比色法和分光光度法

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1、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10-3~10-6molL-1(2)有一定的准确度。相对误差为2%~5

2、%(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

3、、Ⅲ三条曲线，代表同一被测物质含量由高到低的吸收曲线。邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线（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

4、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。I0：入射光强度；It：透射光强度“A”称为吸光度，量纲为1。溶液对光的吸收程度越大，则透射光强度越小，A越大。吸光度测量中，也用透光度T表示透过光强度越大，T值越大。b：液层的厚度cm；c：溶液的浓度g·L-1K：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kk：摩尔吸光系数L·mol-1·cm-1式中M为摩尔质量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

5、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2cm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：

6、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2cm比色皿在520nm下测得T=53%，求k。解：已知铅的相对原子质量为207.220.2.2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+…+A320.2.3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

7、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。在实际工作上，特别是在浓度较高时，常出现标准曲线不为直线，即偏离了朗伯—比尔定律。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，是由波长范围较窄的光带组成的复合光。A=kbc，k在一定波长下是一常数，如入射光不为单色光

8、，则k不为常数，A与c不成直线关系。在最大吸收波长附近通常有一个吸