水分析化学分光光度法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第7章分光光度法章分光光度法第1页目录目录n7.1 光吸收基本定律n7.2 比色和分光光度法n7.3 显色反应及其影响原因n7.4 光度测量误差和测量条件选择n7.5 分光光度法应用第2页7.1光吸收基本定律n7.1.1 物质对光选择性吸收n1.光基本性质n光是一个电磁波，含有波粒二象性。n依据波长不一样分为：n紫外光谱区(10400 nm)，可见光谱区(400760 nm)和红外光谱区(7603105 nm)。n复合光：由不一样波长光组成光。n单色光：含有单一波长光称。n只要把特定颜色两种光，按一定百分比混合，能够得到白光，这两种特定颜色光为互补光。第3页 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm4电磁波谱电磁波谱可可 见见 光光远紫外远紫外远紫外远紫外近紫外近紫外近紫外近紫外可见可见可见可见近红外近红外近红外近红外中红外中红外中红外中红外 远红外远红外远红外远红外（真空紫外）（真空紫外）（真空紫外）（真空紫外）10nm200nm200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m第4页n2.物质对光选择性吸收n各种物质会展现不一样颜色，其原因是物质对不一样波长光选择性吸收结果。7.1光吸收基本定律完全吸收完全吸收完全透过完全透过各种光部分各种光部分均匀被吸收均匀被吸收复合光复合光复合光复合光玻璃在可见光区是透明；石英在紫外光区是透明玻璃在可见光区是透明；石英在紫外光区是透明黑体黑体物体选择性物体选择性吸收某种光吸收某种光物体展现其物体展现其互补光颜色互补光颜色 入射光入射光I0透射光透射光It透透明明第5页n2.物质对光选择性吸收n物质分子对可见光吸收必须符合普朗克条件：只有当入射光能量与物质分子能级间能量差E相等时，才会被吸收。n3.光吸收曲线n光吸收曲线或吸收光谱曲线：以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，描述物质对光吸收情况曲线。7.1光吸收基本定律第6页n例：Cr2O72-、MnO4-特征吸收光谱300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350 最大吸收波长max：最大吸收峰对应波长7.1光吸收基本定律第7页7.1.2 溶液吸光定律 n1.朗伯比尔定律光吸收基本定律 n透光度T：透过光强度It与入射光强度I0之比：nT 取值为0.0%100.0%；n全部吸收：T=0.0%；全部透射，T=100.0%n朗伯-比尔光吸收定律：当一束平行单色光经过均匀样品时，溶液吸光度T与吸光物质浓度、吸收层厚度成正比。n公式：n 或 入射光入射光I0透射光透射光ItL第8页7.1.2 溶液吸光定律 n2.吸光度（A）与透光率（T）关系1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%吸光度适宜取值范围：0.20.8第9页n表示溶液浓度为lmol/L，液层厚度为lcm时溶液吸光度。n：吸光物质在一定条件下特征常数。值与物质性质、入射光波长、温度等相关。nL：吸光液层厚度，光程，cm。nc：吸光物质浓度，g/L或 mol/L。7.1.2 溶液吸光定律 第10页n3.朗伯比尔定律不足n定律本身不足：只适于稀溶液0.01mol/Ln化学偏离：被分析物质与溶剂发生缔合、离解、溶剂化反应，产生不一样吸收光谱n仪器偏离：单色光不纯引发 7.1.2 溶液吸光定律 第11页n4.朗伯比尔定律适用条件n1)单色光：应选取max处或肩峰处测定，此时干扰组分、溶剂等不吸收或有很弱吸收n2)吸光质点形式不变n离解、络合、缔合会破坏线性关系，应控制条件(酸度、浓度、介质等)。n3)稀溶液：浓度增大，分子之间作用增强 7.1.2 溶液吸光定律 第12页n5.