比色分析法

波动性： 粒子性：

c

，
1
c

E h h
(3)光的颜色：不同波长光线具有不同的颜色。其中可见光由红 色、橙色、黄色、绿色、青色、青蓝色、蓝色和紫色的光线组成。 2. 复合光和单色光： （1）复合光：不同波长的单色光按一定的比例混合而成的光。 例如：白光 （可见光） λmax =400～760nm
4．生成的有色物颜色与加入的物质(称为显色剂)颜色对比度大， 即λ显色化合物 ―λ显色剂 = △λ＞60nm 。 三、显色反应条件的选择： 1.显色剂的用量； 2. 溶液的酸度大小； 3.显色的温度； 5.溶剂的种类； 4.显色的时间； 6.干扰物质。
四、显色剂： 1.无机显色剂 ：如硫氰酸根、钼酸根等。 2. 有机显色剂：偶氮类、三苯甲烷类、磺基水杨酸、丁二酮肟、 邻二氮菲、二苯硫腙等。 五、三元配合物：即由一种金属离子与两种配位体形成的配合物， 常见的混配物、缔合物和胶束配合物。 目前应用较多的是三元配合物和四元配合物，其中四元配合物 是加入了一种表面活性剂，其实质是增大有色物质的溶解性。主要 的表面活性剂有：氯 (溴)化十六烷基吡啶、溴化三甲基十六烷基铵、 十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温-80、OP、Triton-100等。
被测物
二、分光光度法 ：
C标液V标 V水样
(一) 定义：通过分光光度计测定显色的吸光度大小来确定被测物 质含量的方法称为分光光度法 。 (二)特点： 1．仪器昂贵，耗费高； 2．操作繁琐，耗时长； 3．准确性比目视比色法高。
(三)基本原理：利用入射光线与穿透光线对光电池作用产生的电 流的大小来测定有色溶液的颜色深浅，从而测定物质的含量。
计算公式：
C 被测物
V标1 V标 2 C标液 2 V水样
2．吸出法：即配制一个标准有色溶液，将被测物显色后与之比 较，然后吸出颜色深的一种至两个颜色相同来得出其含量的方法。 具体操作：取1支比色管，向其中加入一定体积的标准溶液， 向另一支同规格比色管中加入被测溶液；再向两支比色管中加入相 同的显色试剂，加蒸馏水至刻线，混匀，放置一段时间，用眼睛从 上往下比较颜色，用移液管吸出一部分颜色深的比色管中的溶液至 两支比色管的颜色相同，记录吸出的体积(不能超总体积的一半)。 V吸 计算公式： C标液V标 (1 ) C标液V标 (V配 V吸 ) V配 当标液溶液深时：C 被测物 V测 V测V配
(四)主要部件：
主要部件：五个单元组成 有光源(碘钨灯)、单色器 (棱镜式、光栅式)、反光镜、 稳压器、转盘、比色杯架、光 量调节器、硒光电池、放大器、 记录装置 微电流计等组成。 (五)光电池：
光源 单色器 样品池
检测器
第六节
吸光光度法的应用
一、工作曲线法或标准曲线法：即通 过测定不同浓度标准溶液配制的标准 有色溶液的吸光度，再用浓度与吸光 度作图，最后测定出被溶液的吸光度 在标准曲线上查出其浓度。适用于单 组分的测定。 二、比较法：按吸出法的配制出有色溶液， 分别测出标准管和被测管的吸光度，用下 C A水样 C 标液V标 被物 A标V水样 面公式计算。适用于单组分的测定。 三、示差法：它是测定高含量组分常用的方法。即配制与被测物浓 度略低的标准有色溶液，用该标准有色溶液调节分光光度计的零点， 再测被测溶液显色后的有色溶液吸光度△A，用朗伯-比耳定律计算 出△C，则被测物浓度C被测=C标+ △C。 四、双波长法：适用于多组分的同时测定 ⑴ 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长 处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。
