第三章+吸光光度法简介_3

H+ N
(CH3)2N
S
N(CH3)2 2
二聚体：λmax = 610 nm
A
A
610 nm 660 nm λ
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环境分析化学（2013-2014学年)
λmax = 660 nm C
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环境科学与工程系
Environmental Analytical Chemistry
测量条件的选择
环境分析化学（2013-2014学年)
0
C
ε =1.1 ×104
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环境科学与工程系
Environmental Analytical Chemistry
灵敏度的表示方法
对摩尔系数的理解之二
对同一种待测物质，不同的方法具有不同的 ε ，表明
具有不同的灵敏度。
例，分光光度法测铜
铜试剂法测 Cu ε 426 = 1.28 × 104 L．mol-1．cm-1 双硫腙法测 Cu ε 495 = 1.58 × 105 L．mol-1．cm-1
λmax 实际计算 A = ε ′CMb
光度法测定通常在一个较大的浓度范围内作工作曲线，当
ε′或随着浓度的变化而变化，或随着副反应的变化而变化时，
就表现出对吸光定律的偏离。
例：
M
+ L → ML , λ1 ε1
λM2 Lε22,
Mλ3Lε33
A
ML2 ML
ML3
A
最有可能在什么
ML ML2
情况下得到？
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环境科学与工程系
影响准确度的因素
Environmental Analytical Chemistry
仪器测量误差 A = − lg T = −0.434 ln T
根据误差传递公式，可以推导出浓度测量的相对误差为
Er
=
dc c
=
dT
T lnT
T = 0.368 = 36.8 %
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dc/c 8 (%)
测量波长的选择
无干扰，选择 A
λmax
1、非单色光 影响小
有干扰 A
2、灵敏度高
λ
λ
待测溶液吸光度的选择（为什么？）
选择 C
选择 b
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环境科学与工程系
Environmental Analytical Chemistry
参比液的选择
原则： 扣除非待测组分的吸收
一般情况
ε < 104 ε ~ 104 ~105 ε > 105
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低灵敏度 中等灵敏度
？ 灵敏度不同的本质
原因是什么
高灵敏度
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环境科学与工程系
灵敏度的表示方法
摩尔吸光系数 ε
吸光系数 a
比吸光系数
E1% 1cm
Environmental Analytical Chemistry
3.4 吸光光度法分析条件的选择
3.4.1 酸度的选择 3.4.2 显色剂用量的选择 3.4.3 其它条件的选择
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环境分析化学（2013-2014学年)
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环境科学与工程系
Environmental Analytical Chemistry
3.5 吸光光度法应用简介
3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7
微量组分的测定 示差光度法 光度滴定法 前节要点复习 络合物组成及稳定常数的测定 弱酸弱碱离解常数的测定 双波长分光光度法 导数分光光度法
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环境科学与工程系
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3.3 吸光光度法的灵敏度与准确度
M + nR = MRn
OH-
H+
存在型体的变化
RH = R- + H+
λ1
λ2
生成不同配比的络合物
例，磺基水杨酸 – Fe 3+ pH = 2 ~ 3 FeR 紫红色
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pH = 4 ~ 7 pH = 8 ~ 10
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FeR2 FeR3
橙色 黄色
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比较常量分析：铁矿中的铁含量测定，含量为80%，若相对 误差以 5 %计算，结果为 84 ~ 76 %，绝对误差为 4 %
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环境科学与工程系
Environmental Analytical Chemistry
灵敏度的表示方法
摩尔吸光系数 ε
灵敏度 吸光光度法是一种适合于微量组分测定的仪器分析法， 检测限大多可达10-3 ~10-4 g / L 或 ~µg / mL 数量级。
准确度 能满足微量组分测定的要求。一般相对误差 2~5 %。例如， 石灰石中微量铁，含量为 0.067 %，相对误差以 5 %计算， 结果为 0.064 ~ 0.070 %，绝对误差为 0.003 %
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Environmental Analytical Chemistry
仪器测量误差公式推导
吸光定律 A = εcb 根据误差传递公式，有
dA = dc Ac
又 A = − lg T = −0.434 ln T dA = −0.434 dT
T
得 dA = dT A T lnT
浓度测量的 相对偏差
以
lg
[ M Rn] [M ′]
~
pH
作图 可得适宜pH范围
A 实际工作中，作 A ~ pH 曲 线，寻找适宜 pH 范围。
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pH
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显色剂的用量
M + nR = MRn
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3.5 吸光光度法应用简介
微量组分的测定
AX
Y
单组分的测定 纯物质或共存物质不干扰
多组分的测定 介绍一种 解联立方程法
根据加合性原则
λ1 λ2
λ
Aλ1 = Aλx1 + Aλy1 = ε λx1bcx + ε λy1bcy A
示差光度法
方法比较 常规法 以空白溶剂为参比
Ax
= lg
I0 Ix
=
εbc x
示差法
以浓度为 Cs 的 标准溶液为参比
A′x
=
lg
Is Ix
