第12章可见光分光光度法 CHAP.12 VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.1可见光分光光度法的基本原理 FUN△AMENTAL OF VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.1.1物质对光的选择性吸收 1.光的基本性质：光是一种电磁波，人眼所能感觉到的光称为可见光， 可见光在电磁波谱中大约处于400-750m.单色光： 单波长的光（由具有相同能量的光子组成）. 复合光：由各种单色光组成的光.例如白光（太阳光） 电磁波谱： 2.物质的颜色与颜色的互补关系： (1)物质的颜色 当光束照射在物质上时，光与物质会发生相互作用. 溶液的颜色是溶液中物质对光选择性吸收引起的，由透过光波长所决定.例如Cu2+溶液以及F©3+溶液 (2)颜色的互补关系 光与物质的作用： 互补色光：按 定的强度比例能组成白光的两种色光， 选择性吸收：同一物质对不同波长光表现出不同吸收能力的性质 3,选择性吸收的本质： 吸收的实质：价电子的能级跃迁. 产生吸收的条件：△E=E2-E1=hn. 选择性吸收的本质：不同的物质微粒因结构不同而具有不同的量子化能级，能量差也不同， 4,选择性吸收的表征： 测量有色溶液对每一1光的吸收程度（即吸光度A),作A1曲线，即为吸收光谱（或吸收曲线） 最大吸收波长ax: 吸收曲线中吸光度最大处对应的波长 吸收光谱（或吸收曲线）描述了物质对不同波长光的吸收能力， 因此，可见光吸收光谱的产生是价电子能级跃迁的结果 5.吸收曲线的作用 定量分析的依据： 同一物质，c1,At,尤其lmax处 选择测量波长的依据： max处A随c变化的幅度最大，测定最灵敏 定性和结构分析的依据： 不同物质的吸收曲线形状和1ax一般也不同】 1.Lambert-Beer定律：Io=IaIt 溶液对光吸收程度： A 1g(Io/It)=1g(1/T)Kbe 式中：T称为透光率，T=【t/1o: A即吸光度（以前称E:消光度，或△：光密度）： b为液层厚度，通常以cm为单位： K是与吸光物质性质、1、溶剂以及温度等有关的常数
第 12 章 可见光分光光度法 CHAP.12 VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.1 可见光分光光度法的基本原理 FUNΔAMENTAL OF VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.1.1 物质对光的选择性吸收 1.光的基本性质:光是一种电磁波,人眼所能感觉到的光称为可见光. 可见光在电磁波谱中大约处于 400-750nm.单色光: 单波长的光(由具有相同能量的光子组成). 复合光:由各种单色光组成的光.例如白光(太阳光) 电磁波谱: 2.物质的颜色与颜色的互补关系: (1)物质的颜色: 当光束照射在物质上时,光与物质会发生相互作用. 溶液的颜色是溶液中物质对光选择性吸收引起的,由透过光波长所决定.例如 Cu2+溶液以及 Fe3+溶液. (2)颜色的互补关系: 光与物质的作用: 互补色光:按一定的强度比例能组成白光的两种色光. 选择性吸收:同一物质对不同波长光表现出不同吸收能力的性质. 3.选择性吸收的本质: 吸收的实质: 价电子的能级跃迁. 产生吸收的条件: ΔE = E2 - E1 = hn. 选择性吸收的本质:不同的物质微粒因结构不同而具有不同的量子化能级,能量差也不同. 4.选择性吸收的表征: 测量有色溶液对每一 l 光的吸收程度(即吸光度 A),作 A~l 曲线,即为吸收光谱(或吸收曲线). 最大吸收波长 lmax: 吸收曲线中吸光度最大处对应的波长. 吸收光谱(或吸收曲线)描述了物质对不同波长光的吸收能力. 因此,可见光吸收光谱的产生是价电子能级跃迁的结果. 5.吸收曲线的作用: 定量分析的依据: 同一物质, c↑,A↑,尤其 lmax 处. 选择测量波长的依据: lmax 处 A 随 c 变化的幅度最大,测定最灵敏. 定性和结构分析的依据: 不同物质的吸收曲线形状和 lmax 一般也不同. 1.Lambert-Beer 定律: Io= Ia+ It 溶液对光吸收程度: A = lg(Io/It) = lg(1/T) = Kbc 式中: T 称为透光率, T = It / Io; A 即吸光度(以前称 E:消光度, 或 Δ:光密度) ; b 为液层厚度,通常以 cm 为单位; K 是与吸光物质性质、l、溶剂以及温度等有关的常数 1
