1、2:53:14第八章第八章 吸收光谱法吸收光谱法2:53:15一、吸收光谱原理一、吸收光谱原理1.1.吸收光谱法：吸收光谱法：在光谱分析中，依据物质对光在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。又称的选择性吸收而建立起来的分析方法。又称吸光光度法。吸光光度法。8.1 吸收光谱法的基本原理吸收光谱法的基本原理吸收光谱法吸收光谱法分子吸收分子吸收原子吸收原子吸收红外红外吸收光谱法吸收光谱法紫外紫外吸收光谱法吸收光谱法可见可见吸收光谱法吸收光谱法2:53:15 红外吸收光谱法：红外吸收光谱法：吸收光波长范围吸收光波长范围2.5-1000 2.5-1000 um,um,主要用于有机化
2、合物结构鉴定。主要用于有机化合物结构鉴定。紫外吸收光谱法：紫外吸收光谱法：吸收光波长范围吸收光波长范围200-400 200-400 nmnm（近紫外区）（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。，可用于结构鉴定和定量分析。可见吸收光谱法：可见吸收光谱法：吸收光波长范围吸收光波长范围400-800 400-800 nm nm，主要用于有色物质的定量分析。，主要用于有色物质的定量分析。2:53:152.2.光光的的基本性质基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性c真空中光速真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波长，单位：波长，单位：m,cm,mm,m,nm,1 m
3、=10-6m,1nm=10-9m,1=10-10m频率，单位：赫芝（周）频率，单位：赫芝（周）Hz 次次/秒秒 n折射率，真空中为折射率，真空中为1 =cVn光的传播速度光的传播速度:波动性波动性2:53:15磁场向量磁场向量电场向量电场向量传播方向传播方向YZX与与物质作用物质作用2:53:15微粒性微粒性h普朗克普朗克(Planck)常数常数 6.62610-34Js 频率频率E光量子具有的能量光量子具有的能量 单位：单位：J(焦耳焦耳)，eV(电子伏特电子伏特)光量子，具有能量光量子，具有能量。Eh2:53:16波粒二象性波粒二象性结论结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越一定波长的光
4、具有一定的能量，波长越 长长(频率越低频率越低)，光量子的能量越低。，光量子的能量越低。单色光单色光：具有相同能量：具有相同能量(相同波长相同波长)的光。的光。混合光混合光：具有不同能量：具有不同能量(不同波长不同波长)的光复合在的光复合在 一起。一起。=cEhhn真空中真空中:cEh2:53:16吸收光谱的产生 当以一定范围波长的光连续照射分子或原子时,就有一个或几个一定波长的光波被吸收,由于光的互补性,透过的光谱中不出现这些波长的光,称为吸收光谱。2:53:16光学光谱区光学光谱区远紫外远紫外近紫外近紫外 可见可见近红外近红外中红外中红外 远红外远红外（真空紫外）（真空紫外）10nm200
5、nm 200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m2:53:16（1 1）互补色光：）互补色光：若两种颜色的光按某适当的若两种颜色的光按某适当的强度比例混合后可成为白光强度比例混合后可成为白光,则这两种色光则这两种色光成为互补色光。例如成为互补色光。例如,黄光和蓝光。黄光和蓝光。3.溶液中溶质分子对光的吸收与溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱吸收光谱2:53:16（2 2）物质的颜色与光吸收的关系）物质的颜色与光吸收的关系 物质之所以呈现不同的颜色是物质对光物质之所以呈现不同的颜色是物质对光选择性吸收造成的。选择性吸收造成的。溶液
6、在日光的照射下溶液在日光的照射下,如果可见光几乎如果可见光几乎均被吸收均被吸收,则溶液呈黑色则溶液呈黑色;如果全不吸收如果全不吸收,则则呈无色透明呈无色透明;若吸收了白光中的某种色光若吸收了白光中的某种色光,则呈现透射光的颜色则呈现透射光的颜色,即被吸收光的互补色。即被吸收光的互补色。2:53:16 例如例如,KMnO,KMnO4 4溶液吸收波长溶液吸收波长500500560nm560nm的绿的绿色光色光,呈现紫色呈现紫色;K;K2 2CrCr2 2O O7 7溶液吸收篮紫色光溶液吸收篮紫色光,而呈现黄色而呈现黄色;硫酸铜溶液呈现蓝色是由于它硫酸铜溶液呈现蓝色是由于它吸收了白光中的黄色光波吸收