× I0 I0
= lg I0 − lg I0 Ix Is
A
= Ax − As = εb(cx − cs )
A′
= εb∆cx
△Cx
△C
cx = ∆cx + cs
[MRn] [M ′][R′]n
= βn′
lg
[MRn] [M ′]
=
lg
β n′
+
n lg[
R′]
定量反应 [MRn] ≥ 999 [M ′]
lg βn′ + n lg[ R′] ≥ 3
lg[ R′] ≥ 3 − lg βn′
n
A 实际工作中，作 A ~ CR 曲
线，寻找适宜 CR 范围。
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dT=2%
A = 0.434 误差最小
4
dT=1%
当dT = 1%时 为了使测量误差 < 5%， 控制溶液的透光率
2
dT=0.1%
0
0 20 40 60 80 100
T(%)
T = 70 ~ 10 %
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A = 0.155 ~ 1.00
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误差公式推导
吸光物质 吸收 吸收 吸收 吸收
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参比液组成
溶剂 不加显色剂的试液 显色剂 显色剂 + 试液 + 待 测组分的掩蔽剂
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7.4 吸光光度法分析条件的选择
显色反应
有机物质
官能团强吸收 直接测定 UV-VIS 官能团弱吸收 衍生化反应 UV-VIS
Aλ 2 = Aλx2 + Aλy2= ε λx2bcx + ε λy2bcy
ε
x
λ1
ε
x
λ2
ε 为物质的特征参数，可通过配制标
准溶液测得。
Cs(x)
解联立方程，可求得Cx, Cy
请设计一个测定两组 分的浓度的实验方案
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环境科学与工程系
单组分的测定
Environmental Analytical Chemistry
微量铁的测定 邻二氮菲法 氨基酸的测定 茚三酮法
蛋白质的测定 考马斯亮蓝法
总磷的测定
磷钼蓝法
海水中营养盐的测定
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无机物质
显色反应
通常通过显色反应生成吸光系数大的有色 物质进行测定，以提高灵敏度
Fe2+ + 3
NN
3 邻二氮菲
2+
NN
Fe
3
桔红色 λmax
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环境科学与工程系
酸度的选择
酸度的影响
副反应
Environmental Analytical Chemistry
？ （Cx > Cs） 适宜 高 浓度的测定 思考：（Cx < Cs）时情况怎样
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环境分析化学（2013-2014学年)
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示差法的误差
方法
定量原理
相对误差
常规法 示差法
Ax = εbcx = − lg Tx
Tx
=
Ix I0
A∆c = εb∆cx = − lg Tr
dcx = dT cx Tx ln Tx
d∆cx = dT
Tr
=
Ix Is
∵ I0 > Is ∴ Tr > Tx
cx Tr ln Tx
d 有 ∆c x < d c x
cx
cx
结论：示差法提高了准确度
A = εbC 当 b = 1 时，A = ε C
对摩尔系数的理解之一
A
摩尔吸收系数是对吸光物质而言，是由吸光
ε
物质的结构特征，吸光面积等因素决定。
Fe2+ + 3
NN
3 邻二氮菲
NN Fe
2+ 3
桔红色 λ508
实际测定
A
=
ε
′bC Fe
2+
实际测得的是条件摩尔吸收系数， ε′
2014/10/14
环境科学与工程系
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酸度的选择
理论计算
[MRn] [M ′]
=
βn′ [R′]n
lg
[MRn] [M ′]
=
lg
β n′
+
n
lg[
R′]
M + nR = MRn
OH-
H+
αM(OH)，αR(H) ~ pH
= lg βn − lg αM(OH) − n lg αR(H) + n lg[ R′]
灵敏度
Sandell 灵敏度 S
灵敏度
S 值表示 单位截面积光程 测得吸光度为 0.001 时，每mL 溶 液中待测物质的微克数。单位为 µg ．cm-2。
Sandell 灵敏度与ε 的关系
S
=
M
ε
问题：如何测量 S 值？S 值是否与光程有关？
2014/10/14
环境分析化学（2013-2014学年)
A （样） = A （待测吸光物质） + A （干扰）+ A （池）
A （参比） = A （干扰）+ A （池）
以显色反应为例进行讨论 M + R = M-R
若欲测 M-R 的吸收 λmax
λmax
试液 无吸收 基质吸收 无吸收 基质吸收
2014/10/14
显色剂 无吸收 无吸收 吸收 吸收
溶剂 光 学 透 明
λ1
λ
ML3
什么条件满足？
C(M) 如果在 λ1 进行测定，结果如左图所示
2014/10/14
环境分析化学（2013-2014学年)
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环境科学与工程系
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例，聚合引起的对吸光定律的偏离
2 (CH3)2N
H+ N
S
N(CH3)2
单体： λmax = 660 nm
环境分析化学（2013-2014学年)
CR
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环境科学与工程系
温度的选择
Environmental Analytical Chemistry
实际工作中，作 A ~ T 曲线，寻找适宜 反应温度。
A
A
A
T
T
T
A
A
反应时间的选择
2014/10/14
T
T
实际工作中，作 A ~ t 曲线，
寻找适宜 反应时间。
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（3）
2014/10/14
环境分析化学（2013-2014学年)
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3.3 吸光光度法的灵敏度与准确度
前节要点复习 3.3.1 灵敏度的表示方法 3.3.2 影响准确度的因素 3.3.3 测量条件的选择
Er
=
dc c
=
dT
T lnT
(T
l
nT
)′
令
=0
得 T = 0.368 = 36.8 %
A = 0.434
此时，仪器测量误差最小
2014/10/14
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化学反应的影响
M + L = ML 吸光定律 A = εCMLb