分光光度法

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总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。 或溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度之和。 (组分间没有干扰)
A总 = ∑ Ai =κ1b1c1 + κ2b2c2 + …… κnbncn
A4 A3 A2 A1
对朗伯-比尔定律的偏离
一、物理因素:
1、单色光不纯,导致负偏差。
2、散射光的影响,胶体、 A 乳浊液或悬浊液由于散射的
Io = Ia + It + Ir
在吸光光度法中,测定时都是采用同样质量的 比色皿,反射光的强度基本上是不变的,其影响可以 相互抵消。 空白调零。
分光光度法中: Io = Ia + It
透光度:透过光强度It与入射光强度Io之比,用 T 表示 吸光度:用 A表示
T It Io
A lg Io It
定律时,仍可用目视法测定。
目视比色法的缺点是: 1、有色溶液一般不太稳定,常常临时配制一套标准色阶,较
麻烦费时。 2、依靠人的眼睛来观察颜色深度,有主观误差,准确度不高
,相对误差约为5~20%。
二、 分光光度计
(spectrophotometer)
通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.
波长可调, 故选择性好, 准确度高.
都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。
物质对光的选择性吸收
1、光的基本性质
光具有波粒二象性,即波动性、粒子性。 描述其波动性的主要参数是:波长λ,频率 γ ,光速C。 三者间关系为: λγ=C 根据波长的不同,可分为:p396
紫外光区:200nm ~ 400nm
可见光区:400nm ~ 750nm
1、T = 36.8%(A =0.4343),相对误差最小。
2、T在10%~70%(A=1.0~0.15)范围,相对 误差较小。
为了减小浓度的相对误差,提高测定的准 确度,一般应控制溶液吸光度A在最适宜读数 范围1.0~0.15。
参比溶液的选择
在吸光度测量中,作为比较的溶液或溶剂称为参 比溶液或空白溶液。
B
0.4
A
400 480 560 640 720 λnm KMnO4 溶液的吸收曲线
光吸收的基本定律
1、朗伯—比尔定律
一束平行单色光照射透明溶液时,光的一部分被吸收, 一部分透过溶液,一部分被器皿的表面反射。
Ir
Ia
It
Io
若入射光强度为Io,吸收光的强度为Ia,透过光强 度为It,反射光的强度为Ir,它们的关系是:
方法来消除共存离子的干扰。
分光光度法仪器测量误差及其消除 入射光波长的选择。
最大吸收,最小干扰
(545nm)
光度计读数范围的选择
透光率读数的准确度是仪器精度的主要指标。 测定结果的精度常用浓度的相对误差dc/c表示。
A lg T bc
d lgT 0.434d lnT 0.434 dT bdc
解(1)T=10-A=10-0.380=0.417
(2)
a

A bc

0.380 2.0 1.0 103
1.9102 L g 1 cm1
(3)
A bc
0.380 2.0 1.0103
1.1104 L mol1 cm1
55.85
16-2-2 吸光度的加合性
正误差 负误差
作用使吸光度增大,或入射
光不是垂直通过比色皿产生 正偏差。
标准工作曲线图 C
二、化学因素 1、吸光质点的相互作用,浓度较大时,产生偏 差, 朗伯-比尔定律只适合于稀溶液(c <10-2 mol·L-1 )。
2、平衡效应,物质的离解、缔合、互变异构 及化学变化引起的偏离,如:
Fe(SCN)3 = Fe3+ + 3SCNCr2O72- + H2O = 2CrO42- + 2H+
原理: 朗伯—比尔定律(A = κ b c)
方法: (1)标准曲线法或工作曲线法 (2)比较法
1、工作曲线法
先配制一系列标准溶液,在 最大吸收波长处,测出它们的 吸光度,作图,同条件下测未 知液的吸光度,从图中查出未 知液的浓度。
c1 c2 c3 c4 c5 A1 A2 A3 A4 A5
A
Ax
桑德尔(Sandell)灵敏度(灵敏度指数)用S来表 示。
S是指当仪器的检测极限A=0.001时,单位截 面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低 含量,其单位为μg·cm-2,S与κ及吸光物质摩 尔质量M的关系为:S=M/κ
【例】:有一浓度为1.0g/ml Fe2+的溶液,以邻 二 氮 菲 显 色 后 , 在 比 色 皿 厚 度 为 2cm 、 波 长 510nm处测得吸光度为0.380,计算( 1 )透光度 T;(2)吸光系数a;(3)摩尔吸光系数κ 。
2、物质对光的选择性吸收
物质为什么有颜色,其实质是什么?--物质本性、光
/nm 颜色 400-450 紫
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580
蓝 绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
580-610 黄 610-650 橙 650-760 红
互补光 黄绿
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
光电池,光电管,光电倍增管
5.读数指示器
读数指示器的作用是把光电流放大的信号以适当 方式显示或记录下来。通常使用悬镜式光电反射检流 计测定产生的光电流。检流计光点偏转刻度直接标为 吸光度和透光率,测定时一般可直接读出吸光度。
显色反应与显色条件的选择
显色反应在分光光度分析中,利用显色反应把待测组
分M 转变为有色化合物MR,然后再进行测定。
红外光区:750nm ~ 1000μm
光的粒子性:如光电效应。 光子的能量(E)决定于光的频率和波长:
E hr h c

