基础化学 教学课件 作者 吴华 董宪武 主编 刘强 副主编 上官少平 主审第十章分光光度法.ppt

'第十章吸光光度法本章教学目标：★掌握物质颜色与光的吸收关系。★掌握光的吸收定律。★了解比色法和分光光度法。★掌握吸光光度法的应用。 第一节光的性质及物质对光的吸收定律一、吸光光度法的特点（1）灵敏度高（2）准确度较高（3）操作简单、分析速度快（4）应用广泛第十章吸光光度法 光是电磁波，具有波动性和粒子性。肉眼可感觉到的光，我们称为可见光。可见光只是电磁波中一个很小的波段，其波长范围为400～800nm。具有同一波长的光称为单色光，每种颜色的单色光都具有一定的波长范围，通常把由不同波长的光组成的光称为复合光。让一束白光通过棱镜，由于折射作用可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光，这种现象称为色散，白光即为复合光。二、光的性质第十章吸光光度法 实验证明不仅上面所说的七种颜色的光可以混合成白光，如果将适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以形成白光，这两种单色光被称为互补光，所显的颜色称为互补色。图中处于直线关系的两种单色光为互补色光，如绿光和紫光为互补色光，蓝色和黄色为互补色等。第十章吸光光度法互补色示意图 第十章吸光光度法三、光的选择性吸收及溶液的呈色1．光的选择性吸收及溶液的呈色不同物质对各种波长光的吸收具有选择性。当白光通过某溶液时，某些波长的光被溶液吸收，而另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长决定。透射光与吸收光称为互补色光，两种颜色称为互补色。 第十章吸光光度法物质颜色与吸收光颜色的互补关系 为了更准确地表示有色溶液对不同波长的光的吸收程度，将不同波长的单色光依次通过某浓度一定的有色溶液，测出相应波长下物质对光的吸收程度（吸光度A），然后以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标作图即为A–λ吸收曲线。第十章吸光光度法2．光吸收曲线KMnO4溶液的吸收 朗伯（Lamben）和比尔（Beer）分别于1760年和1852年提出物质对光的吸收程度与液层厚度及溶液的浓度之间的定量关系，二者结合称为朗伯－比尔定律，也叫光吸收定律。当一束平行单色光照射到任何均匀的，非散射的介质（固体、液体、或气体）时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液，一部分被反射。第十章吸光光度法四、光的吸收定律 假设入射光强度为I0，透过光强度为It，吸收光强度为Ia，反射光的强度为Ir，由于采用同质同型的比色皿，反射光强度一致，其影响可以在测定时相互抵消，它们之间的关系为：I0=Ia+It第十章吸光光度法经实验表明它们之间有下列关系：光吸收示意图 lg值越大，说明光被吸收得愈多，故通常把lg称为吸光度，用A表示。则有：第十章吸光光度法I0It即为朗伯－比尔定律的数学表达式。它表明：在一定温度下，当一束平行的单色光通过有色溶液时，其吸光度与溶液浓度和厚度的乘积成正比。 透过光的强度It与入射光的强度I0之比称为透光率，常用符号T表示，即：第十章吸光光度法或由上可见透光率、吸光度与溶液浓度和厚度的关系为： 则溶液浓度和厚度的乘积只与吸光度成正比，而不与透光率成正比。以上两式中的K是比例系数，与入射光的波长、吸光物质的性质和测量的温度等因素有关。K值随c所用的单位不同而不同。当c的单位为g•L-1，b单位为cm时，K用a表示，其单位为g•L-1，a称为吸光系数，则：A=abc第十章吸光光度法 摩尔吸光系数ε的物理意义为：在一定温度、波长下，待测物质浓度为1mol·L-1，液层厚度为1cm时，所具有的吸光度。