2.吸光系数与摩尔吸光系数： 当c取g·L,b取cm时，K以a表示，称为吸光系数，单位为L·g1·cm 当c取mol·L-l,b取cm时，K以e表示，称为摩尔吸光系数，单位为L·mol-l·cm-l a=eM(摩尔质量) e在数值上等于浓度为1mol·L-1的吸光组分在光程为lcm时的吸光度。 表观摩尔吸光系数 实验测定，以吸光物质总浓度为基础求得的© 例题：每升含铁3.00mg的标准溶液，处理后以邻菲罗啉显色，以2.0cm的比色皿在510m波长下测得吸光 度为1.20.求其摩尔吸光系数 解：己知：期e=55.85: c(fe3+)=3.00·10-3/55.85=5.3710-5mo1L-1 e=A/bc=1.20/(2.0·5.37 10-5)=1.110-4L·o11cm-1 3.摩尔吸光系数的意义 定性与结构分析的参数 同一吸光组分，不同1或不同溶剂中，ε不同： 不同吸光组分，一定1和确定的溶剂中，ε也不相同 估量定量方法的灵敏度 1max处的摩尔吸光系数常以emax表示 ©max表明吸光物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。 e>105:超高灵敏度 e=(6-10)×104:高灵领度 e=104、5×104:中等灵敏度： e<2×104:低灵敏度。 4.Lambert-Beer定律的意义： 当一束平行的单色光通过均匀的、非散射的吸光溶液 ,溶液对光的吸收程度与吸光组分的浓度以及液程 厚度的乘积成正比： 即： A e bo Lambert-Beer定律不仅适用于有色溶液，也适用于其它均匀的、非散射性的吸光物质（個、液、气） 对于多组分系统，若物质间无相互作用，则： A总=A+A2+.=e1bc1+e2bc2+. 吸光度具有加和性. 据：A=lg(1/T)=ebc,若b固定，A=K'c A广c曲线称为标准曲线或工作曲线。 12.1.3偏离期伯比耳定律的主要因素 偏离朗伯-比耳定律： A、T、C三者的关系 实际工作中，特别是在浓度较高时，A与c之间不成线性的现象。 造成偏离的主要原因在于实际情况不能满足定律的基本假设（入射光为单色光：粒子独立，无相互作用）。 1.非单色光： 由于实际所用单色光不纯导致随浓度增大吸光度不成线性增加 假设由波长为入1和入2的两种单色光组成的入射光通过浓度为c的溶液，入射强度分别为I1、Io2,透射 强度分别为1t1、12.则：
2.吸光系数与摩尔吸光系数: 当 c 取 g·L-1,b 取 cm 时,K 以 a 表示,称为吸光系数,单位为 L·g-1·cm-1; 当 c 取 mol·L-1, b 取 cm 时,K 以 e 表示,称为摩尔吸光系数,单位为 L·mol-1·cm-1. a = e /M(摩尔质量) e 在数值上等于浓度为 1mol·L-1 的吸光组分在光程为 1cm 时的吸光度. 表观摩尔吸光系数: 实验测定,以吸光物质总浓度为基础求得的 e 例题:每升含铁 3.00mg 的标准溶液,处理后以邻菲罗啉显色,以 2.0cm 的比色皿在 510 nm 波长下测得吸光 度为 1.20.求其摩尔吸光系数. 解: 已知:MFe = 55.85; c(Fe3+) = 3.00 ´ 10-3 /55.85 = 5.37 ´ 10-5 mol·L-1 e = A/bc = 1.20/(2.0 ´ 5.37 ´ 10-5) = 1.1 ´ 10-4 L·mol-1·cm-1. 3.摩尔吸光系数的意义: 定性与结构分析的参数; 同一吸光组分,不同 l 或不同溶剂中, e 不同; 不同吸光组分,一定 l 和确定的溶剂中,e 也 不相同. 估量定量方法的灵敏度. lmax 处的摩尔吸光系数常以 e max 表示. e max 表明吸光物质最大限度的吸光能力,也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度. e > 105:超高灵敏度; e = (6 ~ 10)×104:高灵敏度; e = 104 ~ 5×104:中等灵敏度; e < 2×104:低灵敏度. 4.Lambert-Beer 定律的意义: 当一束平行的单色光通过均匀的、非散射的吸光溶液时,溶液对光的吸收程度与吸光组分的浓度以及液程 厚度的乘积成正比. 