7、了白光中的黄色光波 .2:53:16(3)(3)溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱/nm颜色颜色互补光互补光400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿红紫红紫560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光2:53:16（4 4）吸收曲线：吸收曲线：在同样的条件下依次将各种在同样的条件下依次将各种波长的单色光通过某物质溶液波长的单色光通过某物质溶液,并分别测定每并分别测定每个波长下
8、溶液对光的吸收程度个波长下溶液对光的吸收程度(吸光度吸光度A),A),以波以波长为横坐标长为横坐标,吸光度为纵坐标得到的吸光度为纵坐标得到的A A曲线曲线,称为该溶液的吸收曲线，又称吸收光谱。称为该溶液的吸收曲线，又称吸收光谱。2:53:16 最大吸收波长最大吸收波长maxbmaxb:吸光度最大处对应的吸光度最大处对应的波长称为波长称为最大吸收波长最大吸收波长maxmax 末端吸收末端吸收:出现在短波区出现在短波区,紫外区末端吸收紫外区末端吸收增强增强,未成峰形未成峰形.生色基团生色基团:能产生吸收峰的原子或原子团能产生吸收峰的原子或原子团 助色基团助色基团:本身不能产生吸收本身不能产生吸收,
9、对周围的生对周围的生色基团发生作用色基团发生作用,使生色基团吸收使生色基团吸收红移红移:吸收峰向长波方向移动吸收峰向长波方向移动紫移紫移:吸收峰向短波方向移动吸收峰向短波方向移动2:53:16吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论:同一种物质对不同波长光的吸光度不同。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吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波最大吸收波长长maxmax 。不同浓度不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状的同一种物质，其吸收曲线形状相似相似maxmax不变。而对于不变。而对于不同物质不同物质，它们的，它们的吸收曲线形状和吸收曲线形状和maxmax则不同。则不同。2:53:
10、16吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作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。为物质定性分析的依据之一。在在maxmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。选择入射光波长的重要依据。2:53:16300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱的吸收光谱3502:53:17苯苯和和甲苯甲苯在环己烷中的吸收光谱在环己烷中的吸收光谱苯苯(
11、254nm)甲苯甲苯(262nm)A 230 250 270 2:53:174.光吸收基本定律光吸收基本定律:Lambert-Beer定律定律A=lg(I0/It)=kLcItI0bdxI I-dIs朗伯定律朗伯定律(1760)(1760)A=lg(I0/It)=k1b比尔比尔定律定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c吸光度吸光度介质厚介质厚度度(cm)2:53:17T透光率（透射比）透光率（透射比）（Transmittance）0tIT=IA=lg(I0/It)=lg(1/T)=-lgT=kLcAkLcT10102:53:17吸光度吸光度A、透射比透射比T与浓度与浓度c的关系的关系A
12、Tc=10-kbcTA=kLc2:53:17K 吸光系数吸光系数 Absorptivity a的单位的单位:Lg-1cm-1当当c的单位用的单位用gL-1表示时，用表示时，用a表示，表示，AaLc 的单位的单位:Lmol-1cm-1当当c的单位用的单位用molL-1表示时，用表示时，用 表示表示.摩尔吸光系数摩尔吸光系数 Molar Absorptivity A Lc 1%1cmE1%1cmE1%1cmE当当c的单位用的单位用g100mL-1表示时，用表示时，用 表示，表示，A bc，叫做比消光系数叫做比消光系数2:53:17摩尔吸光系数摩尔吸光系数的讨论：的讨论：是是吸收物质在一定波长下的特
