分光光度法补充.ppt

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1、72型分光光度计光学系统图型分光光度计光学系统图n光源光源n单色器单色器n吸收池吸收池n检测系统检测系统1 光源光源n在可见光区在可见光区n钨丝发出的白光钨丝发出的白光 波长为波长为320nm2500nmn工作温度工作温度 2600K2870Kn钨丝的温度与工作电压关系密切钨丝的温度与工作电压关系密切n需要稳压电源需要稳压电源n在近紫外区在近紫外区，用氢灯和氘灯，用氢灯和氘灯n波长范围：波长范围：180nm375nm2单色器单色器n滤光片滤光片n棱镜棱镜n光栅光栅n作用：将连续光谱分解为单色光作用：将连续光谱分解为单色光A滤光片滤光片n滤光片由有机玻璃制成，只允许和滤光片由有机玻璃制成，只允许

2、和它颜色相同的光通过，得到的是单它颜色相同的光通过，得到的是单色光。色光。滤光片的透光曲线滤光片的透光曲线n半宽度半宽度n最大透过光波长最大透过光波长n最大透过光强最大透过光强滤光片的选择原则滤光片的选择原则n滤光片最易透过的光应是溶液最易滤光片最易透过的光应是溶液最易吸收的光，应当选择溶液颜色的互吸收的光，应当选择溶液颜色的互补色的波长作为滤光片的波长。补色的波长作为滤光片的波长。n半宽度越小，灵敏度越高。半宽度越小，灵敏度越高。B 棱镜棱镜n介绍棱镜的工作原理介绍棱镜的工作原理n单色器的纯度决定于棱镜的色散率单色器的纯度决定于棱镜的色散率和出射狭缝的宽度。和出射狭缝的宽度。n优点：优点：n

3、得到纯度较高的单色光得到纯度较高的单色光n方便改变波长方便改变波长n灵敏度、选择性、准确度高。灵敏度、选择性、准确度高。棱镜单色器的原理图棱镜单色器的原理图C 光光 栅栅3 吸收池吸收池n也称比色皿也称比色皿n用用无无色色透透明明、能能耐耐腐腐蚀蚀的的玻玻璃璃比比色色皿皿，通通常常配配有有0.5、1、2、3cm等等一一套套长长方形或圆柱形的比色皿。方形或圆柱形的比色皿。n注意：注意：n比色皿的位置比色皿的位置n比色皿的清洁比色皿的清洁4 检测系统检测系统n检测器将光强度转换为电流进行测量，检测器将光强度转换为电流进行测量，这种光电转换器为检测器。这种光电转换器为检测器。nA 硒光电池硒光电池n

4、B 光电管光电管A 硒光电池硒光电池n光照在硒光半导体上产生电子光照在硒光半导体上产生电子n电子贮存在金属薄膜上成为负极电子贮存在金属薄膜上成为负极n因为硒半导体的性质，电子只能单因为硒半导体的性质，电子只能单向移动，使铁片成为正极。向移动，使铁片成为正极。n通过外电路连接起来，产生的光电通过外电路连接起来，产生的光电流，可用检流计测量。流，可用检流计测量。B 光电管光电管n由一个阳极和一个光敏阴极组成的真空由一个阳极和一个光敏阴极组成的真空二极管。二极管。n阴极表面镀有碱金属或碱金属氧化物等阴极表面镀有碱金属或碱金属氧化物等光敏材料。光敏材料。n当光子照射时，能够发射电子。当光子照射时，能够

5、发射电子。n当两极有电位差时，发射出的电子就流当两极有电位差时，发射出的电子就流向阳极产生电流。向阳极产生电流。n电流的大小决定于照射光的强度。电流的大小决定于照射光的强度。思考题思考题n1朗伯比耳定律的物理意义是朗伯比耳定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸什么？什么是透光度？什么是吸光度？两者之间的关系是什么？光度？两者之间的关系是什么？n2摩尔吸光系数的物理意义是什摩尔吸光系数的物理意义是什么？其大小与哪些因素有关？在么？其大小与哪些因素有关？在分析化学中它有何意义？分析化学中它有何意义？n3什么是吸收光谱曲线？什么是工作什么是吸收光谱曲线？什么是工作曲线？什么是标准曲线？它们有何