即: A = e bc Lambert-Beer 定律不仅适用于有色溶液,也适用于其它均匀的、非散射性的吸光物质(固、液、气). 对于多组分系统,若物质间无相互作用,则: A 总 = A1 + A2 + . = e1bc1 + e2bc2 + . 吸光度具有加和性. 据: A=lg(1/T)= e bc,若 b 固定, A = K’c A~c 曲线称为标准曲线或工作曲线. 12.1.3 偏离朗伯比耳定律的主要因素 偏离朗伯-比耳定律: 实际工作中,特别是在浓度较高时, A 与 c 之间不成线性的现象. 造成偏离的主要原因在于实际情况不能满足定律的基本假设(入射光为单色光;粒子独立,无相互作用). 1.非单色光: 由于实际所用单色光不纯导致随浓度增大吸光度不成线性增加 假设由波长为λ1 和λ2 的两种单色光组成的入射光通过浓度为 c 的溶液,入射强度分别为 Io1、Io2,透射 强度分别为 It1、It2.则: 2
A =lg(Io1+Io2)/(It1 +It2) 根据A1g(Io/It)=1g(1/T)=ebc,可得： Io=Itloe bc=A]+1g[Itl+It210(e 2-e1)be]-1g[It1+It2] 显然，只要e2=e1,则A总=A=e1bc: 若e2>e1,则A总>A,导致正偏离 若e2〈c1,则A总〈A,导致负偏离 显然，如果单色光较纯或所选择的测量波长处吸收峰较为平坦，入1”入2，即e2》©1，就不易发生偏离。 另外，这种偏离是随浓度的增大而加剧，故朗伯-比耳定律只适用于稀溶液 2.溶液的化学因素 吸光组分间因缔合、离解、及其它相互作用，且随浓度增大不成线性增加所产生的偏离。 例加Cr072与C042-在水溶液中的缩聚平衡： 20r042 +2=2HCr04=Cr2072+20 黄色 橙色 当溶液酸度或系统浓度改变时，C042-与C工2072的相对浓度也随之而变，由此引起偏离 一般来说，当溶液浓度c>10一2mo1·L1时，吸光质点间就可能发生缔合、离解等相互作用，直接影响了 对光的吸收. 所以，Lambert-Beer定律只适用于稀溶液 12.2可见光分光光度法 VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.2.1比色法与可见光分光光度法 1.(但视)比色法： 比色法按测定原理分：目视比色法， 光电比色法 目视比色法采用标准系列法，通过人眼比较溶液颜色深浅进行测定 (1)方法原理： 通过比较诱过光强度讲行测定 若l标=010-ebc标=试=Io10ebe试 则c标=c试 目视比色法 (2)特点：快速、简便：可在复合光下测定：准确度较差，相对误差约510% (③)适用范围：常用于中小型工厂的中控分析以及限量分析（杂质含量是否超过出厂指标） 2.可见光分光光度法 (1)方法原理： 比较有色溶液对一定波长单色光的吸收程度 (2)仪器： 基本组成： 光源系统。 主要作用：辐射出只有足够强度而且稳定的连续光赠 主要元件：白炽灯.一般采用钨灯或钨卤素灯. 钨灯辐射的波长范围320^2500m,但强度及稳定性不如钨卤素灯
A 总=lg(Io1+ Io2)/(It1 + It2) 根据 A= lg(Io/It) = lg(1/T) = e bc,可得: Io=It10e bc= A1 + lg[It1 + It210(e 2- e1 )bc] - lg[It1 + It2] 显然,只要 e 2 = e1, 则 A 总 = A1 = e1bc; 若 e 2 > e1,则 A 总 > A1,导致正偏离; 若 e 2 10－2 mol·L-1 时,吸光质点间就可能发生缔合、离解等相互作用,直接影响了 对光的吸收. 所以,Lambert-Beer 定律只适用于稀溶液. 12.2 可见光分光光度法 VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.2.1 比色法与可见光分光光度法 1.(目视)比色法: 比色法按测定原理分: 目视比色法; 光电比色法. 