具有同一波长的光称为单色光。
不同波长组成的光称为复合光。
白光(如日光)是复合光,是由红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫等光按适当的强度比例混合而成的,在 400nm~750nm 范围的一种复合光。
(1) 试样、试剂、显色剂都无色时,用纯水作参比。 (2) 试样无色,试剂、显色剂有色,采用不加试样的空
白溶液作参比。√(试剂空白) (3)试样有吸收,而显色剂等无色,可采用不加显色剂
的试样为参比。(试样空白) (4)均有色,有吸收,对试样加入掩蔽剂,褪色后再加
显色剂等作为参比。(褪色空白)
16.5.4 溶液浓度的测定
棱镜 光栅 玻璃350 ~ 3200 nm, 石英185 ~ 4000 nm
3.吸收池(cell):用于盛待测液及参比溶液。 玻璃 — 能吸收UV光,仅适用于可见光区 石英 — 不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区 要求:匹配性(对光的吸收和反射应一致)
4. 检测器(detector):利用光电效应,将 光能转成电流讯号。

R max
|
60nm
显色反应条件的选择(实验确定)
1、显色剂的用量 ,适当过量。适宜的用量通 过实验求得(cM、pH一定)
cR
cR
cR
2、酸度(cM、 cR一定)
pH pH1<pH<pH2
3、显色时温度和时间
A
T2(℃)
T1(℃)
t(min)
4、溶剂的影响,有机溶剂会降低有色物的离解 度,从而提高 显色反应的灵敏度。
比色法和分光光度法
化学分析法
容量分析法
➢ 酸碱滴定法 ➢ 配位滴定法 ➢ 氧化还原滴定法 ➢ 沉淀滴定法
重量分析法
仪器分析--比色法和分光光度法
概述
利用溶液颜色的深浅来测定溶液中有色物质 的浓度,这种测定方法称为比色分析法。
用分光光度计进行的比色分析的方法称为 分光光度法。 目视比色,称为比色法。
分光光度法的基本部件:
光源
单色器
吸收 池
检测系统
读数指示器
稳压电 源
分光光度计内部光的传播途径
1. 光源(Light source):发出所需波长范围内的连 续光谱,有足够的光强度,稳定。
可见光区:钨灯,碘钨灯(320 ~ 2500 nm) 紫外区:氢灯,氘灯(180 ~ 375 nm)
2. 单色器(monochromator):将光源发出的连续 光谱分解为单色光的装置。
(3) 稀溶液: 浓度增大,分子之间作用增强
2、比例常数K ①吸光系数a
A lg Io Kbc It
当c用g·L-1表示,b用cm表示时,K用a表示,称为
吸光系数,其单位为 L·(g.cm)-1 ,则:A = a b c ②摩尔吸光系数κ
c用mol·L-1表示,b用cm表示时,K用κ表
示,称为摩尔吸光系数,其单位为
使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物 的反应叫显色反应。所用试剂称显色剂。
M(待测物)+nR(显色剂)=MRn(有色化合物)
显色反应主要有配位反应和氧化还原反应,其中绝 大多数是配位反应。
对显色反应的要求
1、灵敏度高,选择κ较大的显色反应。避免共存 组分干扰。
2、选择性好,显色剂只与被测组分反应。 3、有色物组成固定,如: Fe3+ + 磺基水杨酸 → 三磺基水杨酸铁(黄色)
T
dc 0.434dT dA c T lg T A
c 0.434T
c T lg T
若透光率刻度的读数的绝对误差为∆T=1%,用不同的T 代入上式,可得相应浓度测量的相对误差∆c/c,作图。
10
