紫外分光光度法计算.docx
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紫外分光光度法计算
第20章吸光光度法
1•什么叫单色光?
复色光?
哪一种光适用于朗伯一比耳定律?
答:
仅具有单一波长的光叫单色光。
由不同波长的光所组成光称为复合光。
朗伯--比耳定律应
适用于单色光。
2•什么叫互补色?
与物质的颜色有何关系?
答:
如果两种适当的单色光按一定的强度比例混合后形成白光,这两种光称为互补色光。
当
混合光照射物质分子时,分子选择性地吸收一定波长的光,而其它波长的光则透过,物质呈现透过光的颜色,透过光与吸收光就是互补色光。
3•何谓透光率和吸光度?
两者有何关系?
答:
透光率是指透射光强和入射光强之比,用T表示T=X
10
吸光度是吸光物质对入射光的吸收程度,用A表示,Abe,其两者的关系AlgT
4.朗伯-比耳定律的物理意义是什么?
什么叫吸收曲线?
什么叫标准曲线?
答:
朗伯--比耳定律是吸光光度法定量分析的理论依据,即吸光物质溶液对光的吸收程度与溶液浓度和液层厚度之间的定量关系。
数学表达式为
AlgTbe
吸收曲线是描述某一吸光物质对不同波长光的吸收能力的曲线,即在不同波长处测得吸
光度,波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图即可得到吸收曲线。
标准曲线是描述在一定波长下,某一吸光物质不同浓度的溶液的吸光能力的曲线,吸光度
为纵坐标,浓度为横坐标作图即可得到。
5•何谓摩尔吸光系数?
质量吸光系数?
两者有何关系?
答:
吸光系数是吸光物质吸光能力的量度。
摩尔吸光系数是指浓度为1.0molL,液层度为1em
时,吸光物质的溶液在某一波长下的吸光度。
用&表示,其单位Lmol1cm1。
质量吸光系数是吸光物质的浓度为1gL1时的吸光度,用a表示。
其单位Lg1cm1
两者的关系为eMaM为被测物的摩尔质量。
6.分光光度法的误差来源有哪些?
答:
误差来源主要有两方面,一是所用仪器提供的单色光不纯,因为单色光不纯时,朗伯一
比耳定律中吸光度和浓度之间的关系偏离线性;二是吸光物质本身的化学反应,其结果同样
引起朗伯一比耳定律的偏离。
7.分光光度计的基本部件有哪些?
答:
主要部件有:
光源,色散元件(单色器),吸收池,检测器,记录仪。
8.如何选择参比溶液?
答:
选择参比溶液的原则为
(1)若只有显色反应产物有吸收,其它均无吸收时,可用纯溶剂作参比溶液。
(2)若显色剂或其它试剂有吸收,试样本身无吸收,则可用“试剂空白”作参比溶液。
(3)若试样本身有吸收,而显色剂等其它试剂无吸收,可用“试样空白”作参比溶液。
(4)若显色剂、试样中其它组分有吸收,则可在试液中加入掩蔽剂将被测组分掩蔽后再加显色剂,作为参比溶液。
9•何谓示差分光光度法?
此法主要适合于哪些样品的测定?
它为什么能提高测定的准确度?
答:
示差分光光度法是指试样溶液的吸光度和标准溶液吸光度之差与试样中被测组分浓度之
间的定量关系进行分析的方法。
此法主要适用于高含量组分的测定。
因为高浓度的样品透光率很小,引起较大的透光率读数误差,而示差分光光度法采用比
试样浓度较低的标准溶液作参比溶液,使透光率的读数标尺放大,其读数在透光率的适宜围
(10%~70%),可提高测定准确度。
10.利用光度滴定法判断滴定终点的依据是什么?
答:
光度滴定法确定终点的依据是滴定过程中被测组分与滴定反应产物吸光度的变化。
以吸光度对滴定体积作图,所得曲线的转折点处即为滴定终点,如下图所示。
EDTVm].
用EDTA滴定Bi3+和Cu2+的光度滴定曲线
11.测定工业盐酸中铁含量时,常用盐酸羟胺还原Fe3+,用邻二氮杂菲显色。
显色剂本身及
其他试剂均无色,邻二氮杂菲-Fe2+为橙色。
用标准曲线法进行工业盐酸中微量铁含量分析时,应选用什么作参比溶液?
答:
应选用纯溶剂作参比溶液,如蒸馏水。
1.有两种不同浓度的有色溶液,当液层厚度相同时,对于某一波长的光,透光率T分别为
(1)
65.0%,
(2)41.8%,求它们的吸光度A。
若已知溶液
(1)的浓度为6.51X104molL1,求溶液
(2)的浓度。
解:
透光率换算成吸光度
3.已知某一吸光物质的摩尔吸光系数为1.1X04Lmol1cm1,当此物质溶液的浓度为
3.00X05mol•1,液层厚度为0.5cm时,求A和T。
解:
A=bc=1.11043.001050.50.165
T10A100.1650.683968.39%
A1=
lgT1=
lg0.65=
0.187
A2=
lgT2=
lg0.418
=0.379
根据朗伯比耳定律
A1=
C1b1
A2=
c2b2
因为相同物质的吸光系数相等,两式相除后得
故浓度为
A=IgT=lg0.75=0.125
2.50X04Lmol1•m1,今欲配制该化合物
0.60,则应称取该
7.有一化合物的摩尔质量是125,
的溶液1L,使其在稀释1200倍后,在1cm的比色皿中测得的吸光度为化合物多少克?