目视比色法采用标准系列法,通过人眼比较溶液颜色深浅进行测定. (1)方法原理: 通过比较透过光强度进行测定. 若 It 标 = I010-ebc 标 = It 试 = I010-ebc 试 则 c 标 = c 试. 目视比色法: (2)特点: 快速、简便; 可在复合光下测定;准确度较差,相对误差约 5~10%. (3)适用范围: 常用于中小型工厂的中控分析以及限量分析(杂质含量是否超过出厂指标). 2.可见光分光光度法: (1)方法原理: 比较有色溶液对一定波长单色光的吸收程度. (2)仪器: 基本组成: 光源系统: 主要作用: 辐射出具有足够强度而且稳定的连续光谱。 主要元件: 白炽灯.一般采用钨灯或钨卤素灯. 钨灯辐射的波长范围 320~2500nm,但强度及稳定性不如钨卤素灯. 3
分业系统（或单伍器 分光系统是仪器整个光路系统的一部分。 主要作用：将连续光谱分解为测定所需的单色光 主要元件：色散元件。一般采用棱镜或光栅。 使用时应注意出射狭缝调节的操作规程，以防损坏 吸收系统： 主要作用：盛放吸光溶液，固定吸收光程 主要部件：吸收池（或比色皿） 比色皿使用时应注意保持光洁，特别是两个受光面 检测显示系统 主要作用：将通过吸光溶液的光信号转变为电信号，再以适当的方式显示或记录。 主要元件：光电转换元件。 般为光电管或光电倍增管，小型仪器为光电管 光电管是由一个阳极和一个光敏阴极组成的真空二极管 光敏阴极受足够能量光子照射时会发射电子，在电场作用下形成光电流光电流的大小取决于光强度。 光电疲劳效应：光强不变，但产生的光电流逐渐下降的现象。 产生的主要原因： 光敏元件长时间受光照射或受强光照射 使用数码管或记录仪的仪器还应注意不能在仪器处于A测量状态下长时间开着暗室盖 12.2.2显色反应及其影响因素 显色反应： 显色剂 (待测组分) 一R(有色化合物) 显色：将待测组分转变为有色物质的过程， 显色剂：使待测组分形成有色化合物的试剂 1.显色反应分类： 氧化还原反应： Ag+ 2n2++5S20g2-+i202Mn04+10S042-+16H 配位反应： 多数显色反应以配位反应为主 2.显色反应的选择： (①)灵敏度与选择性：含量低、干扰少时一般选择高灵敏度(eax>6×104)的显色反应： 含量较高、选择性较差，且难以消除时选择中、低灵敏度(ex〈5×104)的显色反应 显色反应的选择性： 一定冬件下品色反成的专一性 (②)显色剂的吸收以及有色物质的稳定性： 在测定波长处尽量无吸收，或对比度尽可能大 对比度△1=⅓elmaxR ImaxR,⅓≥60mm R应足够稳定. 3.显色反应条件的选择 酸度
分光系统(或单色器) 分光系统是仪器整个光路系统的一部分. 主要作用: 将连续光谱分解为测定所需的单色光 主要元件: 色散元件.一般采用棱镜或光栅. 使用时应注意出射狭缝调节的操作规程,以防损坏. 吸收系统: 主要作用: 盛放吸光溶液,固定吸收光程. 主要部件: 吸收池(或比色皿). 比色皿使用时应注意保持光洁,特别是两个受光面. 检测显示系统 主要作用: 将通过吸光溶液的光信号转变为电信号,再以适当的方式显示或记录. 主要元件: 光电转换元件.一般为光电管或光电倍增管,小型仪器为光电管. 光电管是由一个阳极和一个光敏阴极组成的真空二极管. 光敏阴极受足够能量光子照射时会发射电子,在电场作用下形成光电流.光电流的大小取决于光强度. 光电疲劳效应:光强不变,但产生的光电流逐渐下降的现象. 产生的主要原因: 光敏元件长时间受光照射或受强光照射 使用数码管或记录仪的仪器还应注意不能在仪器处于 A 测量状态下长时间开着暗室盖. 12.2.2 显色反应及其影响因素 显色反应: 显色剂 M(待测组分) → MR(有色化合物) 显色: 将待测组分转变为有色物质的过程. 显色剂: 使待测组分形成有色化合物的试剂. 1.显色反应分类: 氧化还原反应: Ag+ 2Mn2+ + 5S2O8 2- + H2O → 2MnO4 - + 10SO4 2- + 16H+ 配位反应: 多数显色反应以配位反应为主. 2.显色反应的选择: (1)灵敏度与选择性:含量低、干扰少时一般选择高灵敏度(e max > 6×104) 的显色反应; 含量较高、选择性较差,且难以消除时选择中、低灵敏度(e max < 5×104 )的显色反应. 显色反应的选择性: 一定条件下显色反应的专一性. (2)显色剂的吸收以及有色物质的稳定性: 在测定波长处尽量无吸收,或对比度尽可能大 对比度 Δl = ½lmax MR- lmax R½≥ 60nm MR 应足够稳定. 3.显色反应条件的选择: 酸度; 4
