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光学分析法
1.1光学分析法及其特点第一章 光学分析法基础1. 2电磁辐射的基本性质1. 3光学分析法的分类 1. 4 各种光学分析方法简介1.1 光学分析法及其特点????光化学分析法：基于电磁辐射
能量与待测物 质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成 及结构关系所建立起来的分析方法。 电磁辐射范围：射线～无线电波所有范 围。 相互作用方式：发射、吸收、反射、折 射、散射、干涉、衍射等。 光化学分析法在研究物质组成、结构表 征、表面分析等方面具有其他方法不可取代 的地位。16:08:13光化学分析的三个基本过程：（1）光源提供能量。（2）能量与被测物之间的相互作用。 （3）产生信号。 基本特点： （1）所有光学分析法均包含三个基本过程。 （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于 色谱分析）。 （3）涉及大量光学元器件。16:08:131.2 电磁辐射的基本性质??16:08:13电磁辐射（电磁波）：以巨大速度 （接近光速真空中为光速）通过空间 传播不需要以任何物质作为 传播媒介 的一种能量。 c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c：光速；λ：波长；ν：频率；σ： 波数 ； E ：能量； h：普朗克常数 电磁辐射具有波动性和微粒性；一. 光的波动性?电磁辐射为正弦波（波长、频率、速度、振幅）。 与其它波，如声波不同，电磁波不需传播介质，可 在真空中传输。 表示波动性的参数:??频率：为空间某点的电场每秒钟达到正极大值的 次数（即每秒内振动的次数）。周期：两个相邻矢量极大（或极小）通过空间某 固定点所需的时间间隔。 波长:表示相邻两个光波各相应点间的直线距离 （或相应两个波峰或波谷间的直线距离）。 波数:是1cm内波的数目?=1/????16:08:13二、光的粒子性当物质发射电磁辐射或者电磁辐射被 物质吸收时，就会发生能量跃迁。此时，电 磁辐射不仅具有波的特征，而且具有粒子性。?物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态， 各能态具有特定的能量 ；当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或?发射完全等于两个能级之间的能量差；反之 亦是成立的，即 ?E =E1-E0=h?16:08:13三.光与物质的相互作用:(1) 吸收：物质选择性吸收特定频率的辐射能， 并从低能级跃迁到高能级； (2) 发射：将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射：丁铎尔散射和分子散射 (4) 折射：折射是光在两种介质中的传播速 度不同； (5) 反射:光在两种物质分界面上改变传播方 向又返回原来物质中的现象; (6) 干涉：若干个光波（成员波）相遇时产 生的光强分布不等于由各个成员波单独造成 的光强分布之和，而出现明暗相间的现象 ； (7) 衍射：光绕过物体而弯曲地向后面传播 的现象； (8) 偏振：只在一个固定方向有振动的光称 为平面偏振光。16:08:13四.电磁波的种类 电磁波谱的排列从上到下随波长的逐渐 增大，频率和光量子的能量逐渐减小。 （量变→质变） ? a. 高能辐射区 γ 核能级跃迁 X 内层 电子能级 ? b. 光学光谱区 紫外 可见 红外 ? c. 低能辐射区 微波区 射频区16:08:131.3光学分析法的分类?光谱法―基于物质与辐射能作用 时，分子发生能级跃迁而产生的 发射、吸收或散射的波长或强度 进行分析的方法，包括原子光谱 和分子光谱。16:08:13原子光谱（线性光谱）： 包括五种： 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光 谱（AAS）； 基于原子外层电子跃迁的原子发射光 谱（AES） 基于原子外层电子跃迁的原子荧光光 谱（AFS）； 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光 光谱（XFS）； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱。? ? ???16:08:13分子光谱（带状光谱）：?基于分子中电子能级、振-转能级跃迁。 紫外光谱法（UV）； 红外光谱法（IR）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）。16:08:131.4 各种光学分析方法简介????1.原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原 子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。 2.原子吸收光谱分析法 利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶 液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收 而进行的定量分析方法。 3.原子荧光分析法 气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基 态或低能态跃迁到高能态，10-8 s 后跃回基态或低能态时， 发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90 度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。 4.分子荧光分析法 某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程 中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进 行定量分析的方法。16:08:13???5. 分子磷光分析法 处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第 一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进行定 量分析的方法。 6. X射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特 征X射线( X射线荧光)，测定其强度可进行定量分析。 7. 化学发光分析法 利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态 时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系 进行定量分析的方法。 8. 紫外可见吸收光谱分析法利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸 收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化?可进行定量分析。 9.红外吸收光谱分析法 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进 行定量和有机化合物结构分析的方法。16:08:13????10.核磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分 为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸 收光谱可进行有机化合物结构分析 。 