分析化学课件：第十章 吸光光度法-2013.ppt

1、上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录1中国地质大学材料与化学学院中国地质大学材料与化学学院分析化学分析化学上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录2P337: 第第2题、第题、第3题、第题、第4题题P338: 第第7题、第题、第9题题P339: 第第11题题上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录3化学分析化学分析：化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较仪器分析仪器分析：例例: : 含含FeFe约约0.05%0.05%的样品的样品, , 称称0.2 g, 0.2 g, 则则m m(Fe)0.1 mg(Fe)0.

2、1 mg重量法重量法 m m(Fe(Fe2 2O O3 3)0.14 mg, )0.14 mg, 称不准称不准容量法容量法 V V(K(K2 2CrCr2 2O O7 7)0.02 mL, )0.02 mL, 测不准测不准光度法光度法 结果结果0.048%0.048%0.052%, 0.052%, 满足要求满足要求准确度高准确度高灵敏度高灵敏度高常量组分常量组分(1%), Er : 0.2%依据化学反应依据化学反应, 使用玻璃仪器使用玻璃仪器 微量组分微量组分(1%), (200 nm200 nm） 含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁 C=C ; N=N

3、; C=OC=C ; N=N ; C=O 有机化合物的紫外有机化合物的紫外- -可见吸收光谱分析多以这两类可见吸收光谱分析多以这两类跃迁为基础跃迁为基础 * * 比比 n n * * 跃迁几率大跃迁几率大 100-1000 100-1000 倍倍 * *跃迁吸收强，跃迁吸收强， -10-104 4 n n * * 跃迁吸收弱，跃迁吸收弱， 500500上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱26苯苯和和甲苯甲苯在环己烷中的吸收光谱在环己烷中的吸收光谱苯苯(254nm)甲苯甲苯(262nm)A 230 250 270

4、紫紫外外部部分分吸吸收收上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录27n不同物质吸收光谱的形状以及不同物质吸收光谱的形状以及 max 不同不同定性分析的基础定性分析的基础n同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状相同，相同，Amax 不同不同定量分析的基础定量分析的基础吸收光谱的应用吸收光谱的应用上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录28吸收光谱吸收光谱根据物质对光的根据物质对光的最大吸收波长，最大吸收波长，可进行定性分析。可进行定性分析。一定的实验条件一定的实验条件下，物质对光的下，物质对光的吸收与物质的浓吸收与物质

5、的浓度成正比。根据度成正比。根据物质对光的吸收物质对光的吸收多少可进行物质多少可进行物质的定量分析。的定量分析。Curve Absorption Spectrum上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.1.2 光吸收基本定律光吸收基本定律29一束平行单色光通过均匀、非散射的固体、液体或气体介质一束平行单色光通过均匀、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。设入射光强度为反射。设入射光强度为I0，吸收光强度为，吸收光强度为Ia，透过光强度为，透过光强度为I It 。ta0

6、III入射光入射光 I0透射光透射光 It透光率透光率T：ot/ IIT TransmittanceT T越大，物质对光的吸收越小越大，物质对光的吸收越小上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录光吸收原理光吸收原理Lambert定律定律301760年年Lamber用实验证明。光的减弱程度与通过用实验证明。光的减弱程度与通过介质的光程成正比。介质的光程成正比。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录光吸收原理光吸收原理Beer定律定律311852年年Beer研究证明。光的减弱程度与介质中光所遇研究证明。光的减弱程度与介质中光所遇到的质点数成正比。到的质

7、点数成正比。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.1.2 光吸收基本定律光吸收基本定律朗伯朗伯-比尔定律比尔定律32朗伯朗伯-比尔定律比尔定律：当一束强度为：当一束强度为I0的平行单色光垂的平行单色光垂直照射到长度为直照射到长度为b、浓度为、浓度为c的液层，通过溶液后光的的液层，通过溶液后光的强度为强度为It ：cbKIIA lgt0朗伯朗伯比尔定律，是光度法定量分析的基础。比尔定律，是光度法定量分析的基础。式中比例常数式中比例常数K K与吸光物质的性质、入射光波长及与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。温度等因素有关。上一张上一张下一张下一张O返回返回本

