第九章光度分析

1、1 1、概述、概述2 2、物質對光的選擇性吸收、物質對光的選擇性吸收3 3、光吸收定律、光吸收定律4 4、吸光度的測量、吸光度的測量5 5、顯色反應及反應條件的選擇、顯色反應及反應條件的選擇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、光度法的某些應用、光度法的某些應用 制作人：李崗制作人：李崗班班 級：環(huán)級：環(huán)1401學學 號：號：251 1、概述、概述 測量某溶液對不同波長單色光的吸收程度測量某溶液對不同波長單色光的吸收程度, ,以波長為橫坐標以波長為橫坐標, ,吸收度為縱坐標作圖吸收度為縱坐標作圖, ,可得到吸可得到吸收光譜。根據(jù)各種物質所有的特

2、殊吸收光譜收光譜。根據(jù)各種物質所有的特殊吸收光譜, ,可可進行定性分析和定量分析。進行定性分析和定量分析。 該方法適用于微量組分的測定該方法適用于微量組分的測定, ,一般測定下限可達一般測定下限可達 10-10-4%10-5%4%10-5%。既可測定絕大多數(shù)無機離子既可測定絕大多數(shù)無機離子, ,也能測定具有也能測定具有 共軛共軛雙鍵的有機化合物。還能測定絡合物組成、酸雙鍵的有機化合物。還能測定絡合物組成、酸( (堿堿) )及及 絡合絡合物的平衡常數(shù)。物的平衡常數(shù)。2 2、物質對光的選擇性吸收、物質對光的選擇性吸收一、光的基本性質一、光的基本性質 光是電磁波，同時具有波動性和微粒性。其波長、頻率

3、與速度之間的光是電磁波，同時具有波動性和微粒性。其波長、頻率與速度之間的關系為關系為; ;E=hE=h=hc/=hc/ 二、物質的顏色和對光的選二、物質的顏色和對光的選擇性吸收擇性吸收 顏色是物質對不同波長顏色是物質對不同波長光的吸收特性表現(xiàn)在人視覺光的吸收特性表現(xiàn)在人視覺上所產生的反應。上所產生的反應。 當依次當依次將各種波長的單色光通過某將各種波長的單色光通過某一有色溶液，量測每一波長一有色溶液，量測每一波長下有色溶液對該波長光的吸收程度（吸光度下有色溶液對該波長光的吸收程度（吸光度A A），），然然后以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，得到后以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，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溶液對不同波長的光吸收程度不同。溶液對不同波長的光吸收程度不同。同一物質的吸收曲線是特征的。同一物質的吸收曲線是特征的。 同一物質不同濃度的溶液，在一定波長處吸光度隨濃同一物質不同濃度的溶液，在一定波長處吸光度隨濃度增加而增大，這個特性可作為物質定量分析的依據(jù)。度增加而增大，這個特性可作為物質定量分析的依據(jù)。 當光束照射在物體上時，由于不同物質對不同波長的吸當光束照射在物體上時，由于不同物質對

5、不同波長的吸收、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點（離子或分子）對不同呈現(xiàn)不同的顏色是由于溶液中的質點（離子或分子）對不同波長的光具有選擇性吸收而引起的。波長的光具有選擇性吸收而引起的。 當讓含有可見光區(qū)整個當讓含有可見光區(qū)整個波長的多色光（白光）通過波長的多色光（白光）通過某一有色溶液時，該溶液會某一有色溶液時，該溶液會選擇性地吸收某些波長的色選擇性地吸收某些波長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去即溶液呈現(xiàn)透光的透射過去即溶液呈現(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去的色光稱為和透射過去的色光稱為互補互補色光色光。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色。紫紅色和綠色互為互補色。物質呈現(xiàn)的顏色與吸收波長物質呈現(xiàn)的顏色與吸收波長的關系如圖所示。的關系如圖所示。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: :當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時, ,與與 其吸光度其吸光度A A與吸光物質的濃度與吸光物質的濃度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（透射光強度比入射光強度）， K摩爾吸收系數(shù)（它與吸收物質的性質及入射光的波長有關），c吸光物質的濃度，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) 吸光物質為均勻非散射體系。吸光物質為均勻非散射體系。(3)(3) 吸光質點之間無相互作用。吸光質點之間無相互作用。 (4)(4) 輻射與物質之間的作用僅限于光吸收輻射與物質之間的作用僅限于光吸收, ,無熒光