6、曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？利用标准曲线进行定量实际意义？利用标准曲线进行定量分析时可否使用透光度和浓度为坐分析时可否使用透光度和浓度为坐标？标？1朗伯比耳定律的物理意义朗伯比耳定律的物理意义n有色溶液的吸光度与液层的厚度和有色溶液的吸光度与液层的厚度和溶液的浓度成正比。溶液的浓度成正比。透光度、吸光度和两者的关系透光度、吸光度和两者的关系nT I/I0nAlgI0/In两者关系：两者关系：nA=lg1/T2 摩尔吸光系数的物理意义摩尔吸光系数的物理意义nT I/I0nAlgI0/In两者关系：两者关系：nA=lg1/Tn3工作曲线确定待测液的浓度工作曲线确定待测液的浓度n吸收曲线

7、确定选用的波长吸收曲线确定选用的波长利用标准曲线进行定量分析时可否使利用标准曲线进行定量分析时可否使用透光度和浓度为坐标？用透光度和浓度为坐标？n不行不行nTlg1/A=lg(1/bc)nT与浓度和液层厚度不成直线关系。与浓度和液层厚度不成直线关系。显色反应显色反应n显色反应是什么反应显色反应是什么反应n通常是络合反应或氧化还原反应通常是络合反应或氧化还原反应n显色反应？显色反应？n显色剂？显色剂？显色反应的选择显色反应的选择n显显色色剂剂的的灵灵敏敏度度高高摩摩尔尔吸吸光光系系数数的的大大小小是是灵灵敏敏度度高高低低的的重重要要标标志志n显色剂的选择性好显色剂的选择性好n显色剂在测定波长处无

8、明显吸收显色剂在测定波长处无明显吸收n反反应应生生成成的的有有色色化化合合物物组组成成恒恒定定，化学性质稳定化学性质稳定显色条件的选择显色条件的选择n显色剂的用量显色剂的用量n酸度酸度n显色温度显色温度n显色时间显色时间n干扰的消除干扰的消除1显色剂的用量显色剂的用量n实验举例：实验举例：n取取50毫升容量瓶毫升容量瓶7个，编号。个，编号。n用用5毫毫升升移移液液管管移移取取10微微克克/毫毫升升铁铁标标准准溶溶液液5毫毫升升于于容容量量瓶瓶中中，加入加入1毫升毫升10的盐酸羟胺溶液。的盐酸羟胺溶液。n经经 2分分 钟钟 后后，再再 加加 入入 5毫毫 升升1mol.L-1醋醋酸酸钠钠溶溶液液

9、，然然后后加加入入0.1邻邻二二氮氮杂杂菲菲溶溶液液0.3、0.6、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0ml，用用水水稀稀释释至至刻刻度度，摇摇匀。匀。n在在分分光光光光度度计计上上，用用适适宜宜波波长长510nm，2厘厘米米比比色色皿皿，以以水水作作参参比，测定上述个溶液的吸光度。比，测定上述个溶液的吸光度。n以以加加入入显显色色剂剂的的体体积积为为横横坐坐标标，以吸光度为纵坐标绘制曲线。以吸光度为纵坐标绘制曲线。n确定显色剂的加入量确定显色剂的加入量b 曲线曲线nMo(SCN)32+Mo(SCN)5 Mo(SCN)6-n 浅浅 红红 橙橙 红红 浅浅 红红 c曲线曲线nFe(SCN)2+

10、Fe(SCN)2+Fe(SCN)3n Fe(SCN)4-.n 颜颜 色色 越越 来来 越越 深深n 应十分严格控制显色剂用量应十分严格控制显色剂用量2 显色温度显色温度n显色温度通常在室温显色温度通常在室温n但有的反应需要加热但有的反应需要加热n有的反应在加热时会分解，不必加有的反应在加热时会分解，不必加热热3 溶液酸度对络合物的影响溶液酸度对络合物的影响n准准确确移移取取10微微克克/毫毫升升铁铁标标准准溶溶液液5毫毫升升于于100毫毫升升容容量量瓶瓶中中，加加入入5毫毫升升12摩摩尔尔/升升的的盐盐酸酸和和10毫升毫升10的盐酸羟胺溶液。的盐酸羟胺溶液。n经经2分分钟钟后后，加加入入0.1

