第九章光度分析

1、1 1、概述、概述2 2、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收3 3、光吸收定律、光吸收定律4 4、吸光度的測(cè)量、吸光度的測(cè)量5 5、顯色反應(yīng)及反應(yīng)條件的選擇、顯色反應(yīng)及反應(yīng)條件的選擇6 6、提高光度法靈敏度和選擇性的某些途徑、提高光度法靈敏度和選擇性的某些途徑 7 7、光度法的某些應(yīng)用、光度法的某些應(yīng)用 制作人：李崗制作人：李崗班班 級(jí)：環(huán)級(jí)：環(huán)1401學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：251 1、概述、概述 測(cè)量某溶液對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度測(cè)量某溶液對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度, ,以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo), ,吸收度為縱坐標(biāo)作圖吸收度為縱坐標(biāo)作圖, ,可得到吸可得到吸收光譜。根據(jù)各種物質(zhì)所有的特

2、殊吸收光譜收光譜。根據(jù)各種物質(zhì)所有的特殊吸收光譜, ,可可進(jìn)行定性分析和定量分析。進(jìn)行定性分析和定量分析。 該方法適用于微量組分的測(cè)定該方法適用于微量組分的測(cè)定, ,一般測(cè)定下限可達(dá)一般測(cè)定下限可達(dá) 10-10-4%10-5%4%10-5%。既可測(cè)定絕大多數(shù)無(wú)機(jī)離子既可測(cè)定絕大多數(shù)無(wú)機(jī)離子, ,也能測(cè)定具有也能測(cè)定具有 共軛共軛雙鍵的有機(jī)化合物。還能測(cè)定絡(luò)合物組成、酸雙鍵的有機(jī)化合物。還能測(cè)定絡(luò)合物組成、酸( (堿堿) )及及 絡(luò)合絡(luò)合物的平衡常數(shù)。物的平衡常數(shù)。2 2、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收一、光的基本性質(zhì)一、光的基本性質(zhì) 光是電磁波，同時(shí)具有波動(dòng)性和微粒性。其波長(zhǎng)、頻率

3、與速度之間的光是電磁波，同時(shí)具有波動(dòng)性和微粒性。其波長(zhǎng)、頻率與速度之間的關(guān)系為關(guān)系為; ;E=hE=h=hc/=hc/ 二、物質(zhì)的顏色和對(duì)光的選二、物質(zhì)的顏色和對(duì)光的選擇性吸收擇性吸收 顏色是物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)顏色是物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收特性表現(xiàn)在人視覺(jué)光的吸收特性表現(xiàn)在人視覺(jué)上所產(chǎn)生的反應(yīng)。上所產(chǎn)生的反應(yīng)。 當(dāng)依次當(dāng)依次將各種波長(zhǎng)的單色光通過(guò)某將各種波長(zhǎng)的單色光通過(guò)某一有色溶液，量測(cè)每一波長(zhǎng)一有色溶液，量測(cè)每一波長(zhǎng)下有色溶液對(duì)該波長(zhǎng)光的吸收程度（吸光度下有色溶液對(duì)該波長(zhǎng)光的吸收程度（吸光度A A），），然然后以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得到后以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得到一條曲

4、線，稱為該溶液的吸收曲線，亦稱吸收光一條曲線，稱為該溶液的吸收曲線，亦稱吸收光譜。圖譜。圖6-26-2是四種濃度是四種濃度KMnO4KMnO4溶液的吸收曲線。溶液的吸收曲線。從圖可知：從圖可知：KMnO4溶液對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收程度不同。溶液對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收程度不同。同一物質(zhì)的吸收曲線是特征的。同一物質(zhì)的吸收曲線是特征的。 同一物質(zhì)不同濃度的溶液，在一定波長(zhǎng)處吸光度隨濃同一物質(zhì)不同濃度的溶液，在一定波長(zhǎng)處吸光度隨濃度增加而增大，這個(gè)特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。度增加而增大，這個(gè)特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。 當(dāng)光束照射在物體上時(shí)，由于不同物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的吸當(dāng)光束照射在物體上時(shí)，由于不同物質(zhì)對(duì)

5、不同波長(zhǎng)的吸收、透射、反射、折射的程度不同而呈現(xiàn)不同的顏色。溶液收、透射、反射、折射的程度不同而呈現(xiàn)不同的顏色。溶液呈現(xiàn)不同的顏色是由于溶液中的質(zhì)點(diǎn)（離子或分子）對(duì)不同呈現(xiàn)不同的顏色是由于溶液中的質(zhì)點(diǎn)（離子或分子）對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而引起的。波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而引起的。 當(dāng)讓含有可見(jiàn)光區(qū)整個(gè)當(dāng)讓含有可見(jiàn)光區(qū)整個(gè)波長(zhǎng)的多色光（白光）通過(guò)波長(zhǎng)的多色光（白光）通過(guò)某一有色溶液時(shí)，該溶液會(huì)某一有色溶液時(shí)，該溶液會(huì)選擇性地吸收某些波長(zhǎng)的色選擇性地吸收某些波長(zhǎng)的色光而讓那些未被吸收的色光光而讓那些未被吸收的色光透射過(guò)去即溶液呈現(xiàn)透光的透射過(guò)去即溶液呈現(xiàn)透光的顏色，人們將被吸收的色光顏色，人們