c 8
c (%)6
4
2
0.368
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 T
Байду номын сангаас
由图可见:
L·(mol.cm)-1。则: A =κb c
κ在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm 时该溶液在某一波长下的吸光度。
分光光度的灵敏度
κ越大表明该物质的吸光能力越强,用光度 法测定该物质的灵敏度越高。 κ>105:超高灵敏; κ=(6~10)×104 :高灵敏; κ<2×104 :不灵敏。
从上式可以看出:
溶液的透光度愈大,说明溶液对光的吸收愈小,相反,透
光度愈小,说明溶液对光的吸收愈大.
朗伯定律:当 、c、T 一定时,溶液的吸光度与液层 的厚度成正比。
A lg Io K 'b It
K ' 比例常数,与、c、T有关。b:溶液厚度 比尔定律:当 、b 和 T一定时,溶液的吸光度与溶液
光度分析法的特点
—灵敏度高:测定下限可达10-5~10-6mol/L, 10-4%~10-5%
– 准确度高一般吸光光度法的相对误差为2-5%, 对微量成分来说,还是比较满意的,因为在 这种情况下,滴定分析法和重量法也不够准 确了,甚至无法进行测定。
– 操作简便快速 – 应用广泛:几乎所有的无机离子和有机化合物
5、干扰物质的影响及消除 (1) 控制酸度,使干扰离子不显色。 (2) 加入掩蔽剂 ,如用SCN-测定Co2+时,Fe3+有
干扰,加入 F- :Fe3+ + 6F- = FeF63- ; Fe3+ 被掩蔽。 (3) 改变干扰离子价态,测Ni2+时,Fe2+ 有干扰, 加入氧化剂, Fe2+ → Fe3+ . (4) 分离干扰离子,用萃取、沉淀、电解、离子 交换等方法。 还可选择适当的参比溶液和入射光的波长等
比色法和分光光度法及其仪器
一、目视比色法:用眼睛比较溶液颜色深浅以 确定物质含量。(也叫标准色阶法)
1 2 34 5
标准系列溶液
待测溶液
目视比色法的优点是: 1、仪器简单,操作简便,适宜于大批试样分析。 2、测定的灵敏度较高,适宜于稀溶液中微量元素的测定。 3、 白光下进行测定,因此有些显色反应不符合朗伯——比耳
的浓度成正比。 A lg Io K "c It
朗伯—比尔定律(同时考虑溶液浓度和液层
厚度的影响)一束平行单色光通过溶液,当
和T一定时,其吸光度与溶液的浓度和液层厚
度成正比。
A lg Io Kbc It
朗伯-比尔定律的适用条件
(1) 单色光: 应选用max处或肩峰处测定
(2) 吸光质点形式不变:离解、络合、缔合会破 坏线性关系, 应控制条件(酸度、浓度、介 质等)
(组成固定) Fe3+ + SCN - → FeSCN2+、 Fe(SCN)2 + ……
(组成不固定)
4、有色物稳定性高,其它离子干扰才小。如 三磺基水杨酸铁的Kf =1042 , F- 、H3PO4 对 它无干扰。
5、显色过程易于控制,而且有色化合物与显 色剂之间的颜色差别应尽可能大。

|
MR max
互补色光

绿


白光 青蓝

紫蓝
物质的颜色
如KMnO4吸收绿色光,因此KMnO4溶液呈现紫色。
3 吸收曲线
将不同波长的光透过某一固定的溶液,测量不同波长下溶液对光 的吸光度,作图得到光吸收曲线,描述物质对不同波长光的吸收。
A 1.6
λmax
D
A、B、C、D代表不同浓 度下的吸收曲线。
1.2
C 0.8
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