分析化学电子教案(第二版)分析化学电子教案(第二版)D07.ppt

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1、概述吸光光度法的基本原理显色反应及显色条件的选择测量条件的选择教学指导目视比色与分光光度计吸光光度法的应用教学目标学习光吸收的基本定律掌握显色反应及显色条件的选择掌握测量条件的选择掌握吸光光度法的应用重点与难点光吸收的基本定律显色反应及显色条件吸光光度法的应用概述化学分析方法，它们适用于测定试样中含量大于1%的常量组分，但是，对于含量小于1%的微量组分不宜采用化学分析法。例如，欲测定含铁量仅为0.001%试样中的铁，若采用氧化还原滴定，即使氧化剂标准溶液浓度很稀(1.6×10-3mol·L-1)，也仅需0.02mL即达终点，显然无

2、法测定。比色分析法利用比较溶液颜色深浅来测定物质浓度的方法称为比色分析法。许多物质都具有颜色，例如高锰酸钾在水溶液中呈深紫色，Cu(NH3)42+配离子在水溶液中呈蓝色。对于本身没有颜色的组分也可利用显色剂使其形成有色的物质，然后用比色分析法测定。分光光度法若使用分光光度计进行分析测定则称为分光光度法。吸光光度法比色分析和分光光度分析统称为吸光光度法。　　吸光光度法所检测组分的浓度下限可达10-5～10-6mol·L-1，因而它具有较高的灵敏度，相对误差为±2%～±5%，适合于微量组分的分析。几乎所有的无机物质和大多数有机物质都

3、能用此方法测定。它还常用于测定配合物的配合比、配合物及酸碱物质的平衡常数等。此外，吸光光度法使用的仪器比较简单，操作简便，测定迅速。吸光光度法的基本原理一、物质的颜色及对光的选择性吸收单色光同一波长的光称为单色光。复合光白光为复合光，它在波长400～750nm范围内依波长从长到短的变化，而呈现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色，这是人的视觉可以感觉到的光，故称之为可见光。当一束白光通过某一有色溶液时，一部分波长的光被溶液吸收，另一部分波长的光则透过溶液。例如：物质呈现的颜色是物质对不同波长的光选择性吸收的结果。物质颜色和吸收光颜

4、色的关系物质吸收光的选择性当一束光照射到某物质的溶液时，该物质的质点(分子、原子或离子)与光子发生碰撞，光子的能量就可能转移到该质点上，使这些质点由最低能态(基态)跃迁到较高能态(激发态)：式中：h为普朗克常量；ν为光子的频率；hν为光子能量。当照射光的光子能量hν与被照射物质的分子、原子或离子由基态到激发态之间的能量之差相当时，这个波长的光才可能被吸收，所以物质对光的吸收具有选择性。吸收曲线如将不同波长的光照射某一固定浓度和液层厚度的溶液，并测量每一波长下溶液对光的吸收程度(用吸光度A表示)，以吸光度为纵坐标，相应波长为横坐标，

5、绘制作图，则得到一曲线，这种描述某组分吸光度A与波长λ的关系曲线，称为吸收曲线。不同浓度KMnO4溶液的吸收曲线如图所示。二、光吸收的基本定律朗伯-比尔定律朗伯-比尔定律朗伯定律如果溶液的浓度一定，则光的吸收程度与液层厚度成正比，此关系称为朗伯定律。表达式如下：式中：I0──入射光强度；I──透射光强度；A──吸光度；K1──比例常数；b──吸收池(亦称比色皿)液层厚度。比尔定律如果吸收池液层厚度一定,吸光强度与物质浓度成正比,这种关系称为比尔定律，如下式：式中：c—有色物质溶液的浓度；K2—比例常数。朗伯-比尔定律如果同时考虑溶

6、液的浓度及液层的厚度对光吸收的影响，则称为物质对光吸收的基本定律，即朗伯-比尔定律，数学表达式为：物理意义：当一束单色光平行照射并通过均匀的、非散射的吸光物质的溶液时，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。吸光系数a称为吸光系数，其数值及单位随b、c所取单位的不同而不同。当b的单位用cm，c的单位用g·L-1时，吸光系数的单位为L·g-1·cm-1；摩尔吸光系数如果溶液浓度c的单位用mol·L-1，b的单位用cm，则吸光系数就称为摩尔吸光系数，用符号κ表示，单位为L·mol-1·cm-1。摩尔吸光系数是物质吸光能力大

7、小的量度。κ值大说明显色反应的灵敏度高，κ值小则显色反应的灵敏度低，大多数κ在104～105数量级，根据κ值的大小可选择适宜的显色反应体系。显然不能直接采用c为1mol·L-1这样高的浓度来测定κ，一般均在很稀浓度下实验，所得数据按下式计算：A＝κbcκ＝M·a透射比T在吸光光度法中，有时也用透射比T来表示物质吸收光的能力大小，透射比T是透射光强度I与入射光强度I0之比，即T＝I／I0。T与A之间的关系为：三、偏离朗伯-比尔定律的原因工作曲线采用吸光光度法定量分析某组分时，通常先配制一系列标准溶液，按所需条件显色后，选择测定波长和

8、比色皿厚度，分别测定它们的吸光度A。以A为纵坐标，浓度c为横坐标，绘制浓度与吸光度的关系曲线，称为工作曲线(或称标准曲线)。工作曲线法当溶液中待测组分服从朗伯-比尔定律时，此曲线为通过原点的一条直线，如图所示。在相同条件下测得试液的吸光度，从工作曲