13、征常数。吸收物质在一定波长下的特征常数。温度和波长等条件一定时，温度和波长等条件一定时，仅与吸光物仅与吸光物质本性有关，而与其浓度质本性有关，而与其浓度c c和光程长度和光程长度L L无无关；关；可作为定性鉴定的参数；可作为定性鉴定的参数；2:53:17同一吸收物质在同一吸收物质在不同波长下不同波长下的的值是不同的。值是不同的。越大表明该物质对某波长的光吸收能力越越大表明该物质对某波长的光吸收能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。代表测定方法的灵敏度。代表测定方法的灵敏度。2:53:17吸光度与光程的关系吸光度与光程的关系 A=Lc 光源光源检测器检测器
14、0.00吸光度吸光度检测器检测器L样品样品光源光源0.22吸光度吸光度光源光源检测器检测器0.44吸光度吸光度L样品样品L样品样品2:53:17吸光度与浓度的关系吸光度与浓度的关系 A=Lc L2L1 吸光度吸光度0.00光源光源检测器检测器 吸光度吸光度0.22光源光源检测器检测器L1 吸光度吸光度0.42光源光源检测器检测器L22:53:17例例:1.1.有一溶液有一溶液,在在maxmax=310nm=310nm处的透光率为处的透光率为87%,87%,在在该波长处时的吸光度为多少？该波长处时的吸光度为多少？解：解：T T8787；A AlgTlgTlg87lg870.060.062.2.已
15、知苯胺的已知苯胺的maxmax=280nm,=1430,=280nm,=1430,有一含苯胺有一含苯胺的水样的水样,在在1cm1cm比色皿中测得吸光度为比色皿中测得吸光度为0.52,0.52,求求该水样中苯胺的含量。（以该水样中苯胺的含量。（以mg/Lmg/L表示表示)解解:LmgbALmolC/49.3310118.9210636.310636.31143052.0)/(3442:53:183.某有色化合物的某有色化合物的0.0010%0.0010%水溶液水溶液,在在510nm510nm处处,用用3cm3cm比色皿测得吸光度为比色皿测得吸光度为A=0.57,A=0.57,已知摩尔吸光系已知摩
16、尔吸光系数为数为2.52.510103 3L/mol.cm,L/mol.cm,求该有色配合物的摩尔质求该有色配合物的摩尔质量。量。解：解：58.131106.7%0010.01000)/(106.73105.257.0)/(553nmmolgMbALmolC摩尔质量为：2:53:18 0 1 2 3 4 mg/mlA。*0.80.60.40.20溶液浓度的测定溶液浓度的测定A aLc工作曲线法工作曲线法(校准曲线校准曲线)朗伯朗伯-比尔定律的分析应用比尔定律的分析应用2:53:18偏离朗伯偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 朗伯朗伯比耳定律知比耳定律知,吸光度与溶液的浓度成吸光度与溶液的浓度
17、成正比正比,即即A AC C呈线性关系呈线性关系,标准曲线法测定未标准曲线法测定未知溶液的浓度时发现：标准曲线常发生弯曲知溶液的浓度时发现：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（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯朗伯比尔定律的偏离。比尔定律的偏离。2:53:18引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）：（1 1）物理性因素）物理性因素 朗伯朗伯比尔定律的前提条件之一是入射光比尔定律的前提条件之一是入射光应为单色光。分光光度计只能获得近乎单色应为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯的狭窄光带。复合光可导致对朗伯比耳定比耳
18、定律的正或负偏离。律的正或负偏离。(2)(2)化学性因素化学性因素 朗伯朗伯比尔定律的假定：所有的吸光质点比尔定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用。故：朗伯之间不发生相互作用。故：朗伯比尔定律比尔定律只适用于稀溶液只适用于稀溶液(浓度大浓度大,易发生偏离易发生偏离)。溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时形成等化学平衡时,使吸光质点的浓度发生变使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度化，影响吸光度。2:53:188.2 比色法和分光光度法比色法和分光光度法方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。方便、灵敏，准确度差。常用于限界分