显色剂用量 显色温度、显色时间、溶剂： 干扰的消除」 4.显色剂： 无机显色剂：硫氟酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。 酸度对显色反应的影响： 显色剂有效浓度以及颜色： 待测离子的存在形式： 配合物组成 如Fe3+与磺基水杨酸(SSal)的显色反应： 配合物 颜色 1.82. Fe(SSal)+ 紫红 48 Fe(SSal)2- 棕褐 811.5 Fe(SSal)33- 显色剂用量的影响有多种情况： 例如：Fe3+与SCN的显色反应会随SCN浓度的变化形成配位数为1广6的配合物，颜色也会随之改变 有机显色剂：种类紫多.如偶氨类显色剂 00 N-H 惠1 三苯甲烷类：铬天青S、 二甲酚橙等。 发色团（广义）（或生色） 在分子中当形成共轭体系时能使物质产生颜色的不饱和基团。 如-N=N-、C=0、C=S-N=0 助色团：具有孤对电子，当与生色团相连时会使物质颜色加深的基团， 如-2、0H、-SH、-C1等 1量波长洗择： 般是以“最大吸收原则”选择测量波长.即选择1阳x为入射光波长 若lax处有共存组分干扰，或吸收峰太尖锐等，则 采取“吸收最大，干扰最小”的原则选择测景波长 2.参比溶液的选择： (1)参比溶液的作用 抵消有色溶液中非待测组分的吸收、散射等.除此之外，还能抵消比色皿对入射光的吸收、反射 (2)选择原则：使测得的吸光度直正反映待测溶液吸光强度 (3)选择：若试液、显色剂等在测定波长处均无吸收，用纯溶剂（水）作参比溶液 若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸收，用“试剂空白”（不加试样溶液）作 参比溶液： 若试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则用“试样空白”（不加显色剂作参比溶液 若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显 色剂，作为参比溶液 如用铬天菁S(CAS)测定钢中的铝，试液中Ni2+、Co2+有色，C4S也有色
显色剂用量; 显色温度、显色时间、溶剂; 干扰的消除. 4.显色剂: 无机显色剂:硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种. 酸度对显色反应的影响: 显色剂有效浓度以及颜色; 待测离子的存在形式; 配合物组成. 如 Fe3+与磺基水杨酸(SSal)的显色反应: pH 配合物 颜色 1.8~2.5 Fe(SSal)+ 紫红 4~8 Fe(SSal)2 - 棕褐 8~11.5 Fe(SSal)3 3- 黄 显色剂用量的影响有多种情况: 例如:Fe3+与 SCN-的显色反应会随 SCN- 浓度的变化形成配位数为 1~6 的配合物,颜色也会随之改变. 有机显色剂:种类繁多.如偶氮类显色剂: 三苯甲烷类:铬天青 S、二甲酚橙等. 发色团(广义)(或生色团): 在分子中当形成共轭体系时能使物质产生颜色的不饱和基团. 如 -N=N- 、 C=O、 C=S、-N=O 等 助色团:具有孤对电子,当与生色团相连时会使物质颜色加深的基团. 如- NH2、-OH、-SH、-Cl 等 1.测量波长选择: 一般是以“最大吸收原则”选择测量波长.即选择 lmax 为入射光波长. 若 lmax 处有共存组分干扰,或吸收峰太尖锐等, 则 采取“吸收最大,干扰最小”的原则选择测量波长. 2.参比溶液的选择: (1)参比溶液的作用: 抵消有色溶液中非待测组分的吸收、散射等. 除此之外,还能抵消比色皿对入射光的吸收、反射. (2)选择原则:使测得的吸光度真正反映待测溶液吸光强度. (3)选择:若试液、显色剂等在测定波长处均无吸收,用纯溶剂(水)作参比溶液 若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收,而试液本身无吸收,用“试剂空白” (不加试样溶液)作 参比溶液; 若试液在测定波长处有吸收,而显色剂等无吸收,则用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液; 若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收,则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显 色剂,作为参比溶液 如用铬天菁 S(CAS)测定钢中的铝,试液中 Ni2+、Co2+有色,CAS 也有色. 5
