第八课 可见分光光度法

二、分光光度计类型
仪器类型 型号 721型 单光束可见 721E 波长/nm 范围 360~800 340~100 0 325~110 0 精度 ±3
单色 器
棱镜
主要功能特点
生产厂家
指针式光度计，手动调零、 无锡汉唐 调百
.采用单片机技术，自动调 零，自动调百，.大屏幕液 晶显示。 上海光谱 仪器
n i 1 i i
x x
n i 1 i
2
a y bx 用回归方程画出的曲线称为校正曲线，回归方程的质量 用相关系数 来衡量, 越接近1越好，一般 0.999
=b
x x
n i 1 n i i 1 i
2
y y
2
例 用邻二氮菲法测Fe2+, 得如下数据，试计算回归方 程和相关系数。
实验的方法：固定待测组分的浓度和其它条件，分别加
入不同量的显色剂，分别测定它们的吸光度，以吸光度为纵
坐标，显色剂用量为横坐标作图，可得到吸光度—显色剂用 量的曲线。然后根据曲线确定显色剂的用量。显色剂用量对 显色反应主要有有三种情况，如图(a)、(b)、(c)所示。
(a)曲线中，测定时浓度要大于c1。 (b) 曲线中当显色剂浓度继续增大时，吸光度反而下降，此 时，必须严格控制显色剂的量，测定时浓度c1< c < c2。
第四节 定量分析
3)标准曲线定期校正
条件变化工作曲线应该从新绘制，条件不变也要定期进
行校正，可在测定试样时带一个标样进行校正
4）回归方程(最小二乘法） (设直线方程为：y = a + b x 或 A = a + b c a、b为回归系数，a截据，b为斜率，该方程称为回归方程
b
x x y y
(1)干扰离子与显色剂生成有色配合物；
(2)干扰离子本身有色；
(3)与被测离子形成难离解化合物。
第二节 显色条件的选择
2．消除干扰的方法 （1）控制酸度：是最佳方法每一个显色反应都要考虑。例 如Fe3＋和Cu2+都可以与磺基水杨酸形成黄色配合物，但
是在pH=2.5时铁能形成配合物而铜不能。
（ 2 ）加入掩蔽剂；使干扰离子生成更稳定的无色配合物 P72表2－6
第一节 显色反应和显色剂
二、显色剂分类 （1）无机显色剂： 如:硫氰酸盐(KCNS)可与Fe3+反应生成血红色的硫氰酸铁。 常用无机显色剂有:硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢和氨水等。
缺点：选择性差、灵敏度低
表2-4 列出了几种常用的无机显色剂。
第一节 显色反应和显色剂
（2）有机显色剂：
1）优点：
a．具有鲜明的颜色，ε都很大（一般可达到104以上）， 所以测定的灵敏度很高；
(c) 曲线中，当显色剂的浓度不断增大时，吸光度不断增大。
此时，应严格地控制显色剂的量。
第二节 显色条件的选择
二、溶液酸度 酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影
响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的组成、
稳定性等。 1．酸度对配合物组成的影响 有些显色反应当酸度不同时，要生成配位比不同的配 合物，其颜色也有所不同。
第一节 显色反应和显色剂
(二) 显色反应一般应满足下列要求：
①选择性好，干扰少，或干扰容易消除；
②灵敏度足够高。吸光光度法一般用于微量组分的测定，故 显色反应的摩尔吸光系数要大；
③有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式；
④有色化合物的化学性质应足够稳定； ⑤有色化合物与显色剂之间的颜色差别即“反衬度（对比 度）”要大，一般要求△λ在约60nm以上。 ⑥显色条件易于控制，重现性好。
第二节 显色条件的选择
例如Fe3+可与水杨酸在不同pH条件下，生成配位比
不同的配合物。
pH<4 pH≈4～7 Fe（C7H4O3）+ Fe（C7H4O3）2紫红色（1:1） 橙红色（1：2）
pH≈8～10
Fe（C7H4O3）33-
橙红色（1：3）
可见只有控制溶液的pH在一定范围内，才能获得组成 恒定的有色配合物，得到正确测定结果。
第一节 显色反应和显色剂
一、显色反应 （一）显色反应： 在光度分析中将试样中的待测组分转变成有色化合物 的反应叫显色反应。 显色反应一般分为两大类： 一类是配位反应；另一类是氧化还原反应。 Fe3＋＋SCN－=FeSCN2+（血红色）；