19、析。观察方向观察方向1.1.目视比色法目视比色法c4c3c2c1c1c2c3c4一、比色法一、比色法2:53:182.2.光电比光电比色法色法通过滤光片得一窄范围的光通过滤光片得一窄范围的光(几十几十nm)光电比色计结构示意图光电比色计结构示意图灵敏度和准灵敏度和准确度较差确度较差2:53:18二、分光光度法 特点：光源光源通过棱镜或光栅得到一束近似的单色通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光光.波长可调波长可调,故选择性好故选择性好,准确度高准确度高.监测系统监测系统光电倍增管，将光信号转化为电光电倍增管，将光信号转化为电信号信号：分类分类可见分光光度计可见分光光度计紫外可见分光光度计紫外可见分
20、光光度计2:53:18光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测系统检测系统稳压电源稳压电源分光光度法的基本部件分光光度法的基本部件2:53:18722722型分光光度计结构方框型分光光度计结构方框图图光光源源吸收池吸收池检测系统检测系统分光分光系统系统2:53:18分光光度计的主要部件分光光度计的主要部件光源光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度足够的光强度,稳定。稳定。可见光区：可见光区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(320(3202500nm)2500nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180(180375nm)375nm)单色器单色器：将光源
21、发出的连续光谱分解为单色：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。光的装置。棱镜棱镜:玻璃玻璃3503503200nm,3200nm,石英石英1851854000nm4000nm 光栅光栅:波长范围宽波长范围宽,色散均匀色散均匀,分辨性能好分辨性能好,使用方便使用方便2:53:18吸收池吸收池：(比色皿比色皿)用于盛待测及参比溶液。用于盛待测及参比溶液。可见光区：光学玻璃池可见光区：光学玻璃池 紫外区：紫外区：石英池石英池检测器检测器：利用光电效应，将光能转换成：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管指示器指示器：低档仪器：刻度显示
22、低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录2:53:18棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器单色器入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 5004002:53:18光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等宽度等间距等间距条痕条痕(600、1200、2400条条/mm)。M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅光栅衍射示意图光栅衍射示意图原理原理：利用光通过光栅时
23、利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而发生衍射和干涉现象而分光分光.2:53:18检测器检测器SeAu，Ag半导体半导体h 硒光电池硒光电池Ag、Au2:53:18光电管光电管红敏管红敏管 625-1000 nm蓝敏管蓝敏管 200-625 nmNi环（片）环（片）碱金属碱金属光光敏敏阴极阴极h 2:53:18光电倍增管光电倍增管待扫描160-700 nm1 1个个光电子可产生光电子可产生10106 610107 7个电子个电子2:53:19或分光光度计的使用(1)打开光源，电源指示灯亮，预热10min.(2)用波旋钮调maxmax.(3)(3)打开样品池暗箱盖，断开光路，调至打开样品池暗箱盖，
24、断开光路，调至，吸光度，吸光度 ,透光率。透光率。(4)(4)选择合适的参比液（如蒸馏水），合上暗选择合适的参比液（如蒸馏水），合上暗箱盖，将参比池置于光路中，调零，箱盖，将参比池置于光路中，调零，。，。(5)(5)重复（）和（）至少两遍重复（）和（）至少两遍.2:53:19 例题1 1、吸收曲线是（、吸收曲线是（）A,AA,AC C 关系图关系图 B,AB,ApH pH 关系图关系图 C,A-C,A-关系图关系图 D,A-D,A-关系图关系图2 2、今有甲乙两个不同浓、今有甲乙两个不同浓 度的同一有色物质的溶液，用同度的同一有色物质的溶液，用同一波长的光，同一厚度的比色皿测得吸光度为：一波长
