S),2020/10/16,6,2020/10/16,7,2.吸收光谱产生的原理*吸收光谱是物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。*分为：原子吸收光谱和分子吸收光谱。,(1)原子吸收光谱 由原子外层电子选择性地吸收某些波长的电磁波而引起线状光谱。,2020/10/16,8,分子具有三种不同能级：电子能级振动能级转动能级,(2)分子吸收光谱 带状光谱,电子能级跃迁:产生紫外及可见吸收光谱。分子振动能级和转动能级的跃迁:产生红外吸收光谱。,2020/10/16,9,吸收光谱,原子内电子跃迁,分子内电子跃迁,带状光谱,线状光谱,2020/10/16,10,(3)物质对光的选择吸收 E=E2-E1=h,物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。,例：,A 物质,B 物质,同理，得：,1 eV=1.610-19 J,2020/10/16,11,*单色光：具同一波长的光。*复合光：由不同波长的光组成的光。*紫外光：波长200400 nm。*可见光：人眼能感觉到的光，波长400750 nm。由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成。*波段：各种色光的波长范围。*互补色光：两种颜色的光按一定比例混合，得到白光，这两种颜色的光称为互补色光。,3.基本概念,2020/10/16,12,4、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性吸收作用而产生的。,物质吸收黄光，透过蓝光，显蓝色。,物质吸收蓝光，透过黄光。显蓝色。,互补光:蓝光和黄光,2020/10/16,13,5.光吸收曲线,（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长max。,2020/10/16,14,联苯（己烷溶剂）；苯（己烷溶剂）；苯蒸汽；(d)Na蒸汽。,（2）不同物质，吸收曲线不同。作为物质定性分析的依据之一。,2020/10/16,15,(3)不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似,max不变。,(4)不同浓度的同一种物质，在任一波长下吸光度 A 有差异，但在max处吸光度A 的差异最大，即在max处A随浓度变化的幅度最大。测定最灵敏。此特性可作为物质定量分析的依据。,2020/10/16,16,定性分析与定量分析的基础,定性分析基础,定量分析基础,物质对光的选择吸收,在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。,A,B,A,A,2020/10/16,17,1)透光度(透光率,透射比)T,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收的程度 A lg（I0/It),2)吸光度 A,1.基本概念,吸光度A与透光度T 的关系:A=-lgT,二、光的吸收定律,I0,Ia,It,溶液,2020/10/16,18,2.朗伯-比耳定律 1760年朗伯(Lambert J H):Ab 1852年比耳(Beer A):Ac,朗伯-比耳定律:一束平行单色光通过有色溶液，溶液的吸光度与溶液的浓度和厚度成正比.A lg（I0/It)=Kb c K：与吸光物质性质、入射光波长及温度等因素有关朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。,2020/10/16,19,Alg（I0/It)=b c A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；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；：摩尔吸收系数，单位Lmolcm；,朗伯-比耳定律数学表达式,：浓度为1 mol/L、液层厚度为1cm的溶液在某一波长下的吸光度。,2020/10/16,20,3、摩尔吸收系数,（1）吸收物质在一定波长和温度条件下的特征常数；（2）不随浓度c 和光程长度b 的改变而改变；（3）可作为定性鉴定的参数；（4）同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸收波长max处的摩尔吸收系数，常以max表示。max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。（5）max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。105：超高灵敏；=(610）104：高灵敏；2104：不灵敏。,2020/10/16,21,表示吸光光度分析的灵敏度 当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，其单位为gcm-2，S与及吸光物质摩尔质量M的关系为：,4.桑德尔灵敏度(灵敏度指数)S,2020/10/16,22,5.吸光度的加和性,含有多种吸光物质的溶液，各吸光物质的吸光质点之间相互不发生化学反应，各吸光物质对某一波长的单色光均有吸收作用，当某一波长的单色光通过溶液时，溶液的总吸光度应等于各吸光物质的吸光度之和。,A=A1+A2+A3,2020/10/16,23,例：某有色物质的溶液,每50mL中含有该物质0.1mmol,今用1 cm比色皿,在某波长下测得透射比为10%,则吸光度A值为_,摩尔吸收系数()值为 _。若浓度增大,则透射比_,吸光度_,摩尔吸收系数_(增大、减小或不变)。,1,500,减小,增大,不变,2020/10/16,24,例:称钢样0.500g，溶解后定容到50mL容量瓶，摇匀，从中取5.00mL到50mL容量瓶定容，用2cm比色皿在525nm，=2235，测A=0.124，计算Mn的百分含量。(MMn=54.94),解:,A 0.124 c=2.7710-5mol/L b 22352,c 5010-3 M 10 Mn%=100%=15.2%0.500,2020/10/16,25,例:某有色溶液,b=2.0cm时T=60%，若 c增大一倍，T=？，若改用1cm时 T，A各多少？