第九章吸光光度法分析Word文档格式.docx
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朗伯比尔分离定律;
偏离比尔定律的原因。
4、分光光度计的构造及应用。
5、显色反应及影响因素。
6、光度测量误差及条件的选择。
7、吸光光度法的应用。
难
1.吸光光度法的基本原理:
2.光度测量误差及条件的选择。
教学场所
环境
教室
授课
方式
课堂讲授(√);
实验();
实践();
双语()
课时分配
8学时
教学
方法
讲授、讨论
教学
手段
网络教学();
多媒体(√)
用具
电子投影仪
教 学 内 容 提 要
备注
§
9-1光的性质和物质对光的吸收
一、光的性质
二、物质对光的吸收
9-2光吸收的基本规律
一、朗伯-比尔定律
二、偏离朗伯-比尔定律的因素
9-3分光光度计的构造
一、分光光度计的主要部件
二、分光光度计
9-4显色反应及其影响因素
一、显色反应和显色剂
二、影响显色反应的因素
三、三元配合物显色体系
9-5广度测量误差及其测量条件的选择
一、仪器测量误差
二、测量条件的选择
9-6分光光度法的应用
一、多组分的同时测定
二、差示分光光度计
三、酸和碱离解常数的测定
四、溶液中配合物组成的测定
日
程
及
课
时
分
配
节序
内容
学时
第九章
吸光光度分析法
第一节
光的性质和物质对光的吸收
1
第二节
光吸收的基本规律
第三节
分光光度计的构造
第四节
显色反应及其影响因素
第五节
广度测量误差及其测量条件的选择
2
第六节
分光光度法的应用
第七节
第节
习题课
复
习
思
考
题
1.有50.0mL含Cd2+5.0μg的溶液,用10.0mL二苯硫腙-氯仿溶液萃取(萃取率≈100%)后,在波长为518nm处,用1cm比色皿测量得T=44.5%。
求吸收系数a、摩尔吸收系数κ和桑德尔灵敏度S各为多少?
2.钢样0.500g溶解后在容量瓶中配成100mL溶液。
分取20.00mL该试液于50mL容量瓶中,将其中的Mn2+氧化成MnO4-后,稀释定容。
然后在λ=525nm处,用b=2cm的比色皿测得A=0.60。
已κ525=2.3×
103L·
mol-1·
cm-1,计算钢样中Mn的质量分数(%)。
3.某一光度计的读数误差为0.005,当测量的透射比分别为9.5%及90%时,计算浓度测量的相对误差各为多少?
讨
论
练
1.与化学分析法相比,吸光光度法的主要特点是什么?
2.简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义,写出其数学表达式。
3.吸收光谱曲线和标准曲线的实际意义是什么?
如何绘制这两种曲线?
4.为了提高测量结果的准确度,应该从哪些方面选择或控制光度测量的条件?
5.简述用摩尔比法测定络合物络合比的原理。
拓
展
吸光光度法的应用中学习络合物组成和酸碱解离常数的测定:
(1)络合物组成:
摩尔比法、等摩尔连续变化法。
(2)酸碱解离常数:
PKa=PH+lgA-AB-/AHB-A
作
业
P.301,15,17,P.302,18,19,21,24,25
P.303,28,29.
完成方式
书面版(√)
电子版()
提交时间
课程结束交
必
读
书
1.武汉大学化学系编,仪器分析,北京:
高等教育出版社,2001.
2.朱明华编,仪器分析,北京:
高等教育出版社,1994.
学生学习质量监控与
评价
从完成作业情况看,本章内容部分掌握较好,有少数学生对光度计算掌握的不够好。
后
记
本章内容是仪器分析的基础,打好基础很重要,在讲课中突出吸光光度法的基本原理,朗伯比尔分离定律的学习;
吸光光度条件的选择,可配合实验课加深学生的理解和掌握。
第九章 吸光光度法
本章介绍的吸光光度法是一种仪器分析方法(其中目视比色法不必用仪器)。
一种方法能用来进行物质的定量分析,测量的物理量与被测组分的浓度之间必须存在确定的定量的关系。
这是定量测量方法的理论基础。
另一方面,还需要考虑仪器设备的设计和测试条件的选择,以保证方法符合定量基本关系式,并保证有较高的准确度和可操作性。
利用光信号测定物质含量的方法很多,基于物质对光具有选择吸收的特性而建立起来的分析方法,称为吸光光度法。
根据产生光吸收的质点不同,又可分为分子吸收光谱法和原子吸收光谱法。
本章中讨论的紫外-可见吸光光度法是分子吸收光谱法的一种。
9.1概述
9.1.1光的基本性质
光是一种电磁波,按照波长(或频率)排列,可得到电磁波谱图:
光具有波粒二象性,一定波长的光具有一定的能量,波长越长(频率越低),光量子的能量越低。
具有相同能量(相同波长)的光为单色光,由不同能量(不同波长)的光组合在一起的称为复合光。
若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光,那么就称这两种单色光为互补光,这种现象称为光的互补。
白光是复合光,让一束白光通过分光元件,它将分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光。
即可见光谱。
9.1.2光与物质的作用
当光照射到物质上时,会产生反射、散射、吸收或透射现象,若被照射的物质为溶液,光的散射可以忽略。
当一束白光照射某一有色溶液时,一些波长的光被溶液吸收,另一些波长的光则透过,溶液的颜色由透射光的波长所决定。
吸收光与透射光互为补色光。
如硫酸铜溶液吸收白光中的黄色光而呈现蓝色;
