分析化学—— 吸光光度法

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Ι0 Ιt
λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
A1 A2 A3 A4 A5
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KMnO4吸收曲线(吸收525nm的绿光而呈紫色)
吸收曲线的讨论:
(1)同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax (2)对于不同物质,它们的吸收曲线形状和λmax则 不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作为 物质定性分析的依据之一。 (3)同一种物质、不同浓度时,其吸收曲线形状相 似、λmax不变;吸光度与浓度成正比。定量分析
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液,以邻 二氮菲显色后,用分光光度计测定,比色皿厚度为 2.0cm,在波长510nm处测得吸光度A=0.380,计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
(2) Fe2+的浓度用mol • L–1表示时, 1.0 10 3 g L-1 c 1.8mol L1 -1 55.85 g mol
(4)不同浓度的同一种 物质,在λmax处吸光度 随浓度变化的幅度最大, 所以测定最灵敏。此特 性可作为物质定量分析 的依据。
吸收曲线是定量分析 中选择入射光波长的重 要依据。
§12-2
光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律***
当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、 液体或气体介质时,一部分被吸收,一部分透过介质,一 部分被器皿的表面反射则它们之间的关系为:
溶液的颜色由透射光的波长所决定。 透射光与吸收光为互补色光。 如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色 光的互补:蓝 黄 光而呈现蓝色
3. 吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度 A(物质对光的吸收程度),以波长为横坐标,以吸光度 为纵坐标,绘制吸收曲线,可描述物质对不同波长光 的吸收能力。
12.2.4 偏离朗伯—比耳定律的原因
标准曲线法测定未知溶液的浓度时,有时标准曲 线常发生弯曲(尤其当溶液浓度较高时),这种现 象称为对朗伯—比耳定律的偏离。 引起这种偏离的因素(两大类): (1)物理性因素; (2)化学性因素。
吸光系数a:当浓度以g • L-1表示、液层厚度用cm表 示时,常数K用a表示,其单位为L • g-1 • cm-1。此时 朗伯—比尔定律表示为:
A = abc
摩尔吸光系数ε:当浓度以mol • L-1表示、液层厚度 用cm表示时,常数K用ε表示,其单位为L • mol-1 • cm-1。此时朗伯—比尔定律表示为:
摩尔吸光系数 A
0.380 5 1 bc 2.0cm 1.8 10 mol L 1.110 4 cm1 L mol 1
例12-4 某有色溶液在2.00cm比色皿中,测得 透光率T=50.0%,若改用1.00cm比色皿时, 其T1和A1各为多少?
解:有色溶液在2.00cm比色皿中的吸光度为:
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吸光光度法
吸光光度法
比色法
分光光度法
可见分光光度法
紫外分光光度法
红外分光光度法
本章重点讨论:400-750nm可见光区的分 光光度法
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吸光光度法
主要用于微量组分的测定,其特点如下 灵敏度高。 测定试样中质量分数为10-2~ 10-5的微量组分,甚至可以测定质量分数为 10-6~10-8的痕量组分。 准确度较高。一般比色法的相对误差为 5%~10%,分光光度法为2%~5% 选择性高。干扰少,且干扰易排除。 操作简单、分析速度快。 应用广泛。几乎所有的无机离子和许多有机 化合物都可以测定.