8、章目录本章目录主目录主目录透光率透光率T与吸光度与吸光度A的关系的关系33 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T% T= It / I0 A=lg (I0 / It)=lg(1 /T )= - - lg T T=10-A1.0 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 0 A上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录吸收定律的推导吸收定律的推导34I0dbbItII-dI一束平行光垂直照射截面一束平行光垂直照射截面积为积为S的均匀吸收介质，假的均匀吸收介质，假设将吸收层厚度设将吸收层厚度b分解为多分解为多个厚度为个厚度

9、为db的薄层。每一的薄层。每一薄层的体积为薄层的体积为S db 。 上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录a adndnds = adnds = adn截面为截面为S S的区域内俘获的区域内俘获光的有效面积光的有效面积从分子吸收的角度考虑从分子吸收的角度考虑截面积为截面积为S，dn为为吸光质点数，每个吸光质点数，每个吸光质点截面积为吸光质点截面积为a，则此薄层内所有吸光质则此薄层内所有吸光质点的总截面积为点的总截面积为dS=adn。假设光强为。假设光强为I的入射光照射到此薄层的入射光照射到此薄层后光强减弱了后光强减弱了dI，它与，它与薄层中吸光质点的总截薄层中吸光质点的

10、总截面积和入射光强呈正面积和入射光强呈正比，则比，则dbdb上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录故故 A =KbcI0dbbItII-dIKbccbIIcbkIIdbcdbKIItot-220b0ItI02k434. 0lglnIdI/d-积分有-dI=k-dI=k1 1IdIdS S=k=k1 1IadIadn ndn=Ndn=N0 0cSdbcSdb上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录摩尔吸收系数摩尔吸收系数37cbA 上式中比例常数上式中比例常数K随随c的单位不同而不同。同一的单位不同而不同。同一吸收物质在不同波长下的吸收物质在不同波长

11、下的K K值是不同的。值是不同的。A = Kbc 称为称为摩尔吸收系数摩尔吸收系数，单位为，单位为Lmol- -lcm- -1，它表，它表示物质的量浓度为示物质的量浓度为lmolL- -1，液层厚度为，液层厚度为l cm时时溶液的吸光度。溶液的吸光度。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录38Lambert-BeerLambert-Beer定律定律的加和性的加和性彼此间无相互作用的多组分体系的彼此间无相互作用的多组分体系的总吸光度是各物质吸光度的总和总吸光度是各物质吸光度的总和: :nncbcbcbcA.2211上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主

12、目录摩尔吸收系数摩尔吸收系数39u 摩尔吸光系数摩尔吸光系数为吸光物质的特征参数，与物质为吸光物质的特征参数，与物质的性质，入射光波长及温度有关；与溶液浓度无的性质，入射光波长及温度有关；与溶液浓度无关。关。u 在最大吸收波长处的摩尔吸光系数，常以在最大吸收波长处的摩尔吸光系数，常以 max表示。表示。 max表明了该表明了该吸收物质最大的吸光能力吸收物质最大的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。度。 上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录桑德尔灵敏度桑德尔灵敏度40桑德尔桑德尔(Sandell)灵敏度灵敏度

13、( (灵敏度指数灵敏度指数) ) SS是指当仪器的检测极限是指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，其光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，其单位为单位为m mgcm- -2，S与与 及吸光物质摩尔质量及吸光物质摩尔质量M的关的关系为：系为： MS 上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录41桑德尔灵敏度桑德尔灵敏度桑德尔灵敏度桑德尔灵敏度s与与 的关系的推导：的关系的推导：A0.001 bc，bc0.001/ b为吸收池的厚度，单位是为吸收池的厚度，单位是cm，c 的单位是的单位是 bc乘以待测物的摩尔质量乘

14、以待测物的摩尔质量M ( )，就是单位截面积内，就是单位截面积内待测物的质量待测物的质量，即，即3dmmol- - 1molg- - )cmg(gg10)mol(g)dmmol(cm)21613- - - - - MMcbS上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录42例例. 50mL比色管中，加入含有比色管中，加入含有0.025mg的的Fe2+溶液溶液，加入邻二氮菲显色剂，用水稀释至，加入邻二氮菲显色剂，用水稀释至50mL体积，用体积，用2cm的比色皿，在分光光度计上测得吸的比色皿，在分光光度计上测得吸光度光度A=0.19，计算摩尔吸光系数与桑德尔灵敏，计算摩尔吸光系数与