解:
根据朗伯-比耳定律求算该物质溶液的浓度
A0.605#II1\
c2.410(molL)
to1.02.5104
稀释前的浓度为1200X2.4氷05=2.88X102(mol?
_1)
要配制1L该溶液所需称量化合物的质量为
mnM2.881021253.6(g)
8.今有一台分光光度计,透光率的读数误差为0.5%。
计算在下列吸光度时,测得的浓度相对
误差(只考虑正误差)?
从计算结果得出何结论?
(1)0.095
(2)0.631(3)0.803(4)0.942
解:
已知透光率读数误差?
T=0.5%
(1)当A=
=0.095时,
T10
A
100.0950.803580.35%
由误差公式:
c
0.434
T
0.4340.0050.0284
2.84%
c
TlgT
0.8035lg0.8035
(2)当A=
=0.631时,
T10
A
100.6310.233923.39%
c
0.434
0.4340.005
由误差公式:
T
0.0147
1.47%
c
TlgT
0.2339lg0.2339
(3)当A=
=0.803时,
T10
A
100.8030.157415.74%
由误差公式:
c
0.434
T
0.4340.0050.0172
1.72%
c
TlgT
0.1574lg0.1574
(4)当A=
=0.942时,
T10
A
100.9420.114311.43%
c
0.434
0.4340.005
由误差公式:
T
0.0202
2.02%
c
TlgT
0.1143lg0.1143
结果表明吸光度过大或过小时,产生的相对误差较大。
9.某溶液浓度为C,以纯试剂作参比溶液时,吸光度A为0.434,设仪器读数误差为0.2%,
(1)求浓度的相对误差。
(2)在相同测量条件下,浓度为3c的溶液在测量时引起的浓度相对
误差为多少?
(只考虑正误差)(3)计算结果说明什么?
解:
(1)吸光度换算为透光率T10A100.4340.3681,已知?
T=0.2%
根据浓度相对误差公式
(3)结果表明浓度过大时,相对误差较大。
10•在1.00cm比色皿中测得下列数据,求A+B混合液中A和B的物质的量浓度分别为多少?
溶液
浓度/molL1
吸光度(450nm)
吸光度(700nm)
A
5.0X0"4
0.800
0.100
B
2.0X0"4
0.100
0.600
A+B
未知
0.600
1.000
解:
根据已知条件,计算不同物质在两个波长下的摩尔吸光系数
根据混合试样的测定数据,可以建立如下联立方程式:
-A450
AA,450
AB,450
^,450CAb
fe,450CBb
'A700
AA,700
AB,700
§A,700CAb
fe,700CBb
-0.6
1.48
103Ca
1.05.0
102cb1.0
-1.0
1.85
102Ca
1.05.0
103cB1.0
解上述联立方程式
Ca
3.42
4
104(mol
L1)
Cb
1.87
4
104(mol
L1)
11.用8—羟基喹啉—氯仿萃取比色法测定Fe3+和Al3+时,吸收曲线有部分重叠。
在相应的条
件下,用纯铝1g在波长390nm和470nm处分别测得A为0.025和0.000,纯铁1g在波长390nm和470nm处分别测得A为0.010和0.020。
现取1mg含铁、铝的试样,在
波长390nm和470nm处测得试液的吸光度分别为0.500和0.300。
求试样中Fe和Al的质
量分数。
解:
先计算铝和铁在不同波长下的质量吸光系数,设吸收池厚度为1.0cm,标样和试样体积均
为1.0L。
因为Al和铁标准溶液的浓度均为1g/L,由朗伯一比耳定律
在=390nm处:
在=470nm处:
13.用硅钼蓝法测定SiO2。
用浓度为0.020mg-mL1的SiO2标准溶液作参比溶液,测定另一
浓度为0.100mg-mL1的SiO2标准溶液,测得透光率T为14.4%。
今有一未知溶液,在
相同的条件下测得透光率T为31.8%。
求该未知溶液的SiO2浓度。
(提示:
Ax—As=abAc。
)
解:
透光率换算为吸光度A=IgT=Ig0.144=0.842
根据示差法原理由已知浓度的溶液的吸光度,求出质量吸光系数与液层厚度的乘积ab
A
0.842
Aab
c,ab
10.53
c
0.1—0.02
因样品的透光率为31.8%,
其吸光度
A=
lgT=lg0.318=0.498
故,试样中SiO2的浓度为
A
0.498
c羊cfc
0.020
0.0673(mgmL)
ab
10.53
14.用磺基水酸法测定微量铁。
标准溶液是由0.2160g的NH4Fe(SO4)212H2O溶于水中稀释至
500mL配制。
根据下列数据,绘制标准曲线:
标准铁溶液体积V/mL
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
吸光度A
0.0
0.165
0.320
0.480
0.630
0.790
某试液5.0mL,稀释至250mL。
取此稀释液2.0mL,与绘制标准曲线相同条件下显色和测定吸光度,测得A=0.500,求试液中铁的含量(mg/mL)。
解:
原始铁标准溶液的浓度为第匸鬻=囁^5910—诚L—1)
所加入标准溶液的体积为横坐标,吸光度为纵坐标作图可得如下标准曲线与回归方程。
标准曲线
1.01
0.8-y=0.0786x+0.0043
加入标准溶液体积mL
因为试样的吸光度为0.5,在标准曲线上查找对应的体积为6.2mL
若利用回归方程y=0.0786x+0.0043,计算得相应体积为6.3mL
根据标准溶液的浓度,6.3mL相当的铁物质的量为8.959X10-4X6.3=5.644Xl0-3mmol
再根据被测试样的稀释倍数计算原来溶液的浓度
-3250-1
c试样5.644102.529(mgmL)
2555.8
于520nm波长下测得如下吸光度数据:
pH0.881.17
2.993.41
3.95
4.89
5.50
A0.8900.890
0.6920.552
0.385
0.260
0.260
Ka。
计算该元弱酸的离解吊数
解:
由酸常数的计算公式Ka
AhlA[h]
AA.