本章的作业：
1、为什么物质对光线具有选择性吸收？ 2、摩尔吸光系数的意义是什么？它受哪些因素的影响？ 3、显色反应应具备哪些条件？应从哪些方面控制其条件？ 4、目视比色法有哪些操作方法?
5、分光光度计的主要部件有哪些？
V配 C标液V标 V配 V加 C标液V标V配 当标液溶液深时：C 被测物 V测 V测 (V配 V吸 ) C标液V标 C标液V标 (V配 V加 ) 当被测溶液深时 ：C 被测物 V配 V测V配 V测 V配 V加
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4．滴定法：将被测溶液显色定容后，向另一支比色管中加入一 定量试剂和蒸馏水，再用标准有色溶液滴定至两个比色管颜色相同 来得出其含量的方法。 具体操作：取1支比色管，向其中加入经处理的被测溶液和显 色剂，显后一段时间后，加蒸馏水至刻线，混匀，再用另一支比色 管中加入一定量试剂和蒸馏水，再用标准有色溶液滴定，边滴边用 眼睛从上往下比较颜色，滴至两支比色管的颜色相同，记录滴加的 体积。 计算公式： C
当被测溶液深时 ：C
被测物
C标液V标 C标液V标V配 V吸 V测 (V配 V吸 ) V测 (1 ) V配
3．稀释法：即用一支比色管配制一个标准有色溶液，用两支比 色管分别装被测溶液和不含被测物溶液显色后，用被测管与标准管 比较，然后吸取第三支比色管中溶液加入到颜色深的一支比色管中 至两个颜色相同来得出其含量的方法。 具体操作：取1支比色管，向其中加入一定体积的标准溶液， 向另两支同规格比色管中分别加入被测溶液和蒸馏水；再向三支比 色管中加入相同的显色试剂，加蒸馏水至刻线，混匀，放置一段时 间后，用眼睛从上往下比较颜色，用移液管吸出用蒸馏水和显色剂 的比色管中的溶液到颜色深的比色管中，从侧面观察至两支比色管 的颜色相同，记录加入的体积。 计算公式：
t
Io
溶液的T愈大，表示溶液对光的吸收愈少；反之亦然。
Io 1 A lg lg T lg T It
2．朗伯-比尔定律：
从水库取一瓶水，看其颜色与水库中的颜色有什么区别？ 结论：瓶中的颜色浅、水库中的颜色深。 原因何在？ 是因为瓶子的厚度远远没有水库的深度大，光线照射后，被吸 收的光线量远远没有水库吸收的光线量多，那么剩余的互补光也没 有水库中剩余互补光多，故其颜色也就越深。 结论：溶液的厚度越大，其颜色越深。 将瓶中的水取一半，加蒸馏水稀释一倍，再观察其颜色，又有 什么现象？ 结论：稀释后溶液颜色变浅。即溶液浓度越大，其颜色越深。 因此，溶液的颜色与溶液的浓度和溶液的厚度乘积成正比。 则有色溶液的吸光度与溶液的浓度和溶液的厚度乘积成正比。 这个规律称为朗伯-比耳定律。 其数学表达式为：A=kbC k是吸光系数，它随入射光的波长、有色物质的性质和溶液的 温度而变化。