11、%邻邻二二氮氮杂杂菲菲溶溶液液30ml，用用水水稀稀释释至至刻刻度，摇匀。度，摇匀。n取取50毫升容量瓶毫升容量瓶7只，编号。只，编号。n用用移移液液管管分分别别准准确确移移取取上上述述溶溶液液10毫升于个容量瓶中。毫升于个容量瓶中。n-1氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液0.0、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0和和10.0毫毫升升，以以水稀释至刻度，摇匀。水稀释至刻度，摇匀。n使使个个溶溶液液的的pH值值从从小小于于2开开始逐步增加到始逐步增加到12以上。以上。n测测定定容容量量瓶瓶中中各各个个溶溶液液的的pH值值，同同时时在在在在分分光光光光度度计计上上测测定定吸吸光光度度，绘绘制制酸酸度度与

12、与吸吸光度的曲线。光度的曲线。4 显色时间的影响显色时间的影响n作出显色时间和吸光度的关系曲作出显色时间和吸光度的关系曲线线n选择最佳的显色时间选择最佳的显色时间例：例：邻二氮杂菲亚铁络合物邻二氮杂菲亚铁络合物的稳定性实验的稳定性实验n用用上上面面的的溶溶液液继继续续测测定定，方方法法是是在在最最大大波波长长处处510nm，每每隔隔一定时间测定它的吸光度。一定时间测定它的吸光度。n在在加加入入显显色色剂剂后后立立即即测测定定一一次次吸吸光光度度，经经30、90、120分分钟钟后后，再再各各测测一一次次吸吸光光度度，然然后后以以时时间间为为横横坐坐标标，吸吸光光度度为为纵纵坐坐标标绘绘制制曲曲线

13、线，此此曲曲线线表表示示络络合物的稳定性。合物的稳定性。5 干扰的消除干扰的消除n加入络合隐蔽剂或氧化还原隐蔽加入络合隐蔽剂或氧化还原隐蔽剂剂n选择适当的显色条件以避免干扰选择适当的显色条件以避免干扰n分离干扰离子分离干扰离子5.1加络合隐蔽剂加络合隐蔽剂或氧化还原隐蔽剂或氧化还原隐蔽剂n使干扰离子生成无色络合物或无色使干扰离子生成无色络合物或无色离子离子nNH4SCN显色剂测定显色剂测定Co2+时时 杂质杂质 Fe3+6F-=FeF63-（无色离子）（无色离子）干扰消除了干扰消除了5.2 选择适当的显色条件选择适当的显色条件以避免干扰以避免干扰n利利用用酸酸效效应应，控控制制离离解解平平衡衡

14、，降降低低R（指指示示剂剂的的阴阴离离子子），使使干干扰扰离离子不与子不与R作用。作用。n磺基水杨酸磺基水杨酸Fe3+n杂质杂质Cu2+R黄色络合物黄色络合物5.3分离干扰离子的方法分离干扰离子的方法n沉淀沉淀n离子交换离子交换n溶剂萃取溶剂萃取显色剂显色剂nA无机显色剂无机显色剂nB有机显色剂有机显色剂A无机显色剂无机显色剂n硫氰酸盐硫氰酸盐n钼酸铵钼酸铵n过氧化氢过氧化氢B有机显色剂有机显色剂n偶氮类显色剂偶氮类显色剂n三苯甲烷类显色剂三苯甲烷类显色剂n发发色色团团：分分子子中中含含有有的的一一个个或或一一个个以以上上的的某某些些不不饱饱和和基基团团（共共轭轭体体系系）的的有有机机化化合合

15、物物，往往往往是是有有颜色的。这些基团是发色团。颜色的。这些基团是发色团。n偶氮基偶氮基NNn醌基醌基n亚硝基亚硝基NOn硫羰基硫羰基CSn助色团助色团：本身没有颜色，但它们的：本身没有颜色，但它们的存在却会影响有机试剂及其与金属存在却会影响有机试剂及其与金属离子的反应产物的颜色，这些基团离子的反应产物的颜色，这些基团称为助色团。称为助色团。n-NH2n-NR2n-OHn-ORn-SHn-Cl为什么会发生颜色的改变为什么会发生颜色的改变n当当金金属属离离子子与与有有机机显显色色剂剂形形成成络络合合物物时时，金金属属离离子子与与显显色色剂剂中中的的不不同同基基团团通通常常形形成成一一个个共共价价

