水分析化学 第六章分光光度法20032

A AL AH L A
0.6 0.4 0.2 0 -0.2
A
AH L AL 2
pH=pKa AL
1 2
A
3.0 3.34
4.0
pH
3.32(pKa)
pH 曲 线
3
4
5
6 pH
-0.4 -0.6
A AL AHL A
lg
pH 曲 线
25
第六章
小 结
6.1 了解分子对光的吸收与溶液颜色的关系. 吸收曲线—定 性分析的基础。 定量分析的基础—朗伯-比尔定律：A=bc=-lgT 式中各参 数的物理意义，定量计算。 6.2 了解目视比色法、分光光度法的特点，分光光度计的 基本部件。 6.3 灵敏度的表示—摩尔吸光系数的意义和计算； 准确度—适宜的测量范围、偏离比尔定律的原因。 6.4 显色反应及条件的确定: 显色剂用量、酸度、时间、 温度、干扰及消除。 6.5 应用: 单一组分测定示例、多组分测定、光度滴定、 络合物组成的测定、酸碱离解常数的测定。
—选择适当的测定波长
钍-偶氮砷III
A 试剂 络合物 A 钴-亚硝基红盐
络合物
试剂
515
655
415
500
16
-- 选择适当的参比溶液
1. 仅络合物有吸收，溶剂作参比。 如 phen—Fe2+ 标准曲线
2.待测液也有吸收，被测液作参比。 如 测汽水中的 Fe 3. 显色剂或其他试剂也有吸收，空白溶液作参比 例:邻二氮菲光度法测Li2CO3中的 Fe， 参比溶液为不含Li2CO3样品的所有试剂。 4. 干扰组分与显色剂有反应,又无法掩蔽消除时： 1）掩蔽被测组分，再加入显色剂，作参比. 2）加入等量干扰组分到空白溶液中,作参比.
[FeR 3 ] [Fe'][R']
3

3 Fe(A)
3
R(H)
lg
lg 3 lg Fe(A) 3 lg R(H) 3 lg[R']
11
lg
[F eR 3 ] [F e ]
pH3～8为适宜
的酸度范围
12
3. 显色温度及显色时间
A
T2(℃) T1(℃)
t(min)
另外，还有介质条件、有机溶剂、 表面活性剂等
13
6.4.3 干扰及消除 1.化学法
测Co2＋(含Fe3+) : (掩蔽法)
Co2＋, Fe3+ (2)Sn2+ ⑴NaF
Co2+ SCN－ Co(SCN)2 (蓝) 3FeF6
SCN－ Co(SCN)2
14
Co2+ Fe2+,Sn4+
测Co2＋ :(生成络合物性质不同)
T-透光率读数误差
80 60 40
20 0 c1 c2 c c3
4
T T
浓度测 量的相 对误差 与T(或A) 的关系
Er
10 8 6 4 2 0 20 0.7 (36.8) 40 0.4 0.434 60 0.2 80 0.1 T% A
Er c c 0 .4 3 4 T T lg T
=
A 0- A A
0
A0 A
c(M)=c(R)=c
[M R ] [ M ] [ R ] (1 - )c c c 1-
K=
=
=
c
2
0.5 M:R=1:1
cM / c MmRn型 ?