6、將被吸收的色光和透射過(guò)去的色光稱為和透射過(guò)去的色光稱為互補(bǔ)互補(bǔ)色光色光。例如。例如KMnO4KMnO4水溶液能吸水溶液能吸收綠色光而呈現(xiàn)紫紅色，則收綠色光而呈現(xiàn)紫紅色，則紫紅色和綠色互為互補(bǔ)色。紫紅色和綠色互為互補(bǔ)色。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與吸收波長(zhǎng)物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與吸收波長(zhǎng)的關(guān)系如圖所示。的關(guān)系如圖所示。3 3、光吸收定律、光吸收定律一、朗伯一、朗伯- -比耳定律比耳定律log( Io/I)= Kbc 物理意義物理意義: :當(dāng)一束平行單色光垂直通過(guò)某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)當(dāng)一束平行單色光垂直通過(guò)某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí), ,與與 其吸光度其吸光度A A與吸光物質(zhì)的濃度與吸光物質(zhì)的濃度c c及吸收層

7、厚度及吸收層厚度b b成正比。成正比。A吸光度,T透射比（透射光強(qiáng)度比入射光強(qiáng)度）， K摩爾吸收系數(shù)（它與吸收物質(zhì)的性質(zhì)及入射光的波長(zhǎng)有關(guān)），c吸光物質(zhì)的濃度，b吸收層厚度 二、吸光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)二、吸光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)A=lg(1/T)=Kbc朗伯朗伯- -比耳定律成立的前提：比耳定律成立的前提：(1)(1) 入射光為平行單色光且垂直照射。入射光為平行單色光且垂直照射。(2)(2) 吸光物質(zhì)為均勻非散射體系。吸光物質(zhì)為均勻非散射體系。(3)(3) 吸光質(zhì)點(diǎn)之間無(wú)相互作用。吸光質(zhì)點(diǎn)之間無(wú)相互作用。 (4)(4) 輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收, ,無(wú)熒光

8、和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。無(wú)熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。 吸光系數(shù)吸光系數(shù)a a和摩爾吸光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)是吸光物質(zhì)在一定條件、一定波長(zhǎng)是吸光物質(zhì)在一定條件、一定波長(zhǎng)和一定溶劑情況下的特征常數(shù)。和一定溶劑情況下的特征常數(shù)。三、桑德?tīng)栰`敏度三、桑德?tīng)栰`敏度吸光光度法的靈敏度除用摩爾吸收系數(shù)吸光光度法的靈敏度除用摩爾吸收系數(shù)K K表示外，還常用桑德?tīng)栰`敏表示外，還常用桑德?tīng)栰`敏度度S S表示。表示。定義：定義：當(dāng)光度儀器的檢測(cè)極限為當(dāng)光度儀器的檢測(cè)極限為A=0.001A=0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢出的吸光物質(zhì)的最低質(zhì)量（出的吸光物質(zhì)的最低質(zhì)量（gcm-2gcm-2）由桑德?tīng)?/p>

9、靈敏度由桑德?tīng)栰`敏度S S的定義可得到：的定義可得到： A=0.001KbcA=0.001KbcS=bcM/1000S=bcM/1000* *106106 =bcM =bcM* *103103 =0.001/k =0.001/k* *M M* *102=M/k102=M/k即： S=M/k可見(jiàn)，可見(jiàn)，某物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)某物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)k k越大，其桑德?tīng)栰`敏度越大，其桑德?tīng)栰`敏度S S越小，越小，即該測(cè)定方法的靈敏度越高。即該測(cè)定方法的靈敏度越高。四、比耳定律的表觀偏離四、比耳定律的表觀偏離引起偏離的因素大致分為引起偏離的因素大致分為兩類兩類：一類是物理性的，即儀器性的因素；一：一類是物

10、理性的，即儀器性的因素；一類是化學(xué)性因素。類是化學(xué)性因素。（一）（一） 物理性因素物理性因素1 1、單色光不純所引起的偏離、單色光不純所引起的偏離2 2、非平行入射光引起的偏離、非平行入射光引起的偏離3 3、介質(zhì)不均勻引起的偏離、介質(zhì)不均勻引起的偏離（二）（二） 化學(xué)性因素化學(xué)性因素溶液濃度過(guò)高引起的偏離溶液濃度過(guò)高引起的偏離化學(xué)變化所引起的偏離化學(xué)變化所引起的偏離4 4、吸光度的測(cè)量、吸光度的測(cè)量一、分光光度計(jì)的基本組成：一、分光光度計(jì)的基本組成： 光源光源 單色器單色器樣品室樣品室檢測(cè)器檢測(cè)器顯示儀表顯示儀表或記錄儀或記錄儀二、測(cè)量條件的選擇二、測(cè)量條件的選擇1 1、入射光波長(zhǎng)、入射光波長(zhǎng)