25、的光，同一厚度的比色皿测得吸光度为：甲甲0.20.2，乙，乙 0.30.3，如果甲的浓度为，如果甲的浓度为4.04.01010-4-4mol/Lmol/L，则乙则乙的浓度为（的浓度为（）mol/Lmol/L A A、2 20 01010-4;-4;B B、4.04.01010-4;-4;C C、6.0 6.0 1010-4;-4;D D、8.08.01010-4.-4.3.3.在分光光度法中，吸光度和透光度的关系是下列四个中在分光光度法中，吸光度和透光度的关系是下列四个中的哪一个（的哪一个（）A A、A=1gT;BA=1gT;B、A=1gA=1g（1/T1/T）;C C、T=1gA;DT=1g
26、A;D、A=1nA=1n（1/T1/T）.CCB2:53:194.4.在分光光度法中，理想的显色剂应该满足（在分光光度法中，理想的显色剂应该满足（）。）。A A、灵敏度高、选择性和稳定性好灵敏度高、选择性和稳定性好 B B、灵敏度高、灵敏度高、显著性和稳定性好显著性和稳定性好 C C、灵敏度高、选择性和显著性好灵敏度高、选择性和显著性好 D D、灵敏度高、灵敏度高、显著性和准确度好显著性和准确度好5.5.某试液用某试液用2.0cm2.0cm的比色皿的比色皿,测得测得 T=60%,T=60%,若改用若改用1.0cm1.0cm的的比色皿比色皿,测得测得T T 为（为（）A 15%B 30%C 39
27、%D 77%A 15%B 30%C 39%D 77%6.在分光光度法中，宜选用的吸光度读数范围为：在分光光度法中，宜选用的吸光度读数范围为：A、00.2；B、0.10.3；C、0.31.0；D、0.20.8 7.某物质的摩尔吸光系数某物质的摩尔吸光系数很大，则表明：很大，则表明：()A、该物质溶液的浓度很大；该物质溶液的浓度很大；B、光通过该物质溶液的光光通过该物质溶液的光程长；程长；C、测定该物质的灵敏度低测定该物质的灵敏度低；D、测定该物质的灵敏度高；测定该物质的灵敏度高；ADD2:53:198.某金属离子某金属离子X与与R试剂形成一有色络合物，若溶液中试剂形成一有色络合物，若溶液中X的浓
28、的浓度为度为1.010-4molL-1，用用1cm比色皿在比色皿在525nm处测得吸处测得吸光度为光度为0.400，则此络合物在，则此络合物在525nm处的摩尔吸光系数为：处的摩尔吸光系数为：()A、410-3；B、4103；C、410-4；D、4104。9.某某 符合比耳定律的有色溶液，当浓度为符合比耳定律的有色溶液，当浓度为c c时，其透光度为时，其透光度为T T0 0；若浓度增大若浓度增大1 1倍，则此溶液的透光度的对数为：倍，则此溶液的透光度的对数为：()A A、T T0 0/2/2；B B、2T2T0 0；C C、21gT21gT0 0；D D、。10.符合比尔定律的某有色溶液稀释时
29、符合比尔定律的某有色溶液稀释时,其最大吸收峰的波长其最大吸收峰的波长位置位置:()A、向短波方向移动向短波方向移动;B、向长波方向移动向长波方向移动;C、不移动不移动,但高峰值降低但高峰值降低;D、不移动不移动,但高峰值增大但高峰值增大.11.在吸光光度法中，透过光强度（在吸光光度法中，透过光强度（It）与入射光强度（与入射光强度（I0）之比，即之比，即It/I0，称为称为()A、吸光度；吸光度；B、消光度；消光度；C、透光度；透光度；D、光密度。光密度。0lg21TBCCC2:53:19A=lg(I0/It)=lg(1/T)=-lgT=kLcAkLcT10109002lgTkLc2lgTkL
30、clgTkLc lgT-2:53:1912.有甲、乙两个不同浓度的同一有色物质水样，用同一波长有甲、乙两个不同浓度的同一有色物质水样，用同一波长进行测定。当甲水样用进行测定。当甲水样用1cm比色皿，乙用比色皿，乙用2cm比色皿，测比色皿，测定的吸光度相同，则它们的浓度关系是：定的吸光度相同，则它们的浓度关系是：A、甲是乙的、甲是乙的1/2；B、甲是乙的、甲是乙的4倍；倍；C、乙是甲的、乙是甲的1/2；D、乙是甲的、乙是甲的4倍。倍。13.Fe和和Cd的摩尔质量分别是的摩尔质量分别是55.85g/L和和112.4g/L,分别反应分别反应后后,用吸收光谱法测定用吸收光谱法测定.同样质量的两元素显色
