072 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

第七章 吸光光度法简介 （2） 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

7.3 吸光光度法的灵敏度与准确度 7.4 吸光光度法分析条件的选择 前节要点复习 7.3.1 灵敏度的表示方法 7.3 吸光光度法的灵敏度与准确度 前节要点复习 7.3.1 灵敏度的表示方法 7.3.2 影响准确度的因素 7.3.3 测量条件的选择 7.4 吸光光度法分析条件的选择 7.4.1 酸度的选择 7.4.2 显色剂用量的选择 7.4.3 其它条件的选择 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

7.5 吸光光度法应用简介 7.5.1 微量组分的测定 7.5.2 示差光度法 7.5.3 光度滴定法 7.5 吸光光度法应用简介 7.5.1 微量组分的测定 7.5.2 示差光度法 7.5.3 光度滴定法 7.5.4 络合物组成及稳定常数的测定 7.5.5 弱酸弱碱离解常数的测定 7.5.6 双波长分光光度法 7.5.7 导数分光光度法 前节要点复习 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

7.3 吸光光度法的灵敏度与准确度 灵敏度 吸光光度法是一种适合于微量组分测定的仪器分析法，检测限大多可达10-3 ~10-4 g / L 或 ~g / mL 数量级。 准确度 能满足微量组分测定的要求。一般相对误差 2~5 %。例如，石灰石中微量铁，含量为 0.067 %，相对误差以 5 %计算，结果为 0.064 ~ 0.070 %，绝对误差为 0.003 % 比较常量分析：铁矿中的铁含量测定，含量为80%，若相对 误差以 5 %计算，结果为 84 ~ 76 %，绝对误差为 4 % 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

 =1.1 104 灵敏度的表示方法 摩尔吸光系数  当 b = 1 时， A =  C 对摩尔系数的理解之一 A C  摩尔吸光系数  当 b = 1 时， A =  C 对摩尔系数的理解之一 A C  摩尔吸收系数是对吸光物质而言，是由吸光物质的结构特征，吸光面积等因素决定。 3 2+ 桔红色 508 邻二氮菲  =1.1 104 实际测定 实际测得的是条件摩尔吸收系数， ′ 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

？  426 = 1.28  104 L．mol-1．cm-1  495 = 1.58  105 L．mol-1．cm-1 灵敏度的表示方法 对摩尔系数的理解之二 对同一种待测物质，不同的方法具有不同的  ，表明具有不同的灵敏度。 例，分光光度法测铜 铜试剂法测 Cu  426 = 1.28  104 L．mol-1．cm-1  495 = 1.58  105 L．mol-1．cm-1 双硫腙法测 Cu 一般情况 ？  < 104 低灵敏度 灵敏度不同的本质原因是什么  ~ 104 ~105 中等灵敏度  > 105 高灵敏度 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

S 值表示 单位截面积光程 测得吸光度为 0.001 时，每mL 溶液中待测物质的微克数。单位为 g ．cm-2。 灵敏度的表示方法 摩尔吸光系数  灵敏度 吸光系数 a 比吸光系数 灵敏度 Sandell 灵敏度 S S 值表示 单位截面积光程 测得吸光度为 0.001 时，每mL 溶液中待测物质的微克数。单位为 g ．cm-2。 Sandell 灵敏度与 的关系 问题：如何测量 S 值？S 值是否与光程有关？ 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

根据误差传递公式，可以推导出浓度测量的相对误差为 影响准确度的因素 仪器测量误差 根据误差传递公式，可以推导出浓度测量的相对误差为 dc/c (%) T(%) dT=2% dT=1% dT=0.1% T = 0.368 = 36.8 % A = 0.434 误差最小 当dT = 1%时 为了使测量误差 < 5%，控制溶液的透光率 T = 70 ~ 10 % A = 0.155 ~ 1.00 误差公式推导 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

仪器测量误差公式推导 吸光定律 根据误差传递公式，有 又 得 浓度测量的相对偏差 令 得 T = 0.368 = 36.8 % A = 0.434 此时， 仪器测量误差最小 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

光度法测定通常在一个较大的浓度范围内作工作曲线，当 ′或随着浓度的变化而变化，或随着副反应的变化而变化时，就表现出对吸光定律的偏离。 化学反应的影响 M + L = ML 吸光定律 max 实际计算 光度法测定通常在一个较大的浓度范围内作工作曲线，当 ′或随着浓度的变化而变化，或随着副反应的变化而变化时，就表现出对吸光定律的偏离。  A ML ML2 ML3 1 例： M + L → ML , ML2, ML3 1 1 2 2 3 3 A C(M) 最有可能在什么情况下得到？ ML ML2 什么条件满足？ ML3 如果在 1 进行测定，结果如左图所示 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

例，聚合引起的对吸光定律的偏离 max = 660 nm max = 610 nm 单体： 二聚体： A  A C 2 max = 660 nm max = 610 nm 单体： 二聚体： A  660 nm 610 nm A C max = 660 nm 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