11、2 2、測(cè)量狹縫的選擇、測(cè)量狹縫的選擇3 3、控制適當(dāng)?shù)奈舛?、控制適當(dāng)?shù)奈舛葴y(cè)量范圍測(cè)量范圍4 4、參比溶液的選擇、參比溶液的選擇5 5、顯色反應(yīng)及反應(yīng)條件的選擇、顯色反應(yīng)及反應(yīng)條件的選擇 一、對(duì)顯色反應(yīng)的要求一、對(duì)顯色反應(yīng)的要求 選擇性好選擇性好 靈敏度高靈敏度高 有色化合物的組成要恒定有色化合物的組成要恒定 有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大1.1.顯色反應(yīng)的條件要易于控制顯色反應(yīng)的條件要易于控制二、反應(yīng)條件的選擇二、反應(yīng)條件的選擇 反應(yīng)體系的酸度反應(yīng)體系的酸度 顯色劑用量顯色劑用量 顯色溫度顯色溫度1.1.顯色時(shí)間顯色時(shí)間三、分光光度計(jì)常用的顯色

12、劑三、分光光度計(jì)常用的顯色劑 O O，O O給電子螯合劑給電子螯合劑 O O，N N給電子螯合劑給電子螯合劑 N N，N N給電子螯合劑給電子螯合劑1.1.帶含硫官能團(tuán)的螯合劑帶含硫官能團(tuán)的螯合劑6 6、提高光度法靈敏度和選擇性的、提高光度法靈敏度和選擇性的某些途徑某些途徑一、三元配合物及其在光度法中的應(yīng)用一、三元配合物及其在光度法中的應(yīng)用三元（多元）混配配合物三元（多元）混配配合物三元離子締合物三元離子締合物1.三元膠束配合物和增溶分光光度法三元膠束配合物和增溶分光光度法二、萃取光度、浮選廣度和固相光度法二、萃取光度、浮選廣度和固相光度法 這三類方法都是將待測(cè)組分這三類方法都是將待測(cè)組分先分

13、離、富集先分離、富集到另一相后再進(jìn)行到另一相后再進(jìn)行光度測(cè)定，從而提高測(cè)定靈敏度和選擇性。光度測(cè)定，從而提高測(cè)定靈敏度和選擇性。三、差示分光光度法三、差示分光光度法 差示分光光度法相當(dāng)于差示分光光度法相當(dāng)于擴(kuò)大了儀器讀數(shù)標(biāo)尺，提高了讀數(shù)的擴(kuò)大了儀器讀數(shù)標(biāo)尺，提高了讀數(shù)的準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性，所以其準(zhǔn)確度較普通分光光度法提高了許多。，所以其準(zhǔn)確度較普通分光光度法提高了許多。四、長(zhǎng)光路毛細(xì)吸管分光光度法簡(jiǎn)介四、長(zhǎng)光路毛細(xì)吸管分光光度法簡(jiǎn)介 根據(jù)朗伯根據(jù)朗伯- -比耳定律，比耳定律，A=A=bcbc，當(dāng)濃度不變而增大當(dāng)濃度不變而增大b b時(shí)，時(shí)，A A增大。增大。換言之，可以通過(guò)延長(zhǎng)吸收光程換言之，可以通過(guò)

14、延長(zhǎng)吸收光程b b來(lái)降低待測(cè)吸光物質(zhì)的濃度來(lái)降低待測(cè)吸光物質(zhì)的濃度c c，從而提高光度法的測(cè)定靈敏度。從而提高光度法的測(cè)定靈敏度。7 7、光度法的某些應(yīng)用、光度法的某些應(yīng)用一、痕量金屬分析一、痕量金屬分析二、臨床分析二、臨床分析三、食品分析三、食品分析四、其他應(yīng)用四、其他應(yīng)用1 1、弱酸弱堿離解常數(shù)的測(cè)定、弱酸弱堿離解常數(shù)的測(cè)定 對(duì)一元弱酸對(duì)一元弱酸HLHL 測(cè)試題測(cè)試題1 1、朗伯、朗伯- -比耳定律：比耳定律：A=abcA=abc。其中符號(hào)。其中符號(hào)c c代表代表有色有色物質(zhì)的濃度物質(zhì)的濃度；b b代表代表光通過(guò)有色物質(zhì)的厚度光通過(guò)有色物質(zhì)的厚度。當(dāng)。當(dāng)c c的單位為的單位為mol/Lmol/L，b b的單位為的單位為cm,cm,則則a a以符號(hào)以符號(hào)表示，表示，并稱為并稱為摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)。2 2、符合朗伯、符合朗伯- -比耳定律的某有色溶液當(dāng)濃度為比耳定律的某有色溶液當(dāng)濃度為CgCgmol-1mol-1時(shí)，透光度為時(shí)，透光度為T0,T0,，吸光度為吸光度為A0A0；若濃度若濃度減小一倍，則此溶液的透光度為減小一倍，則此溶液的透光度為T01/2T01/2，吸光度為吸光度為0.5A00.5A0. .3 3、在吸光光度法中，選擇入射光波長(zhǎng)的原則是：、在吸光光度法中，選擇入射光波長(zhǎng)的原則是： 吸收最大，干擾最小吸收最大，干擾