高锰酸钾溶液吸收黄绿色的光而呈紫红色。
分子、原子和离子,都具有不连续的量子化能级,在一般情况下分子处于最低能态(基态)。
当入射光照射物质时,分子会选择性地吸收了某些波长的光,由基态跃迁到激发态(较高能级),其能级差E激发态-E基态与选择性吸收的光子能量hν的关系为:
hν=E激发态-E基态
分子运动包括分子的转动、分子的振动和电子的运动。
分子转动、振动能级间隔一般小于1ev,其光谱处于红外和远红外区。
电子能级间的能量差一般为1~20ev,由电子能级跃迁而产生的吸收光谱位于紫外及可见光区,其实验方法为比色法和可见、紫外吸光光度法。
9.1.3定性分析及定量分析的基础
1.定性分析基础
吸收光谱取决于分子的结构,以及分子轨道上电子的性质,不同的物质具有不同的吸收光谱,因此,吸收光谱可提供定性分析的信息。
2.定量分析基础
对同一物质而言,浓度不同,对特定波长光的吸收强度不同,因此,吸收强度可提供定量分析的信息。
从不同浓度的高锰酸钾溶液的吸收光谱图可知,在波长535nm处的吸光强度与浓度间存在定量的关系,可由此进行定量分析。
9.1.4吸收定律
1.朗伯—比尔定律
一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时,一部分被吸收,一部分透过介质,一部分被器皿的表面反射。
设入射光强度为I0'
,吸收光强度为Ia,透过光强度为It,反射光强度为Ir。
则
在吸光光度法中,通常将试液和空白溶液分别置于同样材质及同样厚度的吸收皿中,因此反射光的强度基本相同,其影响可以相互抵消,故可以忽略反射光的影响,可得到下式:
。
即光强为I0的入射光通过试液皿后,一部分光被吸收,一部分光被透射。
It与I0之比称为透光率或透光度T,T=It/I0
吸光物质对光的吸收程度,还常用吸光度A表示:
A=-lgT=lg(I0/It)
实验证明,当一束平行单色光垂直照射某一均匀的非散射吸光物质溶液时,溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积成正比,此即朗伯—比尔(Lambert—Beer)定律,其数学表达式为:
2.摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度
当溶液浓度以mol/L为单位时,液层厚度以cm为单位时,K常用ε代替,ε称为摩尔吸收系数,其单位为L.mol-1.cm-1。
此时朗伯-比尔定律可写为:
A=εbc
摩尔吸收系数ε是吸光物质在给定波长和溶剂下的特征常数,数值上等于1mol/L吸光物质溶液和液层厚度为1cm时溶液的吸光度,它表示吸光物质对指定频率的光子的吸收本领。
ε越大,表示该物质对某波长光的吸收能力越强,该测定方法的灵敏度也就越高。
一般认为,ε<
104,则方法的灵敏度较低;
ε在104~5104时,方法的灵敏度为中等;
ε在5104~105时,灵敏度高;
ε>
105,属超高灵敏度。
还可用桑德尔灵敏度(灵敏度指数)S表示方法的灵敏度,Sandell对S的定义是:
在一定的波长下,测得的吸光度A=0.001时,1cm2截面积内所含的吸光物质的量,其单位为g/cm2。
S与的关系的推导:
A=0.001=bc,bc=0.001/
b为吸收池的厚度,单位为cm,c的单位为mol/L,bc乘以待测物的摩尔质量M(g/mol),就是单位截面积内待测物的质量,即
S=b(cm)c(mol/dm3)M(g/mol)106g/g=(g/cm2)。
例1.某试液用2cm比色皿测量时,T=60%,若改用1cm或3cm比色皿,T及A分别等于多少?
解:
设某试液用2cm比色皿测量时的吸光度为Ao,用1cm和3cm比色皿测得的吸光度为A1和A2。
因为A与T之间的关系是A=-lgT,所以Ao=0.22。
根据朗伯-比尔定律可知:
A=εb1c,所以A1=A0b1/bo=0.11,T1==0.78.
A2=A0b2/bo=0.33,T3==0.47.
例2.已知含Fe2+浓度为500g/L的溶液,用邻二氮菲比色测定铁,比色皿厚度为2cm,在波长508nm处测得吸光度A=0.19,计算摩尔吸收系数。
例3.双硫腙显色法测定铅的=6.8104,求桑德尔灵敏度S。
S=M/=207/6.8104=0.0030(g/cm2)
9.2目视比色法与分光光度法
朗伯—比尔定律是光度法定量分析的基础。
可以通过仪器测吸光度,然后通过与标准的比较法或标准曲线法得到被测组分的浓度。
也可通过肉眼直接观测颜色的深浅判断组分含量。
9.2.1目视比色法
目视比色法是用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法。
一般采用标准系列法。
即在一套等体积的比色管中配置一系列浓度不同的标准溶液,并按同样的方法配置待测溶液,待显色反应达平衡后,从管口垂直向下观察(对于高含量的试样,也可从管侧面观察),比较待测溶液与标准系列中哪一个标准溶液颜色相同,便表明二者浓度相等。
如果待测试液的颜色介于某相邻两标准溶液之间,则待测试样的含量可取两标准溶液含量的中间值。
优点是操作简便,适宜于野外或现场快速测定,可在复合光-白光下进行测定,某些不符合朗伯-比尔定律的显色反应,仍可用该法进行测定。
主要缺点是准确度不高,标准系列不能久存,需要在测定时临时
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