31、成相同体积的同样质量的两元素显色成相同体积的溶液溶液,前者用前者用2cm比色皿比色皿,后者用后者用1cm比色皿比色皿,测定吸光度相测定吸光度相同同.则两种显色反应产物的摩尔吸收系数为则两种显色反应产物的摩尔吸收系数为:A、Cd的约为的约为Fe的的4倍；倍；B、Fe 的约为的约为Cd的的4倍；倍；C、Cd的约为的约为Fe的的2倍；倍；D、Fe 的约为的约为Cd的的2倍。倍。CA2:53:1914.分光光度法与普通光度法的不同点是分光光度法与普通光度法的不同点是:A、测量范围不同；测量范围不同；B、检测器不同；检测器不同；C、获得单色光的方法不同；获得单色光的方法不同；D、光源不同。光源不同。C2
32、:53:1915、某符合朗伯、某符合朗伯-比耳定律的某有色溶液比耳定律的某有色溶液,当当有色物质的浓度增加时有色物质的浓度增加时,最大吸收波长和最大吸收波长和吸光度分别是吸光度分别是()A、不变、增加、不变、增加 B、不变、减少、不变、减少 C、增加、不变、增加、不变 D、减少、不变、减少、不变16、若显色剂无色，而被测溶液中存在其、若显色剂无色，而被测溶液中存在其他有色离子，在比色分析中，应采用的他有色离子，在比色分析中，应采用的参比溶液是参比溶液是()A、蒸馏水、蒸馏水 B、显色剂、显色剂C、加入显色剂的被测溶液；、加入显色剂的被测溶液；D、不加显色剂的被测溶液、不加显色剂的被测溶液AD2
33、:53:198.3 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素：助色团助色团NH2，OH，X （孤对电子）孤对电子）ne一、一、显色剂与显色反应显色剂与显色反应O生色团生色团：NN，NO，OC=S,N （共轭双键）共轭双键）e无机显色剂无机显色剂:SCN-Fe(SCN)2+H2O2 TiOH2O22+有机显色剂有机显色剂:2:53:19有机显色剂有机显色剂CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：型：NNNOH OHON型型：PARNH NHNSNS型型：双硫腙双硫腙NN型：型：丁二丁二酮肟酮肟邻二邻二氮菲氮菲磺基水杨酸磺基水杨酸2:53:19显色反应满足的条件显色反应满
34、足的条件*灵敏度高灵敏度高，一般，一般10104 4*选择性好选择性好*显色剂在测定波长处无明显吸收。显色剂在测定波长处无明显吸收。对照性好对照性好,maxmax60 nm.60 nm.*反应生成的有色化合物反应生成的有色化合物组成恒定，稳定组成恒定，稳定。*显色条件易于控制，显色条件易于控制，重现性好重现性好。2:53:19二、二、显色反应的影响因素显色反应的影响因素c(R)c(R)c(R)1.显色剂用量显色剂用量（c(M)、pH一定）一定）Mo(SCN)32+浅红浅红Mo(SCN)5 橙红橙红Mo(SCN)6-浅红浅红Fe(SCN)n3-n2:53:192.显色反应酸度显色反应酸度（c(M
35、)、c(R)一定）一定）pH1pHpH2pH2:53:19邻二氮邻二氮菲亚铁反应完全度与菲亚铁反应完全度与pH的关系的关系 Fe2+3RR(H)Fe(A)33333FeR FeR 33Fe(A)R(H)FeR lglglg3lg3lgRFe HHA柠檬酸柠檬酸c(R)R=10-4molL-131021.33FeR32:53:193FeR lgFe pH38为适宜为适宜的酸度范围的酸度范围2:53:193.显色温度及显色时间显色温度及显色时间另外，还有介质条件、有机溶剂、另外，还有介质条件、有机溶剂、表面活性剂等表面活性剂等T1()T2()t(min)A2:53:19(4)溶剂(5)溶液中共存离
36、子影响2:53:19(1)干扰离子本身有颜色,且与待测离子颜色相似;(2)共存离子与显色剂反应形成络合物 络合物有颜色 干扰 络合物无颜色 消耗浓度(3)与待测组分反应(4)干扰离子是强的氧化剂、还原剂、破坏显色剂三、三、干扰及消除干扰及消除2:53:19消除消除Co2,Fe3+Co2+FeF63-Co(SCN)2(蓝蓝)NaFSCNCo2+Fe2+,Sn4+(2)Sn2+Co(SCN)2SCN测测Co2(含含Fe3+):(掩蔽法掩蔽法)1.1.化学法化学法 2:53:19Co2+,Zn2+,Ni2+,Fe2+CoR,ZnR NiR,FeRCoR,Zn2+,Ni2+,Fe2+钴试剂钴试剂RH+
37、测测Co2:(生成络合物性质不同生成络合物性质不同)如不能通过控制酸度和掩蔽的办法消除干扰，如不能通过控制酸度和掩蔽的办法消除干扰，则需采取分离法。则需采取分离法。测测Fe3:(控制控制pH)Fe3+,Cu2+FeSS（紫红）紫红）Cu2+pH 2.5SS2:53:192.物理法物理法 选择适当的测定波长选择适当的测定波长515655415500钍-偶氮砷III 钴-亚硝基红盐 AA络合物络合物络合物络合物试剂试剂试剂试剂2:53:208.4 8.4 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择8.4.1 选择适当的入射波长选择适当的入射波长 一般应该选择max为入射光波长。如果max处有共存组分