ε<104
属低灵敏度,
104< ε <5×104 属中等灵敏度,
ε>5×104 属高灵敏度。
在实际分析中,为了提高灵敏度,常选择ε 值 较大的方法,选择有最大ε 值的 λmax变入射光的波长,则摩尔吸 均改变? 错。ε改变,ε 不变。
max
ε与入射光波长、温度、溶液的性质、溶液的浓度、 及液层厚度等因素均有关? 错。与浓度、厚度无关
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2.电磁波谱与波谱区
把电磁辐射按波长大小顺序排列就得到电磁波谱
0.005nm 10nm 200nm
400nm 750nm
0.1cm
1000m
100cm 104cm
X射线区 远紫外 近紫外 可见光 波长短
红外
微波区 无线电 波长长
能量大
粒子性
光谱分析法
能量小
波动性
红外吸收光谱:分子振动光谱,吸收光 波长范围2.51000m , 主要用于有机化合物结构鉴定。 紫外吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光 波长范围200400 nm(近紫外区) , 可用于结构鉴定和定量分析。
解:已知T = 40.2% = 0.402 则:A= –lg T = –lg 0.402 = 0.396 透光率为40.2%时,吸光度为0.396。
例12–2 测得某溶液的吸光度为0.434,其透 光率是多少? 解:已知A=0.434
根据A= –lg T得
T=10–A=10–0.434=36.8% 吸光度为0.434时,透光率为36.8%。
A= εbc
摩尔吸光系数ε
• 摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1moL • L–1、 光程(液层厚度)为 1cm溶液的吸光度。 • ε是吸光物质在特定波长下的特征常数,它与入射 光波长、溶液的性质以及温度等因素有关,而与 溶液的浓度及液层厚度无关,通常所说某物质的 摩尔吸光系数是指在最大吸收波长处的摩尔吸光 系数εmax。 • ε值愈大,显色反应的灵敏度愈高。一般认为,
第十二章
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 §12-5
吸光光度法
物质对光的选择性吸收 光吸收基本定律 吸光光度法的仪器应用 吸光光度分析条件的选择 吸光光度法的应用
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吸光光度法
吸光光度法属于仪器分析 本章主要介绍: 掌握光的吸收定律——朗伯—比尔
定律的表达式 吸收定律的使用条件、测 量条件的选择
标准曲线的绘制及标准曲线法
1 标液 A C1 A1 A AX 2 C2 A2 3 C3 A3 4 C4 A4 5 C5 A5 样品 CX AX
λ
CX
标准曲线不通过原点原因*(后讲) •可能是由于参比溶液选择不当,比色皿厚 度不等,比色皿位置不妥,比色皿透光面不 清洁等原因所引起的。
•如果有色配合物的解离度较大,特别是当 溶液中还有其他配合物时,常使待测物质在 低浓度时显色不完全,这也是标准曲线有时 不通过原点的原因。
朗伯—比耳定律
实践证明,吸光度与溶液浓度、液层厚度及入 射光波长等因素有关。若入射光波长不变 • 朗伯(Lambert)于1760年阐明了光的吸收程度和吸 收层厚度的关系。A∝b • 比耳(Beer) 1852年又提出了光的吸收程度和吸收 物浓度之间也具有类似的关系。A ∝c
• 二者的结合称为朗伯—比耳定律,也称为光的吸
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液,以邻 二氮菲显色后,用分光光度计测定,比色皿厚度为 2.0cm,在波长510nm处测得吸光度A=0.380,计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。 解:已知 b=2.0cm A=0.380 铁的摩尔质量M=55.85 g • mol–1 (1) Fe2+的浓度用g • L–1表示时,c=1.0×10–3 g • L–1 A 0.380 3 -1 2.0cm 1.0 10 g L 吸光系数a = bc =1.9×102 L • g–1 • cm–1
互补色光:如绿光和紫光互补,蓝光和黄光 互补。
绿