测量条件的选择 测量波长的选择 max 无干扰，选择 有干扰 A  1、非单色光影响小 A  2、灵敏度高 待测溶液吸光度的选择（为什么？） 选择 C 选择 b 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

A （样） = A （待测吸光物质） + A （干扰）+ A （池） 参比液的选择 原则： 扣除非待测组分的吸收 A （样） = A （待测吸光物质） + A （干扰）+ A （池） A （参比） = A （干扰）+ A （池） 以显色反应为例进行讨论 M + R = M-R max max 若欲测 M-R 的吸收 试液 显色剂 溶剂 吸光物质 参比液组成 无吸收 无吸收 吸收 溶剂 光学透明 基质吸收 无吸收 吸收 不加显色剂的试液 无吸收 吸收 吸收 显色剂 基质吸收 吸收 吸收 显色剂 + 试液 + 待测组分的掩蔽剂 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

官能团强吸收 有机物质 官能团弱吸收 无机物质 7.4 吸光光度法分析条件的选择 显色反应 官能团强吸收 直接测定 UV-VIS 有机物质 官能团弱吸收 衍生化反应 UV-VIS 显色反应 通常通过显色反应生成吸光系数大的有色物质进行测定，以提高灵敏度 无机物质 3 2+ 桔红色 max 邻二氮菲 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

酸度的选择 酸度的影响 M + nR = MRn 副反应 OH- H+ 存在型体的变化 RH = R- + H+ 1 2 例，磺基水杨酸 – Fe 3+ 生成不同配比的络合物 pH = 2 ~ 3 FeR 紫红色 pH = 4 ~ 7 FeR2 橙色 pH = 8 ~ 10 FeR3 黄色 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

实际工作中，作 A ~ pH 曲线，寻找适宜 pH 范围。 酸度的选择 理论计算 M + nR = MRn OH- H+ 以 作图 可得适宜pH范围 A pH 实际工作中，作 A ~ pH 曲线，寻找适宜 pH 范围。 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

实际工作中，作 A ~ CR 曲线，寻找适宜 CR 范围。 显色剂的用量 M + nR = MRn 定量反应 A CR 实际工作中，作 A ~ CR 曲线，寻找适宜 CR 范围。 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

实际工作中，作 A ~ T 曲线，寻找适宜 反应温度。 温度的选择 实际工作中，作 A ~ T 曲线，寻找适宜 反应温度。 A T A T A T A T A T 反应时间的选择 实际工作中，作 A ~ t 曲线，寻找适宜 反应时间。 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

 为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测得。 7.5 吸光光度法应用简介 微量组分的测定 A  X Y 1 2 单组分的测定 纯物质或共存物质不干扰 多组分的测定 介绍一种 解联立方程法 根据加合性原则 A Cs(x)  为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测得。 请设计一个测定两组分的浓度的实验方案 解联立方程，可求得Cx, Cy 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

单组分的测定 微量铁的测定 邻二氮菲法 氨基酸的测定 茚三酮法 蛋白质的测定 考马斯亮蓝法 总磷的测定 磷钼蓝法 海水中营养盐的测定 由于人类的活动，一些含氮、磷的营养物质，通过河口、湖泊、海湾，排放到海里，导致海水富营养化，海藻、浮游生物大量繁殖，消耗大量的溶解氧，导致水质恶化。 总磷的测定 磷钼蓝法 海水中营养盐的测定 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

？ 示差光度法 方法比较 常规法 以空白溶剂为参比 以浓度为 Cs 的标准溶液为参比 示差法 A △C △Cx A′ 思考：（Cx  Cs）时情况怎样 ？ （Cx > Cs） 适宜 高 浓度的测定 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

∵ I0 > Is ∴ Tr > Tx 示差法的误差 方法 定量原理 相对误差 常规法 示差法 有 结论：示差法提高了准确度 例题 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

例题 已知 dT = 0.01, 样品Tx = 2.00 %, 标准 Ts = 10.0 % 示差法 常规法误差 示差法误差 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

结论：示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度 示差法提高准确度的实质 T 5 10 50 100 常规法 Tx Ts 落在测量误差较 大 的范围 T 5 10 50 100 示差法 Tr Ts 落在测量误差较 小 的范围 结论：示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

[MR] A VR Vsp （不考虑滴定体积的变化） A VR A VR Vsp Vsp 更多例子 滴定曲线分析 光度滴定法 光度滴定法是依据滴定过程中溶液的吸光度的突变来确定滴定终点的滴定分析方法。 例, 滴定反应 M + R = MR 随着 R 的加入，[M] [MR] 滴定曲线随各物质的吸收性质的不同而不同。  R = 0, M = 0, MR > 0 A VR Vsp （不考虑滴定体积的变化）  R > 0, M = 0, MR > 0 R > MR R < MR A VR A VR Vsp Vsp 更多例子 滴定曲线分析 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

思考题 光度滴定与指示剂法的比较 1、线性滴定法 A V Ve 2、适宜低浓度的滴定 3、背景有色 溶液也能滴定（为什么？） 滴定法的共性：随着滴定剂的加入，体系的某个物理参量发生变化。指示剂法在滴定终点时，宏观的物理参量会有一个突变。线性滴定法则更具有统计意义。 2、适宜低浓度的滴定 3、背景有色 溶液也能滴定（为什么？） 指示剂法和光度滴定的方法原理的共性？ 思考题 方法原理的应用 电位滴定，发光滴定 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