Mn2＋－5e＋4H2O= MnO4－（紫色）＋8H＋
在这两类反应中，用得较多的是配位反应。
收时，可用蒸馏水作参比液，称纯溶剂空白。 ②试液空白：试剂和显色剂均无色时，而被测溶液中其他离
子有色时，应采用不加显色剂的试液溶液作参比液，称试液
空白。 ③试剂空白：试剂和显色剂均有颜色时，可将一份试液加入 适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用， 然后把显色剂、试剂均按试液测定方法加入，以此做参比溶 液，称试剂空白。
第二节 显色条件的选择
2．酸度对显色剂浓度的影响
很多显色剂都是有机弱酸，在溶液中有如下平衡：
HR → H+＋ R－ 而显色反应为 M＋R → MR 所以酸度太高对反应不利。
因此显示时，必须将酸度控制在某一适当范围内。
第二节 显色条件的选择
3．酸度对显色剂颜色的影响 很多显色剂本身就是酸碱指示剂，酸度不同时，它们 的颜色不同。如果控制不好酸度，就会使指示剂颜色与有色 化合物的颜色相近而影响测定。 例如PAR（吡啶偶氮间苯二酚）是一种二元酸（表示为H2R ） pH=2.1 ～4.2 pH=4～7 pH>10 黄色（H2R） 橙色（ HR- ） 红色（R2-）
仪器分析检验技术
课程主讲人：白立军
显色反应和显色剂
显色反应的条件 测量条件的选择 定量分析的方法
复
一、仪器的基本组成
光Hale Waihona Puke Baidu 单色器 吸收池
习
光电转换器 信号显示系统
①光源 提供稳定的连续光源。可见分光光度计用钨灯；紫外分 光光度计用氢灯。 ②单色器 把复合光通过棱镜或光栅色散为测定所需的单色光。 ③吸收池 盛待测溶液。可见光区使用玻璃池、紫外光区使用石 英吸收池。 ④接收器（检测器） 把通过吸收池的光转变成电信号。常用光电 管或用光电池。 ⑤测量系统 对检测器产生的电信号进行放大和处理，最后在仪 表上显示透射比、吸光度或者浓度等。
dc/c 8 (%)
6 4 2 0 0 20
dT=2%
dT=1% dT=0.1%
40 60 80 100
T(%) A = 0.155 ~ 1.00 误差公式推导
T = 70 ~ 10 %
3、选择适当的参比溶液
参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶液选得 不适当，则对测量读数准确度的影响较大。
①纯溶剂空白：当试液、试剂、显色剂均在测定波长处无吸
第二节 显色条件的选择
四、温度 一般显色反应在室温下进行，但是也有一些反应要加
热到一定温度下才能进行。而且还有一些有色配合物在室
温下要分解。 五、溶剂的影响 1．影响有色化合物的溶解度；
2．影响有色化合物的颜色；
3．影响显色反应进行的速度；
第二节 显色条件的选择
六、干扰离子的影响和消除方法：
1．干扰离子的影响
（3）利用氧化还原反应改变价态；
例如： Al3+ 与铬天菁显色， Fe3+ 干扰，可以把 Fe3+ 还原为Fe2+ 则不干扰
第二节 显色条件的选择
2．消除干扰的方法
（4）采用双波长进行同时测定，利用吸光度加合性。 （5）用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰； （6）选择适当的波长； （7）分离：以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。
第三节 分光光度法测量条件的选择
选择最适宜的测量条件时，应注意以下几点： 1、入射光波长的选择： 选择被测物质的最大吸收波长作为入射光波长。这样， 灵敏度较高，偏离朗伯-比耳定律的程度减小。当有干扰物质
存在时，应根据“吸收最大、干扰最小”的原则选择入射光
波长。 2、控制适当的吸光度范围：
一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在 0.2－0.8范围
计算得到试样中待测组分的含量。 cx c
第四节 定量分析
（2）说明
1)标准曲线标注
要标明标准曲线名称、标准溶液名称和浓度、坐标单位、 测量条件（仪器型号、测定波长、吸收池厚度、参比溶液名称） 制作者姓名和日期。 2）平行操作 标样和试样操作条件完全一致(同时操作、基体组成一致)， 待测试液浓度应该在曲线线性范围之内，最好在曲线中部。
