第二十章 比色法与分光光度法.ppt

第二十章 比色法和分光光度法 20.1 概述 20.2 光吸收的基本定律 20.3 比色法和分光光度法及其仪器 20.4 显色反应与显色条件的选择 20.5 分光光度法仪器测量误差及其消除 20.6 分光光度法的某些应用 20.1 概 述 20.1.1 光度分析法的特点 20.1.2 物质对光的选择性吸收 20.1.1 光度分析法的特点 有色物质颜色的深浅和浓度有关，利用比较溶液颜色深浅来测定含量的分析方法称为比色分析法。 目视比色称为比色法；利用分光光度计测试，称为分光光度法。 光度分析法特点： (1) 具有较高的灵敏度。 一般物质可测到10-3~10-6 mol?L-1 (2) 有一定的准确度。 相对误差为2%~5% (3) 操作简便、快速，选择性好，仪器设备简单。 (4) 应用广泛。 20.1.2 物质对光的选择性吸收 在可见光区(400~760nm)不同波长的光具有不同的颜色。 溶液呈现一定的颜色是对光选择性吸收的结果。当一束白光通过一有色溶液时，某些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透过光决定。 透射光与吸收光又可组成白光，这两种光称为互补色光。 如CuSO4溶液呈蓝色就是吸收了白光中黄光。 如果将不同波长的光通过一固定浓度和厚度的有色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度（吸光度A），然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得一曲线，称吸收曲线。 图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线，代表同一被测物质含量由高到低的吸收曲线。 （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）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。 （3）在λmax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选择入射光波长的重要依据。 20.2 光吸收的基本吸收定律 20.2.1 朗伯-比尔定律 20.2.2 吸光度的加和性 20.2.3 对朗伯-比尔定律的偏离 20.2.1 朗伯-比尔定律 当一束平行的单色光通过均匀、透明的有色溶液时，如溶液的浓度越大、液层厚度越大，则光强度的减弱越显著 。 吸光度测量中，也用透光度T表示 b：液层的厚度 cm； c：溶液的浓度 g·L-1 K：吸光系数 L · g-1 · cm-1 如“c”的单位：mol·L-1，此时的吸光系数称为摩尔吸光系数 k k 是吸光物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。 在温度和波长等条件一定时， k 仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关。 k 是吸光物质吸光能力的量度， k 值越大， 光度法测定该物质的灵敏度越高。 由实验结果计算时，常以被测物质的总浓度代替吸光物质的浓度，这样计算的 k 值实际上是表观摩尔吸光系数。 分光光度分析的灵敏度还可以用桑德尔灵敏度S表示。S是指当仪器的检测极限为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 = M/ k 例20-1：已知含Fe2+浓度为1.0mg·L-1的溶液，用邻二氮菲光度法测定铁(Fe2+与邻二氮菲反应，生成橙红色配合物)。使用厚度为2 cm的吸收池，在波长510nm处测得 吸光度A= 0.390。计算该配合物的 摩尔吸光系数。。 解：已知铁的相对原子质量为 55.85。 例：用双硫腙光度法测定Pb2+。 Pb2+的浓度为0.08mg/50mL，用2 cm比色皿在520 nm下测得 T = 53%，求 k。 解：已知铅的相对原子质量为 207.2 20.2.2 吸光度的加和性 在含有多组分的体系中，若各组分对同一波长的光都有吸光作用，且各组分的吸光物质彼此不发生作用，则测得的吸光度等于各组分的吸光度之和。 A = A1+A2+…+A3 20.2.3 对朗伯-比尔定律的偏离 1.比尔定律的局限性 2.非单色入射光引起的偏离 3.由于溶液本身发生化学变化的原因 引起的偏离 1.比尔定律的局限性 通常在用分光光度法进行分析时，多采用标准工作曲线法。即固定液层厚度、入射光的波长，测定一系列不同浓度标准溶液的吸光度，此时A与c应成直线关系。 比尔定律是一个有限制性的定律，它假设入射光为单色光，吸收粒子间没有干扰。因此仅在稀溶液中才适用。在高浓度时，由于吸光物质微粒间相互影响，从而改变了它对光的吸收能力，使吸光度与浓度的线性关系发生偏离。 2. 非单色光引起的偏离 比尔定律假设入射光为单色光，但是目前仪器所能提供的入射光不是严格的单色光，是由波