16、键键和和一一个个配配位位键键，改改变变了了整整个个试试剂剂分分子子内内共共轭轭体体系系的的电电子子云情况，从而引起颜色的改变。云情况，从而引起颜色的改变。偶氮类显色剂偶氮类显色剂n凡含有偶氮结构的有机化合物，凡含有偶氮结构的有机化合物，都是带色的物质。都是带色的物质。n优点：优点：n性质稳定、显色反应灵敏度高、性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度高。选择性好、对比度高。n主要有主要有Par和偶氮砷和偶氮砷III。三苯甲烷类显色剂三苯甲烷类显色剂n如铬天青、二甲酚橙、结晶紫、如铬天青、二甲酚橙、结晶紫、罗丹明罗丹明B等。等。n铬天青可与很多金属离子及阳铬天青可与很多金属离子及阳离子表面活

17、性剂作用形成三元离子表面活性剂作用形成三元络合物，摩尔吸光系数高达络合物，摩尔吸光系数高达104105。n金属离子有金属离子有Al3+、Be2+、Co2+、Cu2+等。等。n阳离子表面活性剂有氯化十六烷阳离子表面活性剂有氯化十六烷基三甲基胺、溴化十六烷基三甲基三甲基胺、溴化十六烷基三甲基胺等。基胺等。三元络合物三元络合物在光度分析中的应用在光度分析中的应用n三元络合物比较稳定三元络合物比较稳定n三元络合物对光有较大的吸收容三元络合物对光有较大的吸收容量量n形成三元络合物的显色反应比二形成三元络合物的显色反应比二元体系具有更高的选择性元体系具有更高的选择性1 三元络合物比较稳定三元络合物比较稳定

18、n三元络合物的稳定性比二元络三元络合物的稳定性比二元络合物的稳定性高合物的稳定性高1000或或100倍。倍。n由于三元络合物比较稳定，测由于三元络合物比较稳定，测定的准确度和重现性较好。定的准确度和重现性较好。2 三元络合物对光有三元络合物对光有较大的吸收容量较大的吸收容量nH2O2测定钒，灵敏度低测定钒，灵敏度低nPar测定钒，灵敏度高，但选择测定钒，灵敏度高，但选择性差。性差。n将三者混合形成紫红色的三元络将三者混合形成紫红色的三元络合物，灵敏度得到提高，有时提合物，灵敏度得到提高，有时提高高25倍。倍。3 形成三元络合物的显色反应比形成三元络合物的显色反应比二元体系具有更高的选择性二元体

19、系具有更高的选择性n在二元络合物中，一种显色剂在二元络合物中，一种显色剂常与多种金属离子形成络合物，常与多种金属离子形成络合物，而当体系中两种配位体形成三而当体系中两种配位体形成三元络合物时，就减少了这种可元络合物时，就减少了这种可能。能。吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择n1入射光波长的选择入射光波长的选择n2参比溶液的选择参比溶液的选择n3吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择1 入射光波长的选择入射光波长的选择n为什么选择入射光的波长？为什么选择入射光的波长？n因为因为n1摩尔吸光系数大摩尔吸光系数大n2灵敏度高灵敏度高n3准确度高准确度高 （入射光波长的范围小）（入射光波长的范

20、围小）nA、B两条曲线不同。两条曲线不同。n络合物的吸收曲线络合物的吸收曲线n显色剂的吸收曲线显色剂的吸收曲线n如何选择波长？如何选择波长？n420 nmn500nm2 参比溶液的选择参比溶液的选择n若若仅仅待待测测物物与与显显色色剂剂的的反反应应产产物物有有吸吸收收，可可用用纯纯溶溶剂剂作作参参比比溶液。溶液。n若若显显色色剂剂和和其其它它溶溶剂剂略略有有吸吸收收，可选用空白溶液作参比溶液。可选用空白溶液作参比溶液。n若试样中其它组份有吸收，但若试样中其它组份有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参无吸收时，可用试样溶液作参比溶液。比溶液。n当显色剂略有吸收时，可在试当显色剂略有吸收时，可在试液中加入隐蔽剂将待测组成隐液中加入隐蔽剂将待测组成隐蔽后再加显色剂，以此溶液为蔽后再加显色剂，以此溶液为参比溶液。参比溶液。n选择参比溶液的原则是使吸光度选择参比溶液的原则是使吸光度真正反映待测物的浓度。真正反映待测物的浓度。n当吸收光重叠时，当吸收光重叠时，nA1 x1bcx+y1bcy nA2 x2bcx+y2bcynCx x的浓度的浓度nCyy的浓度的浓度