R为滴定剂 A V A V M 吸收 R 吸收 A V MR 无 吸收 A V 同学自己分析 返回 滴定曲线分析 M + R = MR R为滴定剂 A V A V M 吸收 R 吸收 A V MR 无 吸收 A V 同学自己分析 返回 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

A VR A VR Vsp Vsp A VR 请同学们自己分析 Vsp 更多例子  R = 0, M > 0, MR > 0 M < MR A VR M > MR A VR Vsp Vsp  R > 0, M = 0, MR = 0 A VR  R = 0, M > 0, MR = 0 R > 0, 请同学们自己分析 Vsp 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

CMRn CR A CR/CM n A CR/CM n 络合物的组成及稳定常数的测定 摩尔比法测络合比（饱和法） M + nR = MRn CMRn CR CM, 固定； CR, 从 0 开始增大 在特定波长测定 R > 0, M > 0, MRn =0 R = 0, M = 0, MRn >0 A CR/CM n A CR/CM n 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

等摩尔连续变化法（Job）测络合比 M + nR = MRn CM+ CR = 常数 CM / C 从 0 →1 在特定波长测定 0.5 1.0 A CM / C 0.5 1.0 A CM / C 0.33 n = 1, CM / C =0.5 n = 2, CM / C =0.33 CM / C =0.5， n = 1 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

条件稳定常数的测定 A0 由于络合物离解引起 0.5 1.0 A CM / C A′ A′< A0 离解度 MR = R + M 0.5 1.0 A CM / C A′ A′< A0 离解度 MR = R + M 总浓度 c 平衡浓度 c(1-a) ca ca 将 代入上式便可求出络合物的条件稳定常数 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

弱酸弱碱离解常数的测定 HR = H+ + R- R A  HR R HR HR R 用光度法可以测定其离解常数 用吸光值表征 ，相对于pH作图，可求得pKa 或 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

A  HR R pH pH < pKa-1 测得A2 A pH A2 A1 pH > pKa+1 测得A1 A′ pKa 半中和法 配制一系列不同pH, 浓度 C 相同的溶液 R A  HR R HR pH 在 HR 测吸光度 pH < pKa-1 C = [HR] 测得A2 A pH A2 A1 pH > pKa+1 C = [R-] 测得A1 A′ pKa [HR] / [R-] = 1 pH = pKa A′对应的pH 即为 pKa 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

b = 1 cm pH < pKa-1 pH > pKa+1 pH 在上述实验的基础上作数据处理 截距法 对特定 pH b = 1 cm pH < pKa-1 C = [HR] pH > pKa+1 C = [R-] 代入，得 pH 整理，得 作图，直线截距为 pKa 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

X Y A  1 ∵ 2 Y 的存在不干扰 X 的测定 光源 单色器 检测器 问题 双波长分光光度法 X Y A  1 ∵ 2 ∴ Y 的存在不干扰 X 的测定 光源 单色器 检测器 切光器 狭缝 吸收池 问题 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

问题 光源 单色器 检测器 X A  1 2 1. 双波长法与常规参比法比较，有什么特点？ Y 2.如何借助于双波长法消除干扰？ 切光器 狭缝 吸收池 X A  1 2 复杂生物介质中样品的测定。例如，生物样品浊度较大，在较大的波长范围里都有吸收或散射，可以通过双波长加以扣除。 1. 双波长法与常规参比法比较，有什么特点？ Y 2.如何借助于双波长法消除干扰？ 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

对比吸收系数的理解 c ( g / 100 mL), b = 1 cm 例如扑热息痛的测定：取扑热息痛约40 mg，精密称定，置250 mL量瓶中，加NaOH ( 0.1 mol / L) 50 mL 溶解，加水至刻度，摇匀，精密量取 5 mL，置100 mL量瓶中，加NaOH ( 0.1 mol / L) 10 mL，加水至刻度，摇匀，在257 nm ±1 的波长处测定吸光度，按C8H9NO2的比吸收系数为715 计算，即得。 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

要 点 K   K  a 1、Plank 条件 2、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。 要 点 1、Plank 条件 2、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。 3、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。 吸光定律 c：mol / L K   摩尔吸光系数， L · mol –1 · cm -1 c：g / L K  a 吸光系数， L · g –1 · cm -1 0.575 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年

准确度及影响因素：相对误差2~5%；测量误差；化学平衡移动引起的误差。 要点 吸收定律，吸收系数及其性质 灵敏度及表示方法：吸收系数，S； 准确度及影响因素：相对误差2~5%；测量误差；化学平衡移动引起的误差。 吸光测量条件的选择：波长、浓度、参比的选择 分析条件条件的选择：酸度、浓度、温度、时间 方法介绍 光度滴定；示差法；解联立方程法 2005-12 GXQ 分析化学 2005-2006学年