38、干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。如图选500nm波长测定，灵敏度虽有所下降，却消除了干扰，提高了测定的准确度和选择性。2:53:208.4.2 参比溶液的选择 为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？消除吸收池和溶剂对入射光的吸收和反射引起的消除吸收池和溶剂对入射光的吸收和反射引起的误差；扣除有色配合物中非待测组分的干扰误差；扣除有色配合物中非待测组分的干扰 选择参比溶液所遵循的一般原则：选择参比溶液所遵循的一般原则：当试液、试剂及显色剂均无色时，可直接当试液、试剂及显色剂均无色时，可直接用纯溶用纯溶剂（水剂（水)作参比溶液；作参比溶液；2:53:20 若试液无
39、色，而试剂或显色剂有颜色时，若试液无色，而试剂或显色剂有颜色时，用用“试剂试剂空白空白”(”(不加试样溶液不加试样溶液)作参比溶液；作参比溶液；显色剂为无色，而被测试液中存在其他有色离子，显色剂为无色，而被测试液中存在其他有色离子，则可用则可用“试样空白试样空白”(”(不加显色剂不加显色剂)作参比溶液；作参比溶液；显色剂和试液均有颜色，则可在试液中加入适当掩显色剂和试液均有颜色，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。2:53:20 参比溶液 适应情况 做法可消除影响蒸馏水试液、溶剂、显色剂均无色用蒸馏水调零吸收池+杂散
40、光溶剂空白 溶剂有色，其它无色用溶剂调零以上+溶剂试剂空白 显色剂有色，其它无色不加试样，其它均加吸收池+杂散光+显色剂试液空白 试液含干扰离子有色，其它无色不加显色剂，其它均加吸收池+杂散光+干扰离子试样空白 试液含干扰离子有色，显色剂有色掩蔽试液中的被测物，其它均加吸收池+杂散光+显色剂+干扰离子2:53:20 分光光度法中所用的参比溶液总是采用不含分光光度法中所用的参比溶液总是采用不含被测物质和显色剂的空白溶液。被测物质和显色剂的空白溶液。错错 参比溶液是指（参比溶液是指（）。）。（A A）吸光度为零的物质吸光度为零的物质 （B）吸光度为吸光度为1的物质（的物质（C）吸吸光度为固定值的物
41、光度为固定值的物 （D）均不是均不是（D）试剂和显色剂均无色，被测试液中存在其试剂和显色剂均无色，被测试液中存在其他有色离子，应选他有色离子，应选 作参比溶液。作参比溶液。试液空白试液空白空气可做空白调零吗？空气可做空白调零吗？不能不能2:53:208.4.3 吸光度读数范围的选择是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？浓度相对误差最小时的透射比浓度相对误差最小时的透射比Tmin为：为：Tmin 36.8%,Amin 0.434 通过改变吸收池厚度或待测液浓度，使吸光度读数处在适宜范围使使A介于介于0.2-0.8。普通分光光度法不适于高含量或极低含量物质的测
42、定。2:53:20吸收光谱分析的一般步骤(1)确定最佳显色体系 样品通常无色,要进行显色反应。例：Cd2+本身不能产生吸收光谱，需进行显色反应222)(HDCdHDCd显色反应 例2：Fe2+的测定显色反应)()(3232红色phenFephenFe2:53:20（）绘制特征吸收曲线，找出最大的吸收波长max max只与溶液性质有关，与物质的量浓度只与溶液性质有关，与物质的量浓度c无关，定量分析时，在波长无关，定量分析时，在波长max下进行测下进行测定定（）绘制标准曲线（）绘制标准曲线 绘制方法：配制系列标准，在绘制方法：配制系列标准，在max下测定得下测定得到一组（到一组（ici）直线。）直
43、线。注意取值范围，标准溶液的吸光度应在注意取值范围，标准溶液的吸光度应在0.040.8。实际在高浓度时实际在高浓度时,与与c不是直线（偏离）不是直线（偏离）2:53:20（）未知水样的测定 测未知水样的A未,在该标准曲线上找出相应的c未2:53:208.5 8.5 吸光光度法的应用吸光光度法的应用8.5.1 普通分光光度法普通分光光度法一、单组分的测定一、单组分的测定 A-c 标准曲线法定量测标准曲线法定量测定。定。1.选择合适的显色反应和显色条件选择合适的显色反应和显色条件 2.绘出被测组分的吸收光谱曲线绘出被测组分的吸收光谱曲线(用标液用标液)3.在在max下测一系列标准溶液的下测一系列标