青(蓝绿)

青蓝(绿蓝)
红 紫

表12-2* 物质的颜色与吸收光颜色的互补关系
武汉大学(四版)*
物质颜色(透射光) 黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
吸收光 颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~600 600~650 650~750
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§12-1物质对光的选择性吸收
12.1.1 光的基本性质 1.光是一种电磁波,具有波粒二象性
波动性—传播时,主要表现波动性,用、描 述。 粒子性—与物质作用时,主要表现粒子性。用 能量E来来描述。 光是由光子流组成,光子的能量:
E = h = h c /
(h=6.626 × 10 -34 J.s c:光速 ) 光的波长越短(频率越高),其能量越大 表12–1 电磁波谱表(P307)
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可见吸收光谱:价电子跃迁光谱,吸收光波长范围 400750 nm ,主要用于有色物质的定量分析。
吸光光度法的特点:
(1)灵敏度高;
(2)准确度高;
(3)操作简便 快速; (4)应用广泛。
12.1.2 物质对光的选择性吸收
1.物质对光产生选择性吸收的原因 • 物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择 性吸收而产生的。 物质的分子、原子或离子一般于处能量较低的 稳定状态——基态,只有照射光中光子的能量E=hν 与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差△E相等 的那部分色光才会被物质或其溶液所吸收。 不同的物质微粒由于结构不同而具有不同的量 子化能级,其能级差也各不相同,因此物质对光的 吸收具有选择性。使不同物质呈现不同颜色。
A = –lgT = –lg0.500 = 0.301
根据朗伯—比尔定律,吸光度与液层厚度成正比, 则改用1.00cm比色皿时,其A1和T1各为: A1 = 1/2A=0.150
由于A1 = –lgT1 则 T1 = 0.708=70.8%
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3 标准曲线的绘制及其应用
根据 A = Kbc 若b不变,A ∝c 这是分光光度法进行定量分析的基础, 标准曲线就是根据这一原理制作的。 标准曲线的绘制:在选定的实验条件下 分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光 度,以待测组分的含量为横坐标,吸光度为 纵坐标作图,得到的通过原点的直线称为标 准曲线或工作曲线。 标准曲线法:在同样条件下,测量待测 溶液的吸光度,在标准曲线上查到与之相对应 的待测物质的含量。
强度I0之比为透光率(也称透光度、透射比)
It T (%) I0
吸光度A —物质对光的吸收程度(吸收光
的强度)。 吸光度A与透光率T的关系为:
It 1 A lg lg T lg T I0
或:
T = 10-A
溶液的透光率越小,吸光度越大,表 明溶液对光的吸收越强。
例12–1 某溶液的透光率为40.2%,其吸光 度是多少?
收定律。其数学表达式为:
朗伯-比耳定律的数学表达式为:
A = Kbc
它表明:当一束平行单色光通过均匀的 非散射的溶液时,溶液的吸光度A与吸光物 质的浓度c和液层厚度b的乘积成正比。 • K为常数,它与吸光物质的性质、入射光波 长及温度等因素有关。 • 它与b、c 的单位有关(但与c 大小无关)
2 吸光系数a和摩尔吸光系数ε
了解仪器的结构、原理和使用 重点:朗伯—比尔定律 学时:约4学时
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吸光光度法
吸光光度法属于仪器分析,测量微量组分 原理:吸光光度法是基于物质对光的选择性 吸收而建立起来的分析方法 分类: 比色法——是以比较有色溶液颜色的深浅 (透过光)来确定其中有色物质含量的分析 方法 分光光度法——是通过待测溶液对特定波长 光的吸收而确定物质含量的分析方法。
M 基态
+ h

M *
M + 热
激发态 (△E) E2
M + 荧光或磷光
E = E2 - E1 = h
E1
吸收光
发射光
2、物质的颜色与光吸收 物质的颜色是由于物质对不同波长的光 具有选择性吸收而产生的。 复合光:由不同波长组成的光叫复合光。 白光(太阳光)由七种单色光组成的复合光。 单色光:具有同一波长的光称为单色光。 互补色光:如果把适当颜色的两种单色光按 一定的强度比例混合,也可以得到白光,这 两种单色光就叫做互补色光。如绿光和紫光 互补,蓝光和黄光互补。
吸收光的强度为Ia
I0 = Ia + It + Ir
入射光的强度
反射光的强度为Ir
透过光的强度为It
b
c Ia
It
Ir
I0 = Ia + It + Ir
Ir基本不变,其影响可以用同样材质和厚度的比 色皿相互抵消,故上式可简化为:
I0 = Ia + I t
物质对光的吸收程度可用透光率和吸光度表示
透光率T——透过光的强度It与入射光的
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