取一份试液，加N4R,再加入所需CS以及其它试剂配成参比溶液， 3.吸光度测量范围 式中：△c/c为浓度测量值的相对误差： △T为透光度测量的绝对误差 一般分光光度计的△T约为±0.2%±2%.假定△T为1%，可得到浓度测量的相对误差△c/c与其透光度T的 关系曲线。 用该仪器测定时应尽量使溶液透光度值控制在T=20~65%(吸光度A=0.70~0.20) 根据以上关系还可求得当T=36.8%或A=0.434时浓度测量的相对误差最小. 控制吸光度测量误差较小的措施： 稀释或增大浓度： 改变比色皿厚度： 选择合适的测量波长 12.3可见光分光光度法的应用 APPLICATION OF VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.3.1含量的测定 1.单组分的测定： (1)标准曲线法：固定b时：A=KC (②)回归法：由实验数据求回归方程，将未知溶液的吸光度代入求得未知液的含最。 (3)示差法：适用于待测组分含最较高 示差法与一般方法的主要不同点在于参比溶液，其次需要较大的入射光强度 示差法以浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液为参比 设待测溶液浓度为Cn标准溶液浓度为cs(cs〈c, 则：Ax=ebc As=tb cs △A=Ar-As=eb(cx-Cs)=eb△c △广△C同样呈线性关系 示差法之所以能用于高含最组分测定，原因在于透光度标尺相当于被扩展】 普通法：cs的T=10%:Cx的T=5% 示差法：cs做参比，调T=100% 则cx的T=50%:标尺扩展10倍 2.多组分的同时测定： 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可以在各自最大吸收波长处分别进行测定 若各组分的吸收曲线互有重叠，可据吸光度加和性原理进行测定. 常用方法为若各组分的吸收曲线互有重叠，可据吸光度加和性原理进行测定 解联立方程法 Al1=Aa 11+Ah l1 =s al1bca+&blibch A4 求解联立方程组就能得出各组分的含量 12.3.2化学平衡的研究 1.酸碱离解常数的测定
取一份试液,加 NH4F,再加入所需 CAS 以及其它试剂配成参比溶液. 3.吸光度测量范围: 式中:Δc/c 为浓度测量值的相对误差; ΔT 为透光度测量的绝对误差 一般分光光度计的ΔT 约为±0.2%~±2%.假定ΔT 为 1%,可得到浓度测量的相对误差Δc/c 与其透光度 T 的 关系曲线。 用该仪器测定时应尽量使溶液透光度值控制在 T = 20～65％(吸光度 A = 0.70～0.20). 根据以上关系还可求得当 T＝36.8%或 A＝0.434 时浓度测量的相对误差最小. 控制吸光度测量误差较小的措施: 稀释或增大浓度; 改变比色皿厚度; 选择合适的测量波长. 12.3 可见光分光光度法的应用 APPLICATION OF VISIBLE SPECTROPHOTOMETRY 12.3.1 含量的测定 1.单组分的测定: (1)标准曲线法:固定 b 时: A = K’c (2)回归法:由实验数据求回归方程,将未知溶液的吸光度代入求得未知液的含量. (3)示差法: 适用于待测组分含量较高. 示差法与一般方法的主要不同点在于参比溶液,其次需要较大的入射光强度. 示差法以浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液为参比. 设待测溶液浓度为 cx,标准溶液浓度为 cs(cs < cx), 则: Ax =εb cx As =εb cs ΔA＝ Ax－ As =εb(cx－ cs ) =εbΔc ΔA~Δc 同样呈线性关系. 