朗伯比尔定律在定量分析中应用：吸光度测定n除被测组分对波长为 光有吸收外，还有其它干扰吸收：n1)吸收池对光反射、吸收；n2)样品中样品基体、显色剂(或其它试剂）和共存组分对光吸收n消除办法：用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液吸光度，即消除了吸收池对光吸收、反射，溶剂、试剂对光吸收等。7.1.2 溶液吸光定律 第13页n参比溶液选择：7.1.2 溶液吸光定律 种种类类溶溶剂剂空白：空白：纯纯溶溶剂剂（扣除吸收池干扰）适合用于样品基体、共存组分和显色剂均无色情况试剂试剂空白：空白：纯纯溶溶剂剂+显显色色剂剂+其它其它试剂试剂，适合用于，适合用于样样品基体、品基体、共存共存组组分无色，分无色，显显色色剂剂等都有色等都有色样样品空白：品空白：待待测试样测试样溶液，适合用于溶液，适合用于显显色色剂剂无色，共存无色，共存组组分、分、样样品基体有色品基体有色空白溶液空白溶液：显显色色剂剂+待待测试样测试样+待待测组测组分掩蔽分掩蔽剂剂，适合用于，适合用于显显色色剂剂、样样品基体、共存品基体、共存组组分都有色分都有色第14页7.2 比色法和分光光度法n比色法和分光光度法特点：n1)灵敏度高：测定下限可达10-310-6molL-1，10-4%10-5%n2)准确度能够满足微量组分测定要求：相对误差25%n3)操作简便快速n4)应用广泛第15页7.2 比色法和分光光度法n7.2.1目视比色法n用眼睛直接比较标准溶液和待测溶液颜色深浅，来确定被测物质含量方法叫目视比色法，惯用方法标准色阶法。n优点：不需要特殊设备，操作简单、灵活，灵敏度较高等。n缺点：准确度不高 标准系列标准系列C0 C1 C2 C3 C4 C5未知样品未知样品未知样品未知样品观察方向观察方向第16页7.2.1目视比色法n1.标准色阶法n例：铂钴标准比色法测水真色n用氯铂酸钾与氯化钻配成标准色列，再与水样进行目视比色确定水样色度。n要求每升水中含有1mg铂(以六氯铂酸形式)和0.5mg钴（2mg CoCl26H2O）所含有颜色，称为1度。n铂钴标准比色法适合用于较清洁、带有黄色色调天然水和饮用水测定。n2.稀释倍数法 n适合用于受工业废水污染地面水和工业废水颜色测定。第17页7.2.2 分光光度法n1.原理 n借助分光光度计来测量一系列标准溶液吸光度，绘制标准曲线，依据被测试液吸光度，从标准曲线上求得被测物质浓度或含量。n特点：n1）入射光是纯度较高单色光，分析结果准确度高；n2）可进行多组分测定；n3）应用范围可扩展到紫外光和红外光区第18页n2.分光光度计组成 n分类：单光束分光光度计和双光束分光光度计n工作波长：紫外可见分光光度计，红外分光光度计n分光光度计由光源、单色器、吸收池、检测器和显示装置组成。n优点：灵敏、准确、快速及选择性好7.2.2 分光光度法第19页n(1)光源：钨灯、氢灯、氘灯。n(2)单色器：由棱镜和光栅等色散元件及狭缝和透镜等组成。n(3)吸收池：即比色皿，用于盛吸收试液，由玻璃或石英制成 n(4)检测器：光电管、光电倍增管。n(5)显示装置：检流计、微安表、数字显示统计仪。7.2.2 分光光度法第20页7.3 显色反应及其影响原因n7.3.1显色反应和显色剂n1.显色反应：将待测组分转化成有色化合物反应。n选择显色反应应遵照标准：n(1)选择性好，干扰少或干扰轻易消除；n(2)灵敏度高，普通 在104105 L/(molcm)之间；n(3)有色化合物组成要恒定，化学性质要稳定；n(4)有色化合物和显色剂之间颜色差异要大；n(5)显色条件易于控制，方便提升重现性和方法精密度。第21页n2.显色剂n无机显色剂：应用较少。n有机显色剂：有机显色剂分子中含有生色团和助色团。生色团是一些含不饱和键基团，基团中电子被激发时需能量较小，可吸收波长200 nm以上可见光而显色。助色团是含孤对电子基团，与生色团上不饱和键作用，使颜色加深。n惯用有机显色剂有偶氮类显色剂和三苯甲烷显色剂 7.3 显色反应及其影响原因第22页7.3.2 影响显色反应原因n1.溶液酸度：影响显色剂平衡浓度和颜色，影响被测金属离子存在状态，影响络合物组成。n2.显色剂用量：显色剂加入量要适宜，经过试验来确定显色剂用量。n3.显色反应时间：制作吸光度-时间曲线确定适宜时间。n4.显色反应温度：大多在室温下进行。适宜温度由试验确定。n5.溶剂：经过降低有色化合物解离度，提升显色反应灵敏度。