15、桑德尔灵敏度度S。mol/L109 . 8mol/L5085.55100010025. 066(Fe)- - - c11-46cmmolL101 . 1109 . 8219. 0- - - bcA24cmg0050.0101 .185.55- - MS解：解： 被测物的浓度被测物的浓度上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.2 吸光光度计及仪器吸光光度计及仪器43上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录441 1 分光光度计分光光度计单色器单色器光光源源放大器放大器测量仪表测量仪表分光光度计仪器原理图分光光度计仪器原理图吸收池吸收池光电管光电管

16、上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录45 分光光度计分光光度计( spectrophotometer ) 分光光度计按工作波长范围分类，分光光度计按工作波长范围分类，紫外、可见紫外、可见分光光度计分光光度计应用于无机物和有机物含量的测定，应用于无机物和有机物含量的测定，红红外分光光度外分光光度计主要用于结构分析。分光光度计又可计主要用于结构分析。分光光度计又可分为单光束和双光束两类。分为单光束和双光束两类。分光光度计的基本部件：分光光度计的基本部件：光源、单色器、吸收池、光源、单色器、吸收池、检测器及数据处理装置检测器及数据处理装置。上一张上一张下一张下一张O返回返回

17、本章目录本章目录主目录主目录46分光光度计分光光度计( spectrophotometer )2. 单色器单色器(monochromator)：将光源发出的连续光谱：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。分解为单色光的装置。棱镜：玻璃棱镜：玻璃350 3200 nm, 石英石英185 4000 nm光栅：波长范围宽光栅：波长范围宽, 色散均匀，分辨性能好。色散均匀，分辨性能好。1. 光源光源(Light source)：发出所需波长范围内的连续光：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度，能量分布均匀，稳定。谱，有足够的光强度，能量分布均匀，稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯可见光区：钨灯，

18、碘钨灯(320 2500 nm) 紫外区：氢灯，氘灯紫外区：氢灯，氘灯(180 375 nm)仪器结构仪器结构上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录47分光光度计分光光度计( spectrophotometer )3.比色皿比色皿(coloritrough) 也称也称吸收池吸收池。盛放试液的容。盛放试液的容器。器。玻璃比色皿玻璃比色皿 能吸收能吸收UV光，光，仅适用于可见光区仅适用于可见光区石英比色皿石英比色皿适用于紫外和可见光区适用于紫外和可见光区按其厚度分为按其厚度分为0.5 cm，l cm，2 cm，3 cm 和和 5 cm。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章

19、目录本章目录主目录主目录485. 5.显示装置显示装置 ：检流计、微安表、数字显示记录仪、检流计、微安表、数字显示记录仪、计算机等。计算机等。4. 检测器检测器(detector)：利用光电效应，将光能转成：利用光电效应，将光能转成电流讯号。电流讯号。光电管，光电倍增管光电管，光电倍增管上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录分光光度计的结构分光光度计的结构 spectrophotometer上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录双光束分光光度计双光束分光光度计上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.3 吸光光度分析及误

20、差控制吸光光度分析及误差控制5110.3.2 10.3.2 对朗伯对朗伯- -比尔定律的偏离比尔定律的偏离10.3.310.3.3测定波长的选择测定波长的选择10.3.4 10.3.4 光度分析法的误差光度分析法的误差10.3.1 10.3.1 标准曲线的绘制标准曲线的绘制上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.3.1 标准曲线标准曲线 (calibration curve )的绘制的绘制52制作标准曲线的方法：制作标准曲线的方法：在选择的实验条件下分别测在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶量一系列不同含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中液的吸光度，以标

21、准溶液中待测组分的含量为横坐标，待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，称为一条通过原点的直线，称为标准曲线标准曲线，此时测量待测溶此时测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的被就可以查到与之相对应的被测物质的含量。测物质的含量。A0.500.400.300.200.100 2.0 4.0 6.0 8.0 10m mg/mL上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.3.2 对朗伯对朗伯- -比尔定律的偏离比尔定律的偏离53在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈直线的在吸光光度分

22、析中，经常出现标准曲线不呈直线的情况，特别是当浓度较高时，标准曲线明显弯曲。情况，特别是当浓度较高时，标准曲线明显弯曲。偏离朗伯偏离朗伯- -比尔定律的主要原因：比尔定律的主要原因：u介质不均匀引起的偏离介质不均匀引起的偏离u非单色光引起的偏离非单色光引起的偏离u由于溶液本身的化学反应由于溶液本身的化学反应( (解离、解离、缔合、形成新化合物或互变异构缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化等化学变化) )引起的偏离引起的偏离上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录54 1 1 2 2 A1A1A2A2A A吸收定律只适合单色光吸收定律只适合单色光上一张上一张下一张下一张O

