第10章 吸光光度法

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精密差示吸光度法 特点: 以标准溶液作空白
原理: A相对 = A = ebcx- ebc0= eb 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
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
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concentration
10.6 吸光光度法的误差
对朗伯-比尔定律的偏移 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
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。
b 生色团和助色团 生色团: 含有π→π*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
2 物质颜色和其吸收光关系 互补色
物质的颜色
吸收光
颜色
波长范围( l ,nm)
黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
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
10.1 概述
❖ 吸收光谱 ❖ 发射光谱 ❖ 散射光谱
❖ 分子光谱 ❖ 原子光谱
令ST=0.01,计算T不同值时的Sc/c,当TlnT对T进行 微分时,其值为零时,Sc/c最小,此时T=0.368。
10.7 常用的吸光光度法
1.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0.2~0.8以外)问题 分类:高吸光度差示法、低吸光度差示法、
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
有机溶剂,提高灵敏度、显色反应速率
f 干扰离子
消除办法: 提高酸度,加入隐蔽剂,改变价态 选择合适参比
A1 = e1bc1 A2 = e2bc2 A = 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
10.3 吸光光度计
1 分光光度计的组成
光源
单色器
样品池
检测器
读出系统
常用光源
光源 氢灯 氘灯 钨灯 卤钨灯 氙灯 能斯特灯 空心阴极灯 激光光源
波长范围(nm) 185~375 185~400 320~2500 250~2000 180~1000 1000~3500 特有 特有
NN
OH H2 O3 As
NN
HO3S
SO3H
氧化还原反应
HOOC COOH
NH
+ VO3- + H+
HOOC COOH
N
NN
3 Fe2+
HOOC COOH
N
2+
+ VO + H2 O
离子缔合反应
(C2H5 )2 N
+
O
N H
(C2
H5
)2
C
. AuCl4-
COOH
成盐反应
NCO HS C C CH
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。
pKa=pH+ lg
AB- - A A- AHB
lg AB- - A A- AHB
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3.0×10-5 mol/L (固定不变)和不 同浓度(小于12.0×10-5 mol/L)的PDT溶液,按 实验条件,485nm测定吸光度,作图。
H4L+
H3L H2LHL2-
1.2 4.8-5.2 8.4-9.0 11.4-12.0
462-465 462,490 512 532-538
Sn4+ 1.0 530 Ga3+ 5.0 550
pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响
影响待测离子的存在状态,防止沉淀
影响络合物组成
b 显色剂的用量 稍过量,处于平台区
灵敏度
选择性
2 测定浓度控制 控制浓度 吸光度A:0.2~0.8
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A A~c 作图
A
0.35
0.30
0.25
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
10.2 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 光谱名称
X射线
当光子的能量与分子的E匹配时, 远紫外光
就会吸收光子
E=hu=hc/l
近紫外光 可见光
近红外光
中红外光
远红外光
微波
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625-1000nm波长;阴极 表面涂锑和铯为紫敏,适用200-625nm波长
目视比色法—比色管
光电比色法—光电比色计
光源、滤光片、比色池、硒光电池、检流计
分光光度法与分光光度计
722型分光光度计光学系统图
1.光源;2.滤光片;3,8聚光镜 4,7.狭缝;5.准直镜;6.光栅 9.比色池;10.光电管
适用于 紫外 紫外 可见,近红外 紫外,可见,近红外 紫外、可见(荧光) 红外 原子光谱 各种谱学手段
单色器 作用:产生单色光 常用的单色器:棱镜和光栅
样品池(比色皿)
厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, 5…cm 材质:玻璃比色皿--可见光区
石英比色皿--可见、紫外光区
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:
OH
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
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Δl
形式
pH
λmax(nm) 形式 pH λmax(nm)
2 物理化学因素
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
化学反应 离解、缔合、异构等 如:Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H++2CrO42PAR的偶氮-醌腙式
3 吸光度测量的误差 吸光度标尺刻度不均匀
dc/c= dA/A=dT/TlnT Er=dc/c×100%= dA/A×100%=dT/TlnT×100% A=0.434 ,T=36. 8% 时,测量的相对误差最小 A=0.2~0.8, T=15~65%,相对误差<4%
选l1为参比波长, l2为测量波长
得 Al1= e xl1bcx + e yl1bcy Al2= e xl2bcx+ e yl2bcy
ΔA=Al2-Al1= (e xλ2bcx+e yl2bcy)-(e xl1bcx+e yl1bcy) 在等吸光度的位置(G, F), e yl2= e yl1,则上式成为
ΔA=(e xl2- e xl1)bcx
ΔA与cx成正比, 可用于测定
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
HB =H+ + B-
Ka =
[H+][B-] [HB]
pKa=pH+
lg
[HB] [B-]
A=AHB+AB-
400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750
3 一些基本名词和概念
吸收光谱曲线:物质在不同波长下吸收光的强度大小
A~l关系 最大吸收波长 lmax:光吸收最大处的波长
对比度(Δl):络合物最大吸
收波长(lMRmax)与试剂最大 吸收波(lRmax)之差
无线电波
波长范围 0.1~10nm 10~200nm 200~400nm 400~750nm 0.75~2.5um 2.5~5.0um 5.0~1000um 0.1~100cm 1~1000m
有机化合物的生色原理
a 跃迁类型 价电子跃迁:σ→σ*, π→π*; n→σ*, n→π* E (h) 顺序: n→π*<π→π*< n→σ*<σ→σ*
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Nb30μg,用2cm比色池,在650nm
测定光吸收,A=0.43,求S. (Nb原子量92.91)。 有两种做法:根据A=εbC,求ε
=3.3×104 L·mol-1·cm-1
吸光度的加和性 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
S
N (CH3)2 + Ag+
NCO AgS C C CH
S
N (CH3)2
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
AsO3 H2
NN
注意: 平行单色光 均相介质 无发射、散射或光化学反应
灵敏度表示方法
摩尔吸光系数 e
A = Kbc
c: mol/L c: g/L
A = e bc
A = abc a: 吸光系数
e 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: (L•mol-1 •cm-1)
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
10.4 显色反应及影响因素
1 显色反应
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
要求: a. 选择性好 b. 灵敏度高 (ε>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 (l>60nm)
2 显色反应类型 络合反应
O OH As O M O
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Hale Waihona Puke Baidu件选择
1 测定波长选择 选择原则:“吸收最大,干扰最小”
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 = (el1- el2)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
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。
Δl lmax
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
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
I0 = It + Ia
Ir
Ia
T = It / I0 , T: 透射比或透光度 A=lg (I0 / It )=lg(1/T), A:吸光度
OH OH H2 O3 As
NN
HO3S
SO3H
三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁S
COOH HO
CH3
C
Cl
COOH O
CH3 Cl
SO3H
三苯甲烷碱性染料 结晶紫
(H3C)2N
N(CH3)2
C
N(CH3)2
邻菲罗啉类:新亚铜灵
肟类:丁二肟
N CH3
N CH3
CH3 C C CH3
N HO
N
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:A=lg(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
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