溶剂还可提升显色反应速率，影响有色络合物溶解度和组成等。n6.干扰及其消除方法第23页7.4 光度测量误差和测量条件选择n7.4.1测量条件选择n1.测量波长选择n依据吸收曲线，选择被测物质最大吸收波长。n2.吸光度范围选择 n标准溶液和被测试液吸光度在0.20.8范围内。n3.参比溶液选择第24页n选择参比溶液标准：n当试液及显色剂均无色时，以蒸馏水作参比溶液；n当显色剂为无色，被测试液中存在其它有色离子时，用不加显色剂被测试液作参比溶液；n当显色剂有颜色时，可选择不加试样溶液试剂空白作参比溶液。n当显色剂和试液都有颜色时，可将一份试液加入适当掩蔽剂掩蔽被测组分，而显色剂及其它试剂均按试液测定方法加入，以此溶液作为参比溶液。n改变试剂加入次序，使被测组分不发生显色反应，能够此溶液作为参比溶液。7.4 光度测量误差和测量条件选择第25页n4.标准曲线制作 n以标准溶液中待测组分含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条经过原点直线，称为标准曲线。n例：水中氨氮测定纳氏试剂分光光度法n标准曲线绘制：吸收0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵标准使用液（0.010 mg NH4+-N/mL）于50mL比色管中，用无氨水稀释至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10min，在波长420nm处，用光程2cm比色皿，以无氨水为参比，测量吸光度。经空白校正后，绘制标准曲线。7.4 光度测量误差和测量条件选择第26页7.4 光度测量误差和测量条件选择氨氮标准曲线第27页7.4.2 对朗伯比尔定律偏离n1.非单色光引发偏离n2.由溶液本身原因引发偏离第28页7.4.3 仪器测量误差在T=1565(A=0.80.2)范围内，测量相对误差改变非常小，且与最小误差很靠近。第29页7.5 分光光度法在水质分析中应用n7.5.1 浊度测定n测定浊度方法有分光光度法、目视比浊法等。n分光光度法适合用于饮用水、天然水浊度测定，最低检测浊度为3度。n目视比浊法适合用于饮用水和水源水等低浊度水，最低检测浊度为1度。第30页n7.5.2 废水中Cd2+测定 双硫腙分光光度法n双硫腙分光光度法是利用镉离子在强碱性条件下与双硫腙生成红色螯合物，用三氯甲烷萃取分离后，于518nm波优点测其吸光度，与标准溶液比较定量。n 7.5 分光光度法在水质分析中应用第31页7.5 分光光度法在水质分析中应用n7.5.3 水中铬测定二苯碳酰二肼分光光度法n清洁水样可直接用二苯碳酰二肼分光光度法测六价铬。如测总铬，用高锰酸钾将三价铬氧化成六价铬，再用二苯碳酰二肼分光光度法测定。n在酸性介质中，六价铬与二苯碳酰二肼(DPC)反应，生成紫红色络合物，其色度在一定浓度范围内与含量成正比，于最大吸收波长540nm处进行比色测定，利用标准曲线法确定水样中铬含量。第32页n7.5.4 水中氰化物测定n预处理：将水样在酸性介质中进行蒸馏，把能形成氰化氢氰化物(全部简单氰化物和部分络合氰化物)蒸出，使之与干扰组分分离。n异烟酸一吡唑啉酮分光光度法：n介质：中性n异烟酸巴比妥酸分光光度法：n介质：弱酸性7.5 分光光度法在水质分析中应用第33页n7.5.5 水中含氮化合物测定n1.氨氮测定(NH4+-N)：纳氏试剂分光光度法 n2.亚硝酸盐氮(NO2-N)：N(1萘基)乙二胺分光光度法 n3.硝酸盐氮测定(NO3-N)：酚二磺酸分光光度法和紫外分光光度法 n4.总氮(TN)：过硫酸钾氧化紫外分光光度法；分别测定有机氮和无机氮化合物（包含氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮）后进行加和方法。7.5 分光光度法在水质分析中应用第34页n7.5.6 水中挥发酚测定：4氨基安替比林分光光度法方法 n酚类化合物在pH值10.00.2 溶液中，在铁氰化钾氧化剂存在下，4氨基安替比林与酚类化合物生成红色安替比林染料可被三氯甲烷所萃取，在460nm波优点比色定量。显色反应受苯环上取代基种类、位置、数目等影响。显色时必须严格控制pH值。7.5 分光光度法在水质分析中应用第35页