23、返回返回本章目录本章目录主目录主目录22221111lglgIIbcAIIbcAoo设设上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录-AIIIIbcobco2221111010bcobcoooIIII211010lg2121-2121lgIIIIoo主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回bcIIIIAbcoooo-10)(lg2121当当 1 1 = = 2 2 = = cA12当当时，出现偏离时，出现偏离bcobcoooIIII211010lg2121-A A主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回A AC C0 0 1 1 1

24、 + 1 + 2 2上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录350350380380CrOCrO4 4 2-2-CrCr2 2O O7 7 2-2- /nm/nmA A0 0吸收定律因化学反应而偏离吸收定律因化学反应而偏离 因解离等原因，被测物并不都以对特定频率辐因解离等原因，被测物并不都以对特定频率辐射吸收有效的形态存在，导致吸收定律的偏离。射吸收有效的形态存在，导致吸收定律的偏离。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录 10.3.3 测定波长的选择及标准曲线测定波长的选择及标准曲线60波波长长吸吸光光值值某显色产物与显色剂的吸收光谱图某显色产物

25、与显色剂的吸收光谱图波波长长吸吸光光值值问题：这两种情况下如何选问题：这两种情况下如何选择测量波长？择测量波长？上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录 测定波长的选择测定波长的选择61测量波长的选择原则测量波长的选择原则： 为了使测定结果有较高的灵为了使测定结果有较高的灵敏度，应选择被测物质的最大吸收波长的光作为入敏度，应选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，这称为射光，这称为“最大吸收原则最大吸收原则”。选用这种波长的。选用这种波长的光进行分析，不仅灵敏度高，且能减少或消除由非光进行分析，不仅灵敏度高，且能减少或消除由非单色光引起的对朗伯单色光引起的对朗伯-比尔定

26、律的偏离。比尔定律的偏离。但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定时，则应根据时，则应根据“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”的原则来选的原则来选择入射光波长。择入射光波长。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录 测定波长的选择测定波长的选择62例例 丁二酮肟光度法测钢中丁二酮肟光度法测钢中镍，络合物丁二酮肟镍镍，络合物丁二酮肟镍a的的最大吸收波长为最大吸收波长为470 nm，但，但试样试样b中的铁用酒石酸钠掩中的铁用酒石酸钠掩蔽后，在蔽后，在470 nm处也有一定处也有一定吸收，干扰镍的测定。为避吸收，干扰镍的测定。

27、为避免铁的干扰，可以选择波长免铁的干扰，可以选择波长 520 nm进行测定，虽然测镍进行测定，虽然测镍的灵敏度有所降低，但酒石的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干扰镍的测定。酸铁不干扰镍的测定。470nm470nm520nm520nm上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录吸光度的测量吸光度的测量63待测试液的测量待测试液的测量u 参比溶液的选择：参比溶液的选择：为了扣除因比色皿、溶剂或试剂等多种为了扣除因比色皿、溶剂或试剂等多种非待测组分对光吸收的影响非待测组分对光吸收的影响，取光学性质相同、厚度相等的取光学性质相同、厚度相等的吸收池，分别盛待测溶液和参比溶液（一般为不含待

28、测组分吸收池，分别盛待测溶液和参比溶液（一般为不含待测组分的试剂溶液）。先调节仪器，使透过参比溶液吸收池的吸光的试剂溶液）。先调节仪器，使透过参比溶液吸收池的吸光度为零，度为零，采用扣除参比溶液吸光度的方法，以保证分析方法采用扣除参比溶液吸光度的方法，以保证分析方法的准确性。的准确性。u 再测量试液的吸光度，实际上便是把通过参比溶液吸收池再测量试液的吸光度，实际上便是把通过参比溶液吸收池的光强作为入射光的强度。的光强作为入射光的强度。 0lgAAIIA-试样参比AA为试液吸光度；为试液吸光度；A A0 0 为参比吸光度为参比吸光度上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录参

29、比溶液的选择参比溶液的选择64参比溶液选择原则参比溶液选择原则：a 试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。b 显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子，显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。用不加显色剂的被测试液作参比溶液。c 显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂空白显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液。作参比溶液。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录参比溶液的选择参比溶液的选择65d 显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加入适当显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加入适当掩蔽剂

