《分光光度分析》第七章 多组分分析方法

y P N 1 2 n n y A3 A3 P 3 1 3 m n mn
同理：
x m m x A1 A1 m n mn
m 1 bc n 3bc m A nA3 1 A A2 ( x y ) A2 ( ) A2 mn mn m 1 n 3 ( 2 )bc mn
2
1´ /nm
1
<1> 波长组合的初选
①作图法
待测组分A
A
A
干扰组分B
2
A
B
1
(a) 作纯组分A、B的吸收曲线 (b) 选A组分吸收峰波长为测定波长2。
(c) 过 2处B组分点作平行于横坐标线与B曲线相交 于一点或数点，交点对应波长1，此处(1)，(2) B有相等的吸收。
二阶导数：
d 2I 2 d 2 d 2 d b 2c 2 ( ) bc I d d2
dI d Ibc d d d 2I d 2 d dI d 2 d d 2 Ibc 2 (bc) Ibc 2 (bc) ( Ibc) d d d d d d d d 2 d 2 2 Ibc 2 (bc) ( ) I d d
(d) 若A组分max不宜作测定波长，可选其它合适的
波长。
如右图：在A的max处B无 交点或无法作平行线再交
A 一点，所以 max 不宜作2。
A
B
A
A
②扫描法
2
1
方法：将一波长固定，以另一波长作为扫描波长
对一系列混合物扫描，测吸收曲线。
<2>波长组合的精选 为提高分析精确度，需对波长组合 1， 2精确数 值进行精选。 方法 ①测定波长定为配合物的吸收峰波长2。 ②参比波长在初选波长位置上 1 ，测溶液ΔA(纯干扰
1，2常选用等吸收点、配合物吸收峰的波长。
方法
①绘一系列不同浓度溶液的吸收曲线，常有一个 或多个等吸收点。
A ②选某一等吸收点、配合物吸收峰的波长做为1， A
2。
1
A

c
三. 混合物的测定(多组分)
1. 等吸收法
在干扰组分下测定待测组分时，在两个波长处1，
2干扰组分有相等的吸光度，从而消除干扰。
4 ln 2 (d ) 2 Hw
d d ( 0 ) 2 0e [2d (0 ) (1)] d 8 ln 2 2 d ( 0 ) ( 0 ) 2 Hw
所以：
d d 8 ln 2 ( ) 0 2 Hw
通过仪器控制，使I0在整个波长范围内为一定值。
dI d dI0 bc da I I 0 d d
则:
可见：
I0 ①一次微分信号与浓度成正比(比直接法 A abc ln I
更合乎要求)。 ②信号对浓度的灵敏度取决于吸光系数a在特定波长的 变化率 da 一阶导数在吸收曲线的拐断点波长附近测定 d da 灵敏度特别高( 0 有极值)。 d
b
2. 峰 - 峰法
测量相邻峰谷间的距离a或c是最常用的方法， 灵敏度高。也可：测量相邻峰值比a/c
3. 峰 - 零法
a
c
d 在基线平直条件下，测量峰至基线间的距离d。
可见，此法灵敏度比峰-峰法低多，但选择性较好。
4. 零点法
第四节
化学计量学方法
多组分在一系列波长处进行测定，数据可用：
最小二乘法(LS)最优化方法、卡尔曼滤波、因子分
可见：
dnA d n bc n n d d
①A的n阶导数始终与待测组分浓度c成正比。 ②在a的n阶导数值最大时灵敏度最高(
dnA 最大)。 n d
二．导数光度法的灵敏度
ε或α对波长的一次或n次微分是决定导数光度法灵
敏度的主要因素，设ε（或α）服从高斯分布：