式中Ahl为高酸度时的吸光度,本题中为Ahl=0.890;
Al为低酸度时的吸光度,本题中为Al0.260
A为某一酸度时的吸光度,可选[H+]=103.41时,A=0.552
则可计算酸常数
AhlA[H]0.890.552103.414.50104
AAl0.5520.260
16.用摩尔比法测定镁与有机试剂的配合比,固定镁的浓度为1.0M03molL1,加入改变有机
试剂的浓度,分别测定吸光度,测得如下表的数据。
求配合物的组成和配合物的稳定常数。
序号
CMg/molL1
chr/mol
L-1
a
1
1.0
X03
0.2
X0
3
0.065
2
1.0
X03
0.4
X0
3
0.150
3
1.0
X03
0.6
X0
3
0.225
4
1.0
X03
0.8
X0
3
0.294
5
1.0
X03
1.0
10
3
0.355
6
1.0
X03
1.2
10
3
0.385
7
1.0
X03
1.4
10
3
0.400
8
1.0
XQ3
2.0
10
3
0.400
解:
由表中的数据可计算出金属镁与有机试剂的摩尔比,并整理成如下表
摩尔比
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
2.0
吸光度A
0.065
0.150
0.225
0.294
0.355
0.385
0.400
0.400
以摩尔比为横坐标,吸光度为纵坐标作图可得如下关系曲线。
延长两个直线部分,相交于B点,测得B点对应的纵坐标1.0,说明配合物的摩尔比为1:
1,即配合物的组成为MgR。
配合物的稳定常数可按下式计算
A/&
(CMg—A/£)(CR—A/沪
吸光度与摩尔比的关系曲线
A/&
2
(CMg—A/扌
式中配合物的摩尔吸光系数可利用吸光度Ao=0.400和金属镁离子浓度1.0X03molL-1来计
根据实验数据先计算不同吸光度时的稳定常数,再平均即可得到该配合物的稳定常数。
即£佥話400(Lmol—1cm—1)
主成分自身对照法
用于测定杂质含量。
可分为加校正因子的主成分自身对照法和不见校正因子的主成分自身对照法。
加校正因子的主成分自身对照法精密称取杂质对照品和待测成分对照
品各适量,配制测定杂质校正因子的溶液,进样,记录色谱图,按公式
校正因子(f)=AsXCr/ArxCs(As为杂质对照品的峰面积或峰高,Cr为
待测成分对照品的浓度,Ar为待测成分对照品的峰面积或峰高,Cs为杂质对
照品待测成分的德浓度)计算杂质的校正因子。
此校正因子可直接载入各品种正文中,用于校正杂质的实测峰面积。
测定杂质含量时,按个品种项下规定的杂质限度,将供试品溶液稀释成和在中限度相当的溶液作为对照溶液,进样,调节一起灵敏度,使对照溶液的主成分峰高达满量程的10%~25%然后取供试品溶液和对照溶液适量,分
别进样,供试品溶液的记录时间除另外规定外,因为主成分色谱峰保留时间的2倍,测量供试品溶液色谱图上个杂志的峰面积,分别乘以相应的校正因子后与对照溶液主成分的峰面积比较,依法计算各杂质含量。
不见校正因子的主成分自身对照法当没有杂质对照品时,也可以采用
不见校正因子的主成分自身对照法。
同上述配制对照溶液并调节一起灵敏度后,取供试品溶液和对照溶液适量,分别进样,前者的记录时间除另有规定外,因为主成分色谱峰保留时间的2倍,测量供试品溶液色谱图上各杂质的
峰面积,并与对照溶液主成分的峰面积比较,计算杂质含量。
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