30、，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，这样就可以消除以此作为参比溶液，这样就可以消除显色剂显色剂和和一些一些共存组分共存组分的干扰。的干扰。e 改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.3.4 光度分析法的误差光度分析法的误差66吸光度测量误差吸光度测量误差：仪器

31、测量不准确也是误差的主要来源。这些误差可仪器测量不准确也是误差的主要来源。这些误差可能来源于光源不稳定，实验条件偶然变动，读数不能来源于光源不稳定，实验条件偶然变动，读数不准确等。准确等。吸光度越大，读数波动所引起的吸光度误差也越大。吸光度越大，读数波动所引起的吸光度误差也越大。吸光度吸光度A在在0.20.8之间，测量的相对误差较小，之间，测量的相对误差较小，A=0.434（即（即T=36.8%）时，测量的相对误差最小。）时，测量的相对误差最小。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录若在测定吸光度若在测定吸光度A时产生了一个微小的绝对误差时产生了一个微小的绝对误差dA，

32、则测量，则测量A的相对误差为：的相对误差为： 01. 0d T67AdAEr 根据根据Lambert-Beer定律可得，定律可得，微分后得，所以可得：微分后得，所以可得：所以所以, ,bcTA-lgcbTdTdAd 434. 0 - - cdcTTdTAdAEr lg434. 0T T的测量绝对误差是固定的，的测量绝对误差是固定的，作出作出Er与与T T的关系图如下。的关系图如下。TTErlg00434. 0上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录吸光度测量的相对误差吸光度测量的相对误差68 根据根据Er与与T作图可知，当作图可知，当A=0.434时，测量的相对误差最小，

33、时，测量的相对误差最小，在在A为为0.20.8范围内，相对误差较小。范围内，相对误差较小。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录6910.4 显色反应显色反应10.4.1 10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂10.4.2 10.4.2 显色条件的选择显色条件的选择上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂70u 显色剂与显色反应显色剂与显色反应 若待测物质本身有较深的颜色，可以直接测定；若待测物质本身有较深的颜色，可以直接测定；若待测物质是无色或很浅的颜色，需要选适当的试剂若待测物质是无色或很浅

34、的颜色，需要选适当的试剂与被测离子反应生成有色化合物再进行测定，此反应与被测离子反应生成有色化合物再进行测定，此反应称为称为显色反应显色反应，所用的试剂称为，所用的试剂称为显色剂显色剂。u 显色反应类型显色反应类型 主要有主要有氧化还原反应氧化还原反应和和络合反应络合反应两大类，其中络合两大类，其中络合反应是最主要的。反应是最主要的。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂71显色反应显色反应一般应满足以下要求：一般应满足以下要求：A. A. 灵敏度高，有色物质的灵敏度高，有色物质的?应大于应大于10104 4。选择性好，干扰

35、。选择性好，干扰少，或干扰容易消除少，或干扰容易消除; ;B. B. 有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。C. C. 有色化合物的化学性质稳定，保证在测量过程中溶液有色化合物的化学性质稳定，保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定。的吸光度基本恒定。D. D. 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大，即显色剂有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大，即显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，要求两者的吸收对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，要求两者的吸收峰波长之差峰波长之差Dl(Dl(称为对比度称为对比度) )大于大于60 nm60 nm。上一张上一张下一张

36、下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂72显色剂显色剂分为分为有机显色剂有机显色剂和和无机显色剂无机显色剂二类。二类。无机显色剂不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏无机显色剂不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高。度和选择性也不高。如用如用KSCN显色测铁、钼、钨和铌；显色测铁、钼、钨和铌；上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录有机显色剂有机显色剂73有机显色剂分子中含有有机显色剂分子中含有生色团生色团（chromophoric group）和）和助色团助色团（auxochrome group）。）。生色团生

37、色团是某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌是某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。这些基团中的电子被激发时需能量较基和羰基等。这些基团中的电子被激发时需能量较小，可吸收波长小，可吸收波长200 nm以上的可见光而显色。以上的可见光而显色。助色团助色团是含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代是含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。本身无色，但能与生色团上的不饱和键作用基等。本身无色，但能与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。，使颜色加深。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录74生生色色团团 max(nm) max(l/moL.cm)跃跃迁迁类类型型17580