,解:(1)A=b c 若 c增1倍,A=2A,A=-lgT T=T2=(0.60)2=0.36=36%,(2)A=b c b=1cm A=A/2=(-lgT)/2=0.111 T=10-A=0.774=77.4%,2020/10/16,26,光源,单色器,吸收池,检测器,显示装置,1.基本部件,第三节 分光光度计,2020/10/16,27,A.光源要求:光源强,稳定,连续光谱 氢灯 氘灯 钨灯 汞灯B.单色器 作用:将光源发出的复合光分解为单色光,入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：透镜或反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；棱镜或光栅；聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝。,2020/10/16,28,色散元件：棱镜和光栅棱镜：根据光的折射原理而将复合光色散为不同波长的单色光 玻璃棱镜用于可见光范围 石英棱镜用于紫外和可见光范围光栅：根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波长的单色光,2020/10/16,29,C.吸收池/比色皿 用于盛放试液的容器。由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃或石英制成的。可见光区：玻璃吸收池 紫外区：石英吸收池使用比色皿时应注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。,2020/10/16,30,D.检测器 接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进行测量。分类：光电管 光电倍增管E.显示装置 作用:把放大的信号以吸光度A或透射比T的方式显示或记录下来常用的显示装置:检流计、微安表、数字显示记录仪,2020/10/16,31,2.分光光度计的类型简介1）单光束分光光度计：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。,2020/10/16,32,2）双光束分光光度计：自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。,2020/10/16,33,第四节 光度分析法的设计,显色反应显色条件的选择测量波长和吸光度范围的选择参比溶液的选择标准曲线的制作,2020/10/16,34,一、显色反应待测物质本身有较深的颜色，直接测定；待测物质是无色或很浅的颜色，需进行显色反应(主要有氧化还原反应和络合反应两大类)显色剂,例如：钢中微量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O=2 MnO4-+10 SO42-16H+将Mn2 氧化成紫红色的MnO4-后，在525 nm处进行测定。,2020/10/16,35,1.显色反应的选择A 选择性好，干扰少，或干扰容易消除;灵敏度高，有色物质的应大于104。B 有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。Fe3+磺基水杨酸 三磺基水杨酸铁(黄色)Fe3+SCN-FeSCN2+、Fe(SCN)2+C 有色化合物的化学性质稳定，至少保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定。D 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大，即显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别。,2020/10/16,36,2.显色剂无机显色剂:应用不多，因其生成络合物不稳定，灵敏度及选择性不高。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。生色团:某些含不饱和键的基团，如-N=N-,C=C,-N=O,C=O,C=S、醌基等.助色团:含孤对电子的基团，如-OH,-RH,-NH2,-NHR,-SH,-Cl,-Br,-I等。,2020/10/16,37,有机显色剂A 磺基水杨酸 OO型螯合剂，可与很多高价金属离子生成稳定的螯合物，主要用于测Fe3+。B 丁二酮肟 NN型螯合显色剂，用于测定Ni2+。C 1，10-邻二氮菲 NN型螯合显色剂，测微量Fe2+。D 二苯硫腙 含S显色剂，萃取光度测定Cu2+，Pb2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+等。E 偶氮胂(铀试剂)偶氮类螯合剂，强酸性溶液中测Th(),Zr()，U()等；在弱酸性溶液中测稀土金属离子。F 铬天青S 三苯甲烷类显色剂，测定Al3+。G 结晶紫 三苯甲烷类碱性染料，测定Tl3+。,2020/10/16,38,二、显色条件的选择 实验条件包括:溶液酸度，显色剂用量，试剂加入顺序，显色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存离子的干扰等。（1）溶液的酸度 M+HR=MR+H+*影响显色剂的平衡浓度和颜色*影响被测金属离子的存在状态*影响络合物的组成*pH与吸光度关系曲线确定pH范围。,2020/10/16,39,（2）显色剂的用量 M(被测组分)+R(显色剂)=MR(有色络合物)显色剂：适当过量显色剂加入太多，会引起副反应,2020/10/16,40,（3）显色反应时间显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并在较长时间内保持不变;显色反应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色;显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。（4）显色反应温度：显色反应大多在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。（5）溶剂：有机溶剂降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。还可能提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成等。