水分析化学分光光度法公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第第7章分光光度法章分光光度法第1页第1页目录目录n7.1 光吸取基本定律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页第2页7.1光吸取基本定律n7.1.1 物质对光选择性吸取n1.光基本性质n光是一个电磁波，含有波粒二象性。n依据波长不同分为：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：由不同波长光组成光。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页第4页n2.物质对光选择性吸取n各种物质会展现不同颜色，其原因是物质对不同波长光选择性吸取结果7.1光吸取基本定律完全吸取完全吸取完全透过完全透过各种光部分各种光部分均匀被吸取均匀被吸取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取某种光吸取某种光物体呈现其物体呈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页第5页n2.物质对光选择性吸取n物质分子对可见光吸取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，才会被吸取。n3.光吸取曲线n光吸取曲线或吸取光谱曲线：以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，描述物质对光吸取情况曲线。7.1光吸取基本定律第6页第6页n例：Cr2O72-、MnO4-特性吸取光谱300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350 最大吸取波长max：最大吸取峰相应波长7.1光吸取基本定律第7页第7页7.1.2 溶液吸光定律 n1.朗伯比尔定律光吸取基本定律 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所有吸取：T=0.0%；所有透射，T=100.0%n朗伯-比尔光吸取定律：当一束平行单色光通过均匀样品时，溶液吸光度T与吸光物质浓度、吸取层厚度成正比。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性常数。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、溶剂化反应产生不同吸取光谱n仪器偏离：单色光不纯引发 7.1.2 溶液吸光定律 第11页第11页n4.朗伯比尔定律合用条件n1)单色光：应选取max处或肩峰处测定，此时干扰组分、溶剂等不吸取或有很弱吸取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 光有吸取外，尚有其它干扰吸取：n1)吸取池对光反射、吸取；n2)样品中样品基体、显色剂(或其它试剂）和共存组分对光吸取n消除办法：用参比溶液调T=100%（A=0）再测样品溶液吸光度，即消除了吸取池对光吸取、反射，溶剂、试剂对光吸取等。7.1.2 溶液吸光定律 第13页第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（扣除吸取池干扰）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用眼睛直接比较原则溶液和待测溶液颜色深浅，来拟定被测物质含量办法叫目视比色法，惯用办法原则色阶法。n长处：不需要特殊设备，操作简朴、灵活，灵敏度较高等。n缺点：准确度不高 原则系列原则系列C0 C1 C2 C3 C4 C5未知样品未知样品未知样品未知样品观测方向观测方向第16页第16页7.2.1目视比色法n1.原则色阶法n例：铂钴原则比色法测水真色n用氯铂酸钾与氯化钻配成原则色列，再与水样进行目视比色拟定水样色度。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铂钴原则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原则溶液吸光度，绘制原则曲线，依据被测试液吸光度，从原则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页第18页n2.分光光度计构成 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、吸取池、检测器和显示装置构成。n长处：灵敏、准确、快速及选择性好7.2.2 分光光度法第19页第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构成。n(3)吸取池：即比色皿，用于盛吸取试液，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选择显色反应应遵循原则：n(1)选择性好，干扰少或干扰容易消除；n(2)灵敏度高，普通 在104105 L/(molcm)之间；n(3)有色化合物构成要恒定，化学性质要稳定；n(4)有色化合物和显色剂之间颜色差别要大；n(5)显色条件易于控制，以便提升重现性和办法精密度。第21页第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，可吸取波长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，影响络合物构成。n2.显色剂用量：显色剂加入量要适宜，通过试验来拟定显色剂用量。n3.显色反应时间：制作吸光度-时间曲线拟定适宜时间。n4.显色反应温度：大多在室温下进行。适宜温度由试验拟定。n5.溶剂：通过减少有色化合物解离度，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构成等。n6.干扰及其消除办法第23页第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依据吸取曲线，选择被测物质最大吸取波长。n2.吸光度范围选择 n原则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页第24页n选择参比溶液原则：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办法加入，以此溶液作为参比溶液。n改变试剂加入顺序，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页第25页n4.原则曲线制作 n以原则溶液中待测组分含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点直线，称为原则曲线。n例：水中氨氮测定纳氏试剂分光光度法n原则曲线绘制：吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵原则使用液（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，绘制原则曲线。7.4 光度测量误差和测量条件选择第26页第26页7.4 光度测量误差和测量条件选择氨氮原则曲线第27页第27页7.4.2 对朗伯比尔定律偏离n1.非单色光引起偏离n2.由溶液本身原因引起偏离第28页第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测定浊度办法有分光光度法、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波长处测其吸光度，与原则溶液比较定量。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，于最大吸取波长540nm处进行比色测定，利用原则曲线法拟定水样中铬含量。第32页第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(所有简朴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（包括氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮）后进行加和办法。7.5 分光光度法在水质分析中应用第34页第34页n7.5.6 水中挥发酚测定：4氨基安替比林分光光度法办法 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波长处比色定量。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页第35页