（2）单色光：只有一种波长的光。 （3）互补光：适当波长(颜色)的单色光按一定强度比例混合→ 绿 白光。 青 黄 互补光对应的颜色→互补色
3．光的选择性吸收: 当一定光源所产生的电磁波通过某 一溶液时，其中一部分频率的辐射能→ 被溶液介质吸收→质点由基态→激发态 (激发态不稳定)→基态→能量(以光线的 形式放出)，能量大小不同，释放的光 线的颜色也不同。 由于不同物质，其结构不同、能级 不同，故吸收的光线也不同。
⑵ 若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性求 解联立方程组得出各组分的含量。 A = ε bCa＋ε bCb A = ε bCa＋ε bCb
λ1 aλ1 bλ1 λ2 aλ2 bλ2
1、目视比色法有哪些操作方法？ 目视比色法操作方法有：标准系列法、吸出法、稀释法、滴定 法。 2、分光光度计的主要部件有哪些？ 分光光度计的主要部件有：光源单色器样品池、记录装置、检 测器。 3、称取0.500g钢样， 显色反应应具备灵敏度高、选择性好、生成物恒定、生成的有 色物颜色与称为显色剂颜色对比度大等条件； 应从显色剂的用量、溶液的酸度大小、显色的温度、显色的时 间、溶剂的种类、干扰物质等方面控制。
第八章 比色分析法
第一节 概论
一、定义：通过有色物质溶液颜色的深浅来测定物质含量的分 析方法称为比色分析法。 二、比色分析法的特点： 1.灵敏度高：达0.001%。 2.结果准确度高：目视比色法的相对误差5%~10%，而分光光 度法的相对误差2%~5%。 3.操作简便、测定迅速。 三、适用范围：有色物质或能转变为有色物质的物质。 四、类型：目视比色分析法、光电比色法 (又称为分光光度法， 分为可见分光光度法和紫外分光光度法)
橙
白光
青蓝
红 蓝 紫
结论：物质对光有选择性吸收。 4．吸收曲线：以波长(λ)为横坐标， 以溶液对光的吸收程度(Α)为纵坐标→吸 收曲线→λmax(吸收峰)
二、光吸收的基本定律——朗伯-比尔定律： 1．透光率和吸光度：
当一束平行的单色光通过有色溶液时： →一部分吸收(Ia) 入射光强度(IO) →
一部分反射(Ir) ← → 一部分透过(It) 则： I0 = Ia＋Ir＋It ∵ 比色皿的质材、厚度相同。可略去反射部分。 ∴ I0 = Ia＋It 透射光强度It与入射光强度IO之比，称为透光度或透光率，用T 表示。 T I
第二节
分光光度法的基本原理
一、光的性质和有色物质对光的吸收： 1. 光的基本性质：
(1)光的分类：按波长大小分 紫外 ︳紫 ︳蓝 ︳青 ︳ 绿 ︳黄 ︳橙 ︳ 红 400 450 480 500 560 600 650 750 （可见光的颜色与波长）
︳红外 800（nm）
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 (2)光的基本性质：波动性、振动性，即波粒二向性。
C
标准工作曲线图
第三节
显色反应及显色条件的选择
一、显色反应的定义：将被测物质转变为有色物质的化学反应。 二、显色反应的条件：
1．灵敏度高。要求ε→104～105 2．选择性好。是指其他物质不会和与被测物质反应的物质作用 呈现类似的颜色，即吸收峰相差较远 。 3．生成物恒定。是指生成的有色物质的化学性质稳定。
当溶液的浓度为 1mol/L 、厚度为 1cm 时，在一定温度和波长下 测得的吸光度称为该物质的摩尔吸光系数。用ε 表示。 其数学表达式变为： A=εbC ε 的意义：反映有色物质对光线的吸收能力大小，即测定该有 色物质的灵敏度。 三、偏离朗伯-比耳定律的因素： 正误差 1.单色光不纯引起的偏离； A 2. 有色溶液本身引起的偏 离。如其中的有色物质的溶 负误差 解性太少而呈现固体 ( 介质不 均匀 ) ，或者是有色物质易于 分解(化学反应)、存在形式发 生变化等。 因此使用朗伯 - 比耳定律公式时， 最好是真正的单色光，且有色物质要 稳定，浓度还要适中 ( 不能过高或过 低) 。
第五节 目视比色与分光光度法
一、目视比色法 ： (一) 定义：通过眼睛比较有色溶液和标准有色溶液的颜色深浅来 确定被测物质含量的方法称为目视比色法 。 (二)特点： 1．仪器简单，耗费低； 2．操作简便迅速； 3．可在日光或白光 (即复合光)下进行。 (三)操作方法： 1．标准系列法：即做成一系列的不同浓度的标准有色溶液，用 被测物显色的颜色与之比较得出其含量的方法。 具体操作：取至少6支相同规格的比色管或容量瓶，向其中加 入不同体积(由小到大)的同一种标准溶液，向另一支比色管中加入 被测溶液；再向以上比色管中加入相同的显色试剂，加蒸馏水至刻 线，混匀，放置一段时间后，用眼睛从上往下比较有色溶液颜色介 于哪两支标准管的颜色之间。则其中的有色物质浓度为标准管中有 色物质浓度的平均值。
第四节
一、入射光波长的选择： 应为最大吸收峰的波 长，才能保证测定的灵敏 度和准确度。
测量条件的选择
A
λ1
λ2
λ
二、参比溶液的选择： 在测量吸光度时，利用参比溶液来调节仪器的零点及T = 100 ％，可以消除由于比色皿、溶剂及试剂对人射光的反射和吸收带来 的误差。 1.当试液及显色剂均无色时→用蒸馏水； 2.当显色剂无色时，待测试液中存在其他有色离子→用不加 显色剂的试液； 3.如显色剂和试液均有色→试剂空白(不加试样)。 三、吸光度范围的选择： T=0.368、 A=0.434， 测量的相对误差最小 T=15％～65％ A＝0.2～0.8 时测量的相对误差≤2% 控制方法：(1)计算并且控制试样的称出量，含量高→少取样或稀释 含量低→多取样或萃取富集 (2)如果溶液已显色，则可通过改变比色皿的厚度来调节 吸光度的大小。