23
MO吸收曲线
曲线 1 2 3 4 5 pH 1.10, 1.38 2.65 3.06 3.48 3.98
*灵敏度高，一般ε>104 *选择性好 *显色剂在测定波长处无明显吸收。 对照性好, λmax>60 nm . *反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。 *显色条件易于控制，重现性好。
8
6.4.2 显色条件的确定
1. 显色剂用量（c(M)、pH一定）
c(R)
Mo(SCN)32+ 浅红 Mo(SCN)5 橙红 Mo(SCN)6- 浅红
19
2. 多组分的测定
a) 在1处测组分x, 在2处测组分y b) 在1处测组分x; 在2处测总吸 收,扣除x吸收,可求y c) x,y组分不能直接测定 A1=x1bcx+ y1bcy(在1处测得A1) A2 =x2bcx+ y2bcy(在2处测得A2)
x1, y1, x2, y2由x,y标液 在1, 2处分别测得
Co2+, Zn2+, 钴试剂R CoR,ZnR NiR,FeR Ni2+, Fe2+
测Fe3＋:(控制pH) Fe3+, Cu2+ pH 2.5 SS
H+
CoR, Zn2+ , Ni2+ , Fe2+
FeSS （紫红） Cu2+
如不能通过控制酸度和掩蔽的办法消除干扰， 则需采取分离法。
15
2. 物理法
1% E 1cm
= 0 .3 8 /2 .0 1 0
-4
= 1 .9 1 0
3
or
E 1 c m = 1 0 /M = 1 .1 1 0 /5 5 .8 5 = 1 .9 1 0
1%
5
3
3
二. 准确度—仪器测量误差
T% 100 c1 c1
>
c2 c2
<
c3 c3
光度计的读数误 差一般为 0.2～2％(ΔT), 由于T与浓度c 不是线性关系， 故不同浓度时 的ΔT引起的误 差不同。
计算 和 E 1 c m
1%
解： c(Fe)=1.0 mg/L=1.0×10-3/55.85 =1.8×10-5mol/L
=
0 .3 8 2 1 .8 × 1 0
-5
= 1 .1 1 0 L m o l
4
-1
cm
-1
2
A = E 1cm b c
1%
c =1.0mg/L=1.0×10-3 g /1000mL = 1.0×10-4g/100mL
磷钼黄(小) Sn2+
磷钼(V)蓝(大)
18
3) 蛋白质测定—溴甲酚绿、考马司亮蓝等 4) 氨基酸测定—茚三酮(紫色化合物) 5) 水质检测: NH4+、NO2-、Mn2+、Fe2+、 SO42-、Hg2+---6) 药物含量测定—比吸光系数定量；荷移 光谱法测定. 7) 紫外吸收(UV): NO2-、NO3-、SO42-、 SO32-、CO32-、SCN-、酪氨酸、色氨酸、 苯丙氨酸、蛋白质等。
6.3 吸光光度法的灵敏度与准确度
一. 灵敏度的表示方法:摩尔吸光系数 ()
A= b c
=A/bc (L· mol-1· cm-1)
敏度;
>105为高灵敏度; <104为低灵敏度.
1
例1 邻二氮菲光度法测铁
(Fe)=1.0mg/L, b=2cm , A=0.38
17
6.5 吸光光度法的应用
1. 单一组分测定
1) 金属离子: Fe-phen, Ni-丁二酮肟, Co-钴试剂
2) 磷的测定: DNA中含P～9.2%, RNA中含P～9.5%, 可得核酸量.
H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3 =(NH4)3PO4· 12MoO3+12NH4NO3+12H2O
O O
C=S,－N
： ： ：
（共轭双键）πe
：
助色团－NH2，－OH，－X （孤对电子）ne
6
有机显色剂
OH
OO型：
SO3H
COOH
磺基水杨酸
NN型：
N N
邻二 氮菲
N OH
CH3－C－C－CH3 HO－N
OH
＝ ＝
N－OH
丁二 酮肟
ON型：
N N
PAR
NH NH
S型 ：
S N N
双硫腙
7
显色反应的选择
( T 0 .0 1 )
实际工作中，应控制T在10～70％, A在0.15～1.0之间 (调c, b, )
5
6.4 显色反应与分析条件的选择
6.4.1 显色剂与显色反应
无机显色剂: SCN- [Fe(SCN)]2+ H2O2 [TiO· H2O2]2+ 有机显色剂:
生色团：－N＝N－，－N＝O，
26
27
28
A
1 2 3 4 5 6
Aa(HL)
6
5.53,6.80
Ab6
5 4 3 2 1
由每份溶液的一 对pH、A，可求 得一个Ka, 取平 均值即可.
Ab (L) 550 600
24
350
Aa 400 450 500
/nm
MO离解常数的测定
A AHL
作图法
p K a p H lg
lg A AL [H L ] l g AHL A [L ]
20
3. 络合物组成的测定
(1)摩尔比法:
A
固定cM ,改变cR
1:1
3:1
1.0
2.0
3,0
c(R)/c(M)
21
(2)等摩尔连续变化法: c M c R c (常 数 ）
M:R=1:1
M:R=1:2
0.5
0.33 cM / c
cM / c
M nR
MR
n
22
表观形成常数的测定 (设M、R均无吸收)
c(R)
c(R)
Fe(SCN)n3-n
9
2. 显色反应酸度（c(M)、 c(R)一定）
pH pH1<pH<pH2
10
邻二氮菲－亚铁反应完全度与pH的关系
Fe2++3R
＋
β3 H＋
柠檬酸 A H
FeR3
β3＝1021.3
c(R)≈[R´]=10-4mol· L-1
3 '
[FeR 3 ] [Fe']