示差法之所以能用于高含量组分测定,原因在于透光度标尺相当于被扩展. 普通法: cs的 T = 10%; cx的 T = 5%. 示差法: cs 做参比,调 T = 100% 则 cx 的 T = 50%; 标尺扩展 10 倍 2.多组分的同时测定: 若各组分的吸收曲线互不重叠,则可以在各自最大吸收波长处分别进行测定. 若各组分的吸收曲线互有重叠,可据吸光度加和性原理进行测定. 常用方法为若各组分的吸收曲线互有重叠,可据吸光度加和性原理进行测定. 解联立方程法. Al1= Aa,l1 + Ab,l1 =εal1bca＋εbl1bcb Al2= Aa,l2 + Ab,l2 =εal2bca＋εbl2bcb 求解联立方程组就能得出各组分的含量. 12.3.2 化学平衡的研究 1.酸碱离解常数的测定: 6
测定原理是据酸碱平衡以及吸光度加和性 假定有一种浓度为c的一元弱酸L:Ⅲ与L其有不同的颜色：在水中离解达平衡时： 据加和性原理：A=缸+A 当b=1cm时：4=eL]+L1,式 其中：[L]=4Hc:[L]=4Lc. 可在高酸度条件下测得：A==eLc.e皿= /c,式 同理，在低酸度，同一波长下所测得的吸光度也可以认为是血，即：AL=eLc .e1=A/c,°式 将所得关系代入一式中，整理后得： 例题：某一元弱酸H与其共轭碱L具不同的颜色.现使用1cm比色皿，在波被长为650m处测定.D=0.0时 吸光度为0.00：H7.0时，吸光度为0.588：pH=11.0时，吸光度为0.840.求此一元弱酸的解离常数. 解： 2.配合物组成及稳定常数的测定： (①)摩尔法测定配合物的组成：基本原理：配位未达到完全时，A随或/的改变而改变 先配制标准系列，一般固定，改变L,并测出每一溶液的A,作A、q/M曲线. g/a(n时.随a增大，A也增大 /M>n,4增大 A儿乎不变 摩尔法适用范围：离解度小，尤其适用于配位比高的配合物 (2)摩尔法测定稳定常数：对于配合物： 由MBE,=DM0+],式： =[]+0M],式 若M和L在测量波长处均无吸收，那么在L最大吸收波长处进行测定： 当b=1cm时：A=nL] e业可以从q/qW比值较高时恒定的0求得， 这时=[L]. 40 =ML CML]M.ML =40/M. 代入上式中可得： A=(40/40M],式.由以上关系式就能求得稳定常数
测定原理是据酸碱平衡以及吸光度加和性. 假定有一种浓度为 c 的一元弱酸 HL;HL 与 L 具有不同的颜色;在水中离解达平衡时: 据加和性原理: A = AHL+ AL 当 b = 1cm 时:A =εHL[HL]＋εL[L-],¬式 其中:[HL] = ΔHL c; [L-] = ΔL c. εHL 可在高酸度条件下测得: A = AHL =εHL c∴εHL= AHL / c,¯式. 同理,在低酸度,同一波长下所测得的吸光度也可以认为是 AL,即: AL =εL c ∴εL= AL / c,°式. 将所得关系代入¬式中,整理后得: 例题:某一元弱酸 HL 与其共轭碱 L 具不同的颜色.现使用 1cm 比色皿,在波长为 650nm 处测定.pH=0.0 时, 吸光度为 0.00; pH=7.0 时,吸光度为 0.588; pH=11.0 时,吸光度为 0.840.求此一元弱酸的解离常数. 解: 2.配合物组成及稳定常数的测定: (1)摩尔法测定配合物的组成:基本原理:配位未达到完全时, A 随 cL,或 cL/cM 的改变而改变. 先配制标准系列,一般固定 cM,改变 cL,并测出每一溶液的 A,作 A ~ cL/cM 曲线. cL/cM n, cL 增大, A 几乎不变. 摩尔法适用范围:离解度小,尤其适用于配位比高的配合物. (2)摩尔法测定稳定常数:对于配合物 ML: 由 MBE, cM = [M] + [ML], 式; cL= [L] + [ML], 式. 若 M 和 L 在测量波长处均无吸收,那么在 ML 最大吸收波长处进行测定： 当 b = 1cm 时: A =εML[ML] εML 可以从 cL/cM 比值较高时恒定的 A0 求得, 这时 cM =[ML]. A0 =εML[ML] = εML cM∴ εML = A0/ cM. 代入上式中可得: A = (A0/cM)[ML],式.由以上关系式就能求得稳定常数 7