对求导：
d ( 0 ) 2 0
称为一阶导数曲线，同理可获二阶、三阶------导数
光谱曲线。
I0 A abc ln I I 0 e abc I
dI0 abc dI da abc 求一阶导数： e I0 e (bc) d d d
其中a随改变而改变，其它为定值。
第二节 三波长分光光度法
一. 基本原理
特点：在任一吸收曲线上，可以在任意选择的三 个波长1，2，3(A1，A2，A3) 测量ΔA，求出待测组 分的浓度c。
1. 不重叠
2.单向重叠
3.双向重叠
在1、2、3测得A1、A2、A3
x y A A2
A A2 ( x y)
第七章 多组分分析方法
第一节 双波长分光光度法
第二节 三波长分光光度法
第三节 导数分光光度法 第四节 化学计量学方法
经典的光度分析法一般测定单组分，当有共存
组分干扰时，需掩蔽等手段(误差大，操作繁琐)。
利用不同仪器各种方法可以在干扰组分共存时测
定某一组分。
第一节 双波长分光光度法 一．双波长光度法基本原理
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HW、Δ有相互制约的关系。 通常：当HW<30 nm时，才有可能通过导数光谱提
高测量的灵敏度，并随n、Δ增大而增大。
三. 导数光谱的测量
导数输出信号与待测组分的浓度有线性关系，
但在实际工作中是通过对导数曲线的测量来确定导
数值，常用的测量导数值的方法有以下几种：
1. 切线法
对相邻两峰(谷)作切线，测量两峰间的谷(峰)至 切线的距离b。
选择波长对的原则 ①干扰组分在1，2处有相等的A。 ②待测组分在1，2处ΔA足够大。
A
X被测 AX2
Y干扰
在2， A2 = Ax2+Ay2 在1， A1= Ax1+Ay1 Ay2 ＝ Ay1
Ay2
A= A2 - A1
Ay1 AX1
= Ax2+Ay2 –(Ax1+Ay1) = Ax2 –Ax1 = Ax Ax =(x2－ x1)bcx 消除了y的干扰
组分B进行测定，当ΔA=0时消除了干扰)。然后以小于
1nm向前或向后改变参比波长位置，最后使ΔA接近于
' 零，此波长为 1精选。
2.系数倍率法
等吸收法要求在1，
2处干扰组分必须有相等
的A。但若干扰组分B的 吸收曲线没有吸收峰时， 就难于应用。
随着双波长光度计的改进和发展，可利用仪器本
身的电学线路装置，选择适宜的波长组合，克服等吸 收法的缺陷。
d 2I 2 d 2 d 2 d (bc) 2 ( ) I Ibc 2 ) I d d
d 0时，二阶导数才能与浓度c成正比。 可见：当 d
同理：三阶，四阶导数的方程可建立。 目前具有导数光谱测量装置的分光光度计，一般 将信号作对数转换，进行微分处理：
I0 A abc ln I
浊产生的干扰)，测定的ΔA与干扰物浓度无关，即消
除干扰。也就是说，只要干扰物质的吸收曲线上找
到处在一条直线上的三点，在此三点相应的波长处
测定时干扰物的ΔA=0，待测组分的ΔA与其浓度成正 比。
二．波长的选择
1. 等吸光度点法
适用条件： ① 在干扰组分的吸收曲线上能找到三个等吸光度点，
即可在此三个波长处测定ΔA。
析、偏最小二乘法、回归分析法、正交函数法等来
进行处理。比在单波长、双波长、三波长测量更为 精确。
调节仪器的信号放大器，使组分B在λ1、λ2显示等信号则 有：
K1 b2 K 2 b1
K2b2 K1b1 B组分在1、2有同等信号
S K2a2 K1a1 ( K2 2 K1 1 )c
S与组分B的浓度无关，与组分A的浓度有关S∝c。
P92 4,7-二苯基-1，10—菲罗啉测定铜与铁
② ΔA较大。
若干扰组分找不到三个等吸光度点或，ΔA较小，应
使用计算法；不满足上述条件，用计算法 。
2. 计算法
是一种通用的方法。
其中1、2可据情况任选，然后由作图法找到近似 波长3。
第三节
导数分光光度法
一. 基本原理
光度分析，常用A～曲线，A=εbc。
dA 曲线 若A对求一次微分，然后对波长作图： d
ΔA∝c，是双波长光度法定量测定的依据。
关键问题:
测量波长2和参比波长1的选择 以两组分x和y的双波长法测定为例： 设：x为待测组分，y为干扰组分，二者的吸光度差分别为:
ΔAx和ΔAy，则该体系的总吸光度差ΔAx+y为：
ΔAx+y = ΔA x + ΔA y 如何选择波长1 、2？
二. 单组分的测定
单色器 光 源 单色器 切 光 器 狭 缝 吸 收 池 检测器
以参比波长1处的吸光度A1作为参比
特点：可测多组份试样、混浊试样、不需参比液(消除
了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生的误差) ， 灵敏度和选择性比单波长法有所提高。
I2 A A 2 A 1 lg ( 2 1 )bc I1
得：

(1)

8 ln 2
Hw
2 Hw


( 2)



8 ln 2
( n) 1 所以： Hn w
( 3)
5.14 4(ln 2) 3
3 Hw
可见：
①峰越窄→HW↓(半峰宽)→导数光谱的灵敏度愈高↑
d n 大） （ n d
②随导数阶次↑→导数光谱的灵敏度愈高↑
实际上：导数光谱灵敏度与导数阶次n，半峰宽
( 2 m 1 n 3 mn ) 为常数，可预先求得。
ΔA∝c 即可测出待测组分的含量
当 1 ， 2 ， 3 处的A(A1 ，A2 ，A3)(相应于曲线上 三点)处于一条直线上时(如Q点高度为M点)，此时测 得的ΔA=0。 可见：当干扰组分的吸收光谱为一直线时(如浑
1，2分时通过吸收池，其A经函数发生器加以
不同程度的放大，在差示放大器得到差示信号S：
S K 2 A2 K1 A 1
K1、K2分别为在1，2处的放大系数
用a，b分别表示组分A及干扰组分B的吸光度。
则 A2 a2 b2
A1 a1 b2
S K 2 (a2 b2 ) K1 (a1 b1 ) K 2 a2 K1a1 K 2b2 K1b1