44、准溶液的A值，绘制工作值，绘制工作曲线曲线A-c4.与工作曲线相同的方法，测未知物与工作曲线相同的方法，测未知物AX，从工从工作曲线上查作曲线上查cX 2:53:202.对照法对照法 对照法又称比较法。在相同条件下在线性范围内配制样品溶液和标准溶液，在选定波长处，分别测量吸光度。根据比尔定律A样K样c样L样 A标K标c标L标因是同种物质，同台仪器，相同厚度吸收池及同一波长测定，故K样K标，L样L标，所以：c样 A样/A标 c标 为了减少误差，比较法配制的标准溶液浓度常与样品溶液的浓度相接近。2:53:20 当测定不纯样品中某纯品的含量时，可先配制相同浓度的不纯样品溶液（c原样）和标准品溶液，即
45、c原样 c标，c样为c原样溶液中纯被测物的浓度。在最大吸收峰处分别测定其吸光度A值，便可直接计算出样品的含量。标样原样标样标原样样纯被测组分AAcAAccc2:53:20 注意注意 使用标准曲线法定量时，待测试液的浓度要使用标准曲线法定量时，待测试液的浓度要在标准系列的浓度范围之内。只有在标准曲线的在标准系列的浓度范围之内。只有在标准曲线的线性范围线性范围定量，才可能获得准确的分析结果。定量，才可能获得准确的分析结果。仪器不同或测定方法不同均得到不同的标准仪器不同或测定方法不同均得到不同的标准曲线。因此在更换仪器或仪器使用过久，以及采曲线。因此在更换仪器或仪器使用过久，以及采用不同反应进行吸光
46、度测定时，都需重新绘制标用不同反应进行吸光度测定时，都需重新绘制标准曲线。准曲线。2:53:20例例2称钢样称钢样0.500g，溶解溶解MnO4-50mL容量瓶，摇匀，从中取容量瓶，摇匀，从中取5.00mL50mL容量瓶定容量瓶定溶，用溶，用2cm比色皿在比色皿在525nm，=2235，测测A=0.124，计算计算Mn%=？(Mn=54.94)解解 A 0.124 c2=2.7710-5mol/L b 22352 Mn c2 50 1000 Mn%=100=0.152 5.00 0.500 502:53:20例例4某试液用某试液用2.0cm比色皿测比色皿测T=60%，若改若改用用3.0cm，求
47、求T%和和A 解解(1)A=-lgT=-lg0.60=0.222=b c A1 b1 b2(2)=A2=A1=0.333 A2 b2 b1 1 100(3)A=2-lgT%=lg()=lg()T T%lgT=2-A=2-0.333=1.667 T%=46.45 2:53:20例例5称纯称纯Fe0.5000g溶解定溶溶解定溶1000mL作标作标准准Fe，取取10.0mL稀释稀释100mL，取取5.0mL显色显色定溶定溶50mL，测测As=0.230，称试样中称试样中1.500g溶解溶解定容定容250.0ml，从中取，从中取5.00ml与标准曲线相同方与标准曲线相同方法测法测Ax=0.200，求试
48、样，求试样Fe%=？解解 0.500g 10.0 1000 5.0 c标标=5.010-6g/mL 100mL 50 A标标 AS 0.230 c标标 5.010-6 =；=A样样 AX 0.200 c样样 c样样 2:53:20因为因为Beer Law：AS AX =cS cX AX所以所以 cX=cS=4.35 10-6g/mL AS 4.3510-6 g/mL50mL 所以所以 Fe%=100 5.0 1.50g 250 =0.725 2:53:20例例6丁二肟测丁二肟测Ni，Ni标液标液10g/mL，取取5.00mL，发色后测发色后测A=0.292，称镍矿渣称镍矿渣0.6261g，分解
49、定溶分解定溶100mL，取取2.00mL发色测发色测AX=0.300，求求Ni%=？解解 mS=10gmol-15.00 mL=50.0g mS AS cS M mS =AX cX mX mX M2:53:20 50故：故：mX=0.300 =51.37g 0.292 51.3710-6 Ni%=100=0.41 2.00 0.626 1002:53:20例例7含含Fe47.0mg/L，取取5.0mL100mL定溶定溶显色，显色，b=1cm，A=0.467，510nm求求 a，S 解解 A 0.467 a=2.0102Lg-1cm-1 47.0 5.0 b c 1 1000 1002:53:2
50、0 A 0.467=47.0 5.0 b c 1 100055.85 100=1.11 104Lmol-1cm-1 M 55.85 S=0.0050g/cm2 1.111042:53:20例例8某有色液某有色液b=2.0cm时时T%=60，若若 c增增大一倍，大一倍，T%=？，？，若改用若改用1cm；5cm时时 T%，A各多少？各多少？解解(1)A=-lgT=-lg0.60=0.222 A=2-lg60=0.222 A 0.222 c=0.111 b 2若若 c增增1倍倍T2=(0.60)2=0.36，T%=36 2:53:20(2)b=1cm A c=0.111 1=0.111 blgT%=