,2020/10/16,41,（6）干扰及其消除方法试样中存在干扰物质会影响被测组分的测定。例如：干扰物质本身有颜色，在测量条件下有吸收.干扰物质与被测组分反应或与显色剂反应，使显色反应不完全，也会造成干扰。干扰物质在测量条件下从溶液中析出，便溶液变混浊，无法准确测定溶液的吸光度。,2020/10/16,42,a.控制溶液酸度b.加入掩蔽剂 c.利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态 d.利用校正系数e.用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰。f.选择适当的波长g.当溶液中存在有消耗显色剂的干扰离子时，可通过增加显色剂的用量来消除干扰。h.采用预先分离的方法。,2020/10/16,43,三、测量波长和吸光度范围的选择（1）测量波长的选择 一般应该选择max为入射光波长。如果max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。,原则：“吸收最大，干扰最小”,2020/10/16,44,例 丁二酮肟光度法测钢中镍丁二酮肟镍:max=470 nm，试样中的铁用酒石酸钠掩蔽后，在470 nm处也有一定吸收，干扰镍的测定。选择波长 520 nm进行测定，虽然测镍的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干扰镍的测定。,2020/10/16,45,（2）吸光度范围的选择 一般应控制标准溶液和被测试液的A在0.20.8范围内。1）控制溶液浓度 c A0.8时，稀释后测量；A0.8时，选择光程小的吸收池；A0.2时，选择光程大的吸收池。,2020/10/16,46,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T在15%65%之间，或使吸光度A在0.20.8之间，才能保证测量的相对误差较小。当A=0.434(或透射比T=36.8%)时，测量的相对误差最小。,2020/10/16,47,四、参比溶液的选择消除由吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差，扣除干扰的影响。参比溶液选择：a 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，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。c 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。,2020/10/16,48,d 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，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，以此作为参比溶液，这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干扰。e 改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。,2020/10/16,49,五、测量方法：标准曲线法定量依据:A=ebc,具体方法:在选择的实验条件下,分别测量一系列不同含量的标准溶液的A;作标准曲线A-c;测量待测溶液的Ax;在标准曲线上查到与之相对应的被测物质的含量cx。,2020/10/16,50,第六节 其他吸光光度法及吸光光度法的应用,1.示差吸光光度法2.双波长吸光光度法3.弱酸和弱碱解离常数的测定4.络合物组成的测定,2020/10/16,51,1.示差吸光光度法,待测组分浓度过高或过低，吸光度超出了准确测定的读数范围。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,2020/10/16,52,（1）原理 参比溶液：比待测溶液浓度稍低的标准溶液,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A和c的标准曲线;根据测得的A求出相应的c值;从cx=co+c可求出待测试液的浓度。,Ax,2020/10/16,53,普通法：c0:T=10%；cx:T=5%示差法：参比:c0，c0:T=100%标尺扩展10倍 cx:T=50%,（2）示差吸光光度法的误差,2020/10/16,54,2.双波长吸光光度法（1）原理使两束不同波长的单色光(1和2)交替地照射同一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值(A1-A2)。从分析波长的信号中扣除来自参比波长的信号，消除各种干扰，得待测组分的含量。,2020/10/16,55,定量依据:A与c成正比,只用一个吸收池,不需空白溶液作参比；需要两个单色器获得两束单色光(1和2)；以参比波长2处的吸光度A2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、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。,2020/10/16,56,（2）双波长吸光光度法的应用*单组分的测定：以络合物吸收峰作测量波长，参比波长：等吸收点的波长;有色络合物吸收曲线下端的某一波长；显色剂的吸收峰的波长。,*两组分共存时的分别测定：,两组分的吸收曲线互相重叠,2020/10/16,57,以两组分x和y的双波长法测定为例：设：x为待测组分，y为干扰组分X在1和2的吸光度差为:Axy在1和2的吸光度差为:Ay则该体系的总吸光度差Ax+y=A x+A y,2020/10/16,58,测量波长1、参比波长2的基本要求：,选定的波长1和2处,干扰组分具有相同吸光度，Ay=A y1 A y2=0Ax+y=A x+A y=A x=(x1x2)bcx吸光度差A与待测组分x的浓度成正比，与干扰组分y无关。,作图法选择符合上述两个条件的波长组合。,在选定的两个波长1和2处,待测组分的吸光度应具有足够大的差值。,THANKSFOR WATCHING,谢谢大家！本文档为精心编制而成，您可以在下载后自由修改和打印，希望下载对您有帮助！,演讲人:XXX,PPT文档教学课件,