内，可以从以下两方面来考虑： ①控制溶液的浓度； ②选择不同厚度的吸收池。
仪器测量误差
A lg T 0.434 ln T
10
根据误差传递公式，可以推导出浓度测量的相对误差为
dT dc Er c T lnT
T = 0.368 = 36.8 % A = 0.434 误差最小 当dT = 1%时 为了使测量误差 < 5%， 控制溶液的透光率
±1
光栅
双光束 智能型
190~900
±0.3~ 0.5
光栅
可见分光光度法
可见分光光度法是利用测量有色物质对某一单色光吸收程度
来进行定量的，而许多物质本身无色或色很浅，也就是说它
们对可见光不产生吸收或吸收不大，这就必须事先通过适当 的化学处理，使该物质转变为能对可见光产生较强吸收的有 色化合物，然后再尽心光度测定。 显色反应：将待测组分转变成有色化合物的反应。 显色剂：与待测组分形成有色化合物的试剂。
第四节 定量分析
1、单组分的测定 (1)标准曲线法（微量） 配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液，以不含待
测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度。并绘制
吸光度－浓度曲线，得到标准曲 A
线（工作曲线），然后再在相同
条件下测定试样溶液的吸光度。 A x 由测得的吸光度在曲线上查得试
样溶液中待测组分的浓度，最后
色反应的进行。 由上可见，酸度对显 色反应的影响是很大的， A
适宜的酸度要由实验来确
定。 pH
第二节 显色条件的选择
三、显色时间
显色反应的速度有快有慢，快的几乎是瞬间完成，颜
色很快达到稳定状态，并且能保持较长时间。大多数显色
反应的速度是比较慢的，需要一定时间才能达到稳定。而
且有些有色化合物放置过久也会褪色。 适宜的显色时间要由实验来确定。
±2
光栅
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±2
光栅
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单光束紫外
SP190~110 756PC 0 TU2100
第二节 显色条件的选择 注： PAR可作多种离子的显色剂，生成的配合物 的颜色都是红色，因而这种显示剂不能在碱性溶液 中使用。否则，因显示剂本身的颜色与有色配合物 颜色相同或相近（对比度小）将无法进行分析。
第二节 显色条件的选择
4．酸度对金属离子存在形式的影响
很多高价金属离子都要水解，酸度较低时，不利于显
b．生成的一般为螯合物，稳定性很好，一般离解常数都 很小； c．选择性好 d．有些有色配合物易溶于有机溶剂，可进行萃取光度分 析，提高了测定的灵敏度和选择性。
第一节 显色反应和显色剂
2）常见的有机显色剂： (a)．磺基水杨酸： 其结构式如下： 它可用于测定
OH COOH
(b)邻二氮菲（邻菲罗 啉，1，10—二氮 菲）：结构式为：
按化学反应类型分：三元缔合物和三元胶束如 铜－铜试剂－十六烷基硫酸钠形成三元胶束配合物 铁－邻二氮菲－苦味酸盐形成三元缔合物
第二节 显色条件的选择
一、显色剂用量： 显色反应就是将待测组分转变成有色化合物的反应， 其反应一般可用下式代表： M＋R = MR 反应具有一定的可逆性，当增加R的用量时，有利于 反应向右进行。 但要注意，加入的显色剂用量也不能太多，否则产生 副反应，对测定产生不利。例如：用SCN-与Fe3+反应生成 红色配合物测定铁时，当加入的显色剂太多时，就会对测 定产生不利。
三价铁离子。
SO3H
N
(c)双硫腙：也叫二苯— 硫腙。结构式为：
S NH C N N NH
N
第一节 显色反应和显色剂
（3）三元配合物显色体系 1）特点：选择性好、灵敏度高（ε大 ） 2）分类： (a)单核：一个金属离子和两个配位体Al-CAS-CTMAC
(b)双核：两个金属离子和一个配位体FeSnCl5
C(mol)/L×10-5
A
1.00
0.114
2.00
0.212
3.00
0.335
4.00
0.434
5.00
0.670
6.00
(2)示差分光光度法（高含量） ①示差分光光度法与分光光度法区别：参比溶液不同，采 用比被测试液浓度稍低的标准溶液作为参比溶液，一般方法则 采用空白溶液为参比溶液。