38、00 *1909000 *280190160202000n *n * *20441 n *20550 n *500240109000 n *34024010n *n *CCCCCOCOOH COORCSNN上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂75 有机显色剂举例有机显色剂举例：显色剂很多，下面列举几种：显色剂很多，下面列举几种u 磺基水杨酸磺基水杨酸 OO型螯合剂，可与很多高价金属离型螯合剂，可与很多高价金属离子生成稳定的螯合物，主要用于测子生成稳定的螯合物，主要用于测Fe3+。u 丁二酮肟丁二酮肟 NN型螯合显色剂，用于

39、测定型螯合显色剂，用于测定Ni2+。u 1，10-邻二氮菲邻二氮菲 NN型螯合显色剂，测微量型螯合显色剂，测微量Fe2+。u 二苯硫腙二苯硫腙 含含S显色剂，萃取光度测定显色剂，萃取光度测定Cu2+，Pb2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+等。等。u 偶氮胂偶氮胂(铀试剂铀试剂) 偶氮类螯合显色剂，强酸性偶氮类螯合显色剂，强酸性溶液中测溶液中测Th(),Zr()，U()等；在弱酸性溶液中等；在弱酸性溶液中测稀土金属离子。测稀土金属离子。u 铬天青铬天青S 三苯甲烷类螯合显色剂，测定三苯甲烷类螯合显色剂，测定Al3+。u 结晶紫结晶紫 三苯甲烷类碱性染料，形成离子缔合物，三苯甲烷类碱性染料，形成离

40、子缔合物，测定测定Tl3+。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂76多元络合物多元络合物是由三种或三种以上的组分所形成的络是由三种或三种以上的组分所形成的络合物。合物。多元络合显色反应多元络合显色反应例如：例如：一种金属离子一种金属离子+两种配位体两种配位体(三元络合物三元络合物)上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录77u 三元混配络合物三元混配络合物 金属离子与一种络合剂形成未饱金属离子与一种络合剂形成未饱和络合物，然后与另一种络合剂结合，形成三元混和络合物，然后与另一种络合剂结合，形成三元混配

41、络合物。配络合物。例如，例如，V(V)V(V)，H2O2和吡啶偶氮间苯二酚和吡啶偶氮间苯二酚( (PAR) )形成形成1:1:1的有色络合物，可用于钒的测定，其灵敏度高，的有色络合物，可用于钒的测定，其灵敏度高，选择性好。选择性好。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂78u 离子缔合物离子缔合物 金属离子先与络合剂生成络阴离子或络金属离子先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，再与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要阳离子，再与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要用于萃取光度法。用于萃取光度法。如，如，Ag+与与1，10-邻二氮菲形

42、成阳离子，再与溴邻苯三酚红邻二氮菲形成阳离子，再与溴邻苯三酚红的阴离子形成深蓝色的离子缔合物。作为离子缔合物的阳的阴离子形成深蓝色的离子缔合物。作为离子缔合物的阳离子，有碱性染料、离子，有碱性染料、1，10-邻二氮菲及其衍生物、安替比邻二氮菲及其衍生物、安替比林及其衍生物、氯化四苯砷林及其衍生物、氯化四苯砷(或磷、锑或磷、锑)等等;作为阴离子，有作为阴离子，有X-，SCN-，ClO4-，无机杂多酸和某些酸性，无机杂多酸和某些酸性染料等。染料等。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂79u 金属离子金属离子-络合剂络合剂-表面

43、活性剂体系表面活性剂体系金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸收峰向长波方向移动以形成胶束化合物，它们的吸收峰向长波方向移动(红移红移)，测定的灵敏度显著提高。，测定的灵敏度显著提高。常用于这类反应的表面活性剂有溴化十六烷基吡啶、氯化常用于这类反应的表面活性剂有溴化十六烷基吡啶、氯化十四烷基二甲基苄胺、氯化十六烷基三甲基铵、溴化十六十四烷基二甲基苄胺、氯化十六烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲基铵烷基三甲基铵 、溴化羟基十二烷基三甲基铵、溴化羟基十二烷基三甲基铵、OPOP乳化剂。乳化剂。例如，稀土元素、二甲酚橙及溴化十