第十章吸光光度法当c的单位为mol•，b单位为cm时，K用ε表示，其单位为mol•L-1，ε称为摩尔吸光系数，则：A=εbc 摩尔吸光系数ε是有色物质在特定波长下的特征常数，是表征显色反应灵敏度的重要参数，ε值越大，测定的灵敏度也越高，反应越灵敏，可测量组分的浓度越低。一般来说：ε<104显色反应属于低灵敏度；1×104<ε<5×104属于中等灵敏度；6×104<ε<1×105属于高灵敏度。第十章吸光光度法 第十章吸光光度法答：ε为1.1×104L·mol‒1·cm‒1。解：Fe的摩尔质量为55.85g·mol‒1【例10–1】已知Fe2+的质量浓度为500µg·，用邻二氮菲显色后，用分光光度计测定，吸收池厚度为2cm，在波长508nm处测的吸光度为A=0.19，求ε=？ 直接用眼睛观察，比较待测溶液和标准溶液颜色深浅，以确定物质含量的分析方法，称为目视比色法。常用的目视比色法是标准系列法。用一套由相同质料的玻璃制成的、形状大小完全相同的平底比色管，配制一系列已知浓度的标准溶液，显色、定容，就配成了一套颜色逐渐加深的标准色阶。第二节比色法与分光光度法一、目视比色法第十章吸光光度法 然后将一定量待测试液置于另一比色管中，在同样条件下显色，稀释至同样体积。比较样品溶液与标准溶液的颜色，如果待测溶液与标准色阶中某一溶液颜色深度相同，则被测溶液的浓度就等于该标准溶液的浓度；如果被测试液浓度介于相邻两种标准溶液之间，则待测溶液浓度也就介于这两个标准溶液浓度之间。第十章吸光光度法 二、光电比色法光电比色法是用光电比色计代替人的眼睛进行测定的方法，从而提高了分析结果的准确度。光电比色法是利用光电比色计测量有色溶液对某一单色光的吸收强度，以求出被测组分含量的分析方法。第十章吸光光度法 用于光电比色法的仪器称为光电比色计。光电比色法的基本原理是比较有色溶液对某一波长单色光的吸收程度。由光源发出的白光，通过滤光片后，得到一定波长范围的近似单色光，让单色光通过有色溶液，透过光投射到光电池上，产生电流，光电池所产生的电流大小与透过光的强度成正比。光电流的大小，用灵敏检流计测量，在检流计的标尺上，可读出相应得吸光度（A）或透光度（T）。第十章吸光光度法 三、分光光度法分光光度法是利用分光光度计测定有色溶液的吸光度，从而确定被测组分含量的分析方法，其基本原理与光电比色法相同。所不同的主要是获得单色光的方法不同，光电比色计是通过滤光片获得某一波长范围的光，而分光光度计是利用棱镜或光栅等分光器来获得纯度较高的单色光，从而提高了分析的准确度、灵敏度和选择性。所以，分光光度法的测量范围不再局限于可见光区，也可用于紫外光区和红外光区。第十章吸光光度法 （1）选择性好（2）灵敏度高（3）显色产物应具有固定的组成，符合一定的化学式（4）显色产物的化学性质应该稳定（5）显色产物与显色剂之间的颜色差别要大。在光度分析法中，使被测物质在试剂（显色剂）的作用下形成有色化合物的反应称为显色反应。分光光度法对显色反应一般必须满足下列要求：第十章吸光光度法 磷是土壤肥效三元素之一，也是构成生物体的重要元素之一，含量非常少。因此，常采用吸光光度法进行测量。微量磷的测定通常用磷钼蓝法，在酸性溶液中，磷酸盐与钼酸铵作用生成黄色的磷钼酸，其反应如下：PO43-+12MoO42-+27H+=H7[P(Mo2O7)6]+10H2O第三节吸光光度法的应用实例一、磷的测定第十章吸光光度法 在一定酸度下，加入适量的还原剂将磷钼酸还原为磷钼蓝，溶液呈深蓝色，增加了测定的灵敏度，在510nm波长处有最大吸收，由于含量低，基本上满足朗伯－比尔定律要求。磷钼蓝法常用的还原剂是抗坏血酸，该还原剂得到的蓝色比较稳定，反应要求的酸度范围较宽，Fe3+，AsO43-，SiO32-的干扰较少，但显色反应速度较慢，需要沸水浴加热。第十章吸光光度法 二、高含量组分的测定方法——示差法示差法是采用一个浓度与试液接近的标准溶液代替纯溶剂作参比溶液，测定其它标准溶液及试液的吸光度A值。设作为参比溶液的标准溶液浓度为cs，试液的浓度为cx（cs