8、和光化學現(xiàn)象發(fā)生。無熒光和光化學現(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)是吸光物質在一定條件、一定波長是吸光物質在一定條件、一定波長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、桑德爾靈敏度三、桑德爾靈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，還常用桑德爾靈敏表示外，還常用桑德爾靈敏度度S S表示。表示。定義：定義：當光度儀器的檢測極限為當光度儀器的檢測極限為A=0.001A=0.001時，單位截面積光程內所能檢時，單位截面積光程內所能檢出的吸光物質的最低質量（出的吸光物質的最低質量（gcm-2gcm-2）由桑德爾

9、靈敏度由桑德爾靈敏度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，可見，某物質的摩爾吸收系數(shù)某物質的摩爾吸收系數(shù)k k越大，其桑德爾靈敏度越大，其桑德爾靈敏度S S越小，越小，即該測定方法的靈敏度越高。即該測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；一類是化學性因素。類是化學性因素。（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、介質不均勻引起的偏離、介質不均勻引起的偏離（二）（二） 化學性因素化學性因素溶液濃度過高引起的偏離溶液濃度過高引起的偏離化學變化所引起的偏離化學變化所引起的偏離4 4、吸光度的測量、吸光度的測量一、分光光度計的基本組成：一、分光光度計的基本組成： 光源光源 單色器單色器樣品室樣品室檢測器檢測器顯示儀表顯示儀表或記錄儀或記錄儀二、測量條件的選擇二、測量條件的選擇1 1、入射光波長、入射光波長

11、2 2、測量狹縫的選擇、測量狹縫的選擇3 3、控制適當?shù)奈舛?、控制適當?shù)奈舛葴y量范圍測量范圍4 4、參比溶液的選擇、參比溶液的選擇5 5、顯色反應及反應條件的選擇、顯色反應及反應條件的選擇 一、對顯色反應的要求一、對顯色反應的要求 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.顯色反應的條件要易于控制顯色反應的條件要易于控制二、反應條件的選擇二、反應條件的選擇 反應體系的酸度反應體系的酸度 顯色劑用量顯色劑用量 顯色溫度顯色溫度1.1.顯色時間顯色時間三、分光光度計常用的顯色

12、劑三、分光光度計常用的顯色劑 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.帶含硫官能團的螯合劑帶含硫官能團的螯合劑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用一、三元配合物及其在光度法中的應用三元（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組分這三類方法都是將待測組分先分

13、離、富集先分離、富集到另一相后再進行到另一相后再進行光度測定，從而提高測定靈敏度和選擇性。光度測定，從而提高測定靈敏度和選擇性。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于差示分光光度法相當于擴大了儀器讀數(shù)標尺，提高了讀數(shù)的擴大了儀器讀數(shù)標尺，提高了讀數(shù)的準確性準確性，所以其準確度較普通分光光度法提高了許多。，所以其準確度較普通分光光度法提高了許多。四、長光路毛細吸管分光光度法簡介四、長光路毛細吸管分光光度法簡介 根據(jù)朗伯根據(jù)朗伯- -比耳定律，比耳定律，A=A=bcbc，當濃度不變而增大當濃度不變而增大b b時，時，A A增大。增大。換言之，可以通過延長吸收光程換言之，可以通過

14、延長吸收光程b b來降低待測吸光物質的濃度來降低待測吸光物質的濃度c c，從而提高光度法的測定靈敏度。從而提高光度法的測定靈敏度。7 7、光度法的某些應用、光度法的某些應用一、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、其他應用四、其他應用1 1、弱酸弱堿離解常數(shù)的測定、弱酸弱堿離解常數(shù)的測定 對一元弱酸對一元弱酸HLHL 測試題測試題1 1、朗伯、朗伯- -比耳定律：比耳定律：A=abcA=abc。其中符號。其中符號c c代表代表有色有色物質的濃度物質的濃度；b b代表代表光通過有色物質的厚度光通過有色物質的厚度。當。當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以符號以符號表示，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濃度為比耳定律的某有色溶液當濃度為CgCgmol-1mol-1時，透光度為時，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，選擇入射光波長的原則是：、在吸光光度法中，選擇入射光波長的原則是： 吸收最大，干擾最小吸收最大，干擾