44、六烷基吡啶反应，生例如，稀土元素、二甲酚橙及溴化十六烷基吡啶反应，生成三元络合物，在成三元络合物，在pH 89pH 89时呈蓝紫色，用于痕量稀土元素时呈蓝紫色，用于痕量稀土元素总量的测定。总量的测定。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂80杂多酸法需要还原反应的酸度范围较窄，必须严格控制反应条件。杂多酸法需要还原反应的酸度范围较窄，必须严格控制反应条件。很多还原剂都可应用于杂多酸法中。氯化亚锡及某些有机还原剂，很多还原剂都可应用于杂多酸法中。氯化亚锡及某些有机还原剂，例如例如1-1-氨基氨基-2-2-萘酚萘酚-4-4-磺酸

45、加亚硫酸盐和氢醌常用于磷的测定。硫磺酸加亚硫酸盐和氢醌常用于磷的测定。硫酸肼在煮沸溶液中作砷钼酸盐和磷钼酸盐的还原剂。抗坏血酸也是酸肼在煮沸溶液中作砷钼酸盐和磷钼酸盐的还原剂。抗坏血酸也是较好的还原剂。较好的还原剂。u 杂多酸杂多酸（Polyoxometalates，简写为，简写为POMs ）由不同的含氧酸）由不同的含氧酸缩合而制得的缩合含氧酸的总称。缩合而制得的缩合含氧酸的总称。溶液在酸性的条件下，过量溶液在酸性的条件下，过量的钼酸盐与磷酸盐、硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子生成杂多的钼酸盐与磷酸盐、硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子生成杂多酸，可作为吸光光度法测定磷、硅、砷等元素的基础。酸，可作为吸

46、光光度法测定磷、硅、砷等元素的基础。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.2 显色反应条件选择显色反应条件选择81 1. 1.溶液的酸度溶液的酸度 影响显色剂的平衡浓度和颜色影响显色剂的平衡浓度和颜色影响被测金属离子的存在状态影响被测金属离子的存在状态影响络合物的组成影响络合物的组成合适的酸度需通过实验确定。合适的酸度需通过实验确定。显色条件包括：显色条件包括：溶液酸度溶液酸度，显色剂用量显色剂用量，显色时间显色时间，显色温度显色温度，溶剂，共存离子的干扰溶剂，共存离子的干扰等。等。pH与吸光度关系与吸光度关系A ApH上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目

47、录本章目录主目录主目录10.4.2 显色反应条件选择显色反应条件选择82 2. 2.显色剂的用量显色剂的用量为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但有为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但有些显色反应，显色剂加入太多，反而会引起副反应，些显色反应，显色剂加入太多，反而会引起副反应，对测定不利。显色剂浓度与吸光度的关系有下列三种对测定不利。显色剂浓度与吸光度的关系有下列三种情况，要根据实验结果来确定显色剂的用量。情况，要根据实验结果来确定显色剂的用量。试液吸光度与显色剂浓度的关系试液吸光度与显色剂浓度的关系AAA上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.2

48、 显色反应条件选择显色反应条件选择83 3 .显色反应时间显色反应时间 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并在较长时间内保持不变状态，并在较长时间内保持不变; ;有些显色反应虽能有些显色反应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色; ;有些有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。定。确定显色反应时间的实验方法，配制一份显色溶液，确定显色反应时间的实验方法，配制一份显色溶液，从加入显色剂计时，每隔一定时间测量一次吸光度，从加入显色剂计时，每隔

49、一定时间测量一次吸光度，制作吸光度制作吸光度- -时间曲线确定适宜时间。时间曲线确定适宜时间。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.2 显色反应条件选择显色反应条件选择84 4. 显色反应温度显色反应温度 显色反应大多在室温下进行。但显色反应大多在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。但要是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。但要注意一些有色化合物在高温时分解。注意一些有色化合物在高温时分解。 5. 溶剂：溶剂：某些有机溶剂能降低有色化合物的解离某些有机溶剂能降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。如在度，提高显色反应的灵敏度。如在Fe

50、(SCN)3的溶液的溶液中加入丙酮颜色加深。还可能提高显色反应的速率，中加入丙酮颜色加深。还可能提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成等。影响有色络合物的溶解度和组成等。上一张上一张下一张下一张O返回返回本章目录本章目录主目录主目录10.4.2 显色反应条件选择显色反应条件选择85 6. 干扰及其消除方法：干扰及其消除方法：试样中存在的干扰物质会影试样中存在的干扰物质会影响显色反应，造成光度分析的误差响显色反应，造成光度分析的误差消除方法包括：消除方法包括：a. 控制溶液酸度控制溶液酸度b. 加入掩蔽剂加入掩蔽剂c. 利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态利用氧化还原反应，改变干扰离子