11.顺磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而 裂分为磁量子数不同的磁能级, 吸收微波辐射后产生能级跃迁， 根据吸收光谱可进行结构分析。 12.旋光法 溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用 旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定 糖的含量。 13.衍射法 X射线衍射：研究晶体结构，晶体衍射图和数据。 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物 质的内部组织结构。16:08:132.1 分光光度法基本原理第二章 紫外-可见 分光光度法2.2 光度分析的方法和仪 器 2.3 显色反应与分析条件 的选择紫外可见分光光度法是基于被测物质 的分子对紫外-可见光具有选择性吸收的特性 而建立起来的分析方法。 特点： ? 灵敏度高：测定下限可达10-5～10 -6mol? L-1， 10-4%～10-5%； ? 准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差2～5％ ，采用精密的分光光度计 可达到1～2％； ? 操作简便快速； ? 应用广泛。16:08:132.1分光光度法基本原理2.1.1 分子吸收光谱 ? 当用光照射分子时，分子就要选择性的吸收某 些波长（频率）的光而由较低的能级E跃迁到 较高能级E‘上，所吸收的光的能量就等于两 能级的能量之差： △E= E‘－E 光的频率为：γ =△E/h 或光的波长为：λ =hc/△E ? 由于分子选择性的吸收了某些波长的光，所以 这些光的能量就会降低，将这些波长的光及其 所吸收的能量按一定顺序排列起来，就得到了 分子的吸收光谱。16:08:132.1.2分子吸收光谱类型 分为远红外光谱、红外光谱、紫外可见光谱三类。 远红外光谱吸收的能量处于远红外区； 红外光谱吸收的能量处于红外光区 ； 紫外-可见吸收光谱吸收光的波长主要在真 空紫外到可见光区。16:08:13紫外可见吸收光谱波长范围：100 ~ 800 nm。远紫外区： 100 ~ 200 nm；近紫外区： 200 ~ 400 nm；可见光区： 400 ~ 800 nm。16:08:132.1.3光的选择性吸收与物质颜色的关系： 1．可见光的颜色和互补色： 在可见光范围内，不同波长的光的颜色是 不同的。平常所见的白光（日光、白炽灯光等） 是一种复合光，它是由各种颜色的光按一定比 例混合而得的。利用棱镜等分光器可将它分解 成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色的 单色光。 白光除了可由所有波长的可见光复合得到 外，还可由适当的两种颜色的光按一定比例复 合得到。能复合成白光的两种颜色的光叫互补 色光。16:08:13? ?红紫 橙?蓝黄 青蓝 绿白色??16:08:13i不同颜色的可见光波长及其互补光?/nm 颜色 互补光400 ～ 450450 ～ 480 480 ～ 490 490 ～ 500紫蓝 绿蓝 蓝绿黄绿黄 橙 红500 ～ 560560 ～ 580绿黄绿红紫紫580 ～ 610610 ～ 650 650 ～ 76016:08:13黄橙 红蓝绿蓝 蓝绿2.物质的颜色与光吸收的关系： 当白光照射到物质上时，如果物质对白 光中某种颜色的光产生了选择性的吸收，则物 质就会显示出一定的颜色。物质所显示的颜色 是吸收光的互补色。16:08:13光谱示意 完全吸收复合光 表观现象示意完全透 过吸收黄色光16:08:13吸收光物质颜 色 波长范围 （nm） 400～450 450～480 物质颜 色吸收光颜色颜色波长范围(nm)黄绿 黄紫 蓝紫 蓝绿 黄560～580 580～600橙绿蓝480～490绿蓝橙600～650红蓝绿490～500蓝绿红650～760紫红16:08:13绿500～560高锰酸钾的颜色（紫红色）成因：1.0350Cr2O72-525 545MnO4-0.8Absorbance 0.6 0.4 0.230016:08:13350400500600700?/nm2.1.4吸收曲线（吸收光谱）及最大吸收波长1．吸收曲线：每一种物质对不同波长光的吸收程度是不 同的 。如果我们让各种不同波长的光分别通过被测物 质，分别测定物质对不同波长光的吸收程度。以波长 为横坐标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线。 苯 (254nm) 甲苯 (262nm)A23016:08:13250270?2、吸收峰和最大吸收波长?max 吸收曲线表明了某种物质对不同波长光的吸收 能力分布。曲线上的各个峰叫吸收峰。峰越高，表示 物质对相应波长的光的吸收程度越大。其中最高的那 个峰叫最大吸收峰，它的最高点所对应的波长叫最大 吸收波长，用λmax表示。 3．物质的吸收曲线和最大吸收波长的特点： 1）不同的物质，吸收曲线的形状不同，最大吸收波 长不同。 2 ）对同一物质，其浓度不同时，吸收曲线形状和最 大吸收波长不变，只是吸收程度要发生变化，表现在 曲线上就是曲线的高低发生变化。16:08:133) 吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性 分析的依据之一。4)不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λ max 处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。5) 在λ max 处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。16:08:132.1.5 光吸收基本定律:朗伯-比尔定律朗伯定律:(1760) A=lg(I0/It)=k1b 当入射光的? ,吸光物质的c 一定时,溶液的吸光度A与液层厚度 b成正比. 比尔定律(1852) A=lg(I0/It)=k2c 当入射光的? ,液层厚度b 一定时,溶液的吸光度A与吸光物质 的c成正比.0 t 朗伯-比尔定律： 意义: 当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度 与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比.A=lg(I /I )=kbc16:08:13透光率(透射比）T （Transmittance）T= It I0I0It 透过光入射光吸光度A(Absorbance）A = lg(I0/It) = lg(1/T) = ―lgT = KbcT = 10- Kbc = 10- A16:08:13?吸光度A、透射比T与浓度c 的关系1.0 0.8 100T = 10-kbc80A0.6 0.4 0.2A=kbc60 40 20T (%)c16:08:13?比例常数K的几种表示方法： 吸收定律的数学表达式中的比 例常数叫“吸收系数”，它的大小可表 示出吸光物质对某波长光的吸收本领 （即吸收程度）。它与吸光物质的性质、 入射光的波长及温度等因素有关。 另外，K的值随着b和c的单位不 同而不同。下面就介绍K的几种不同的表 示方法。16:08:13K 吸光系数 Absorptivity当c的单位用g?L-1表示时， K叫“吸光系数”，用a 表示， a 的单位: L? g-1? cm-1 A＝a b c 它表示的是当c=1g/L、b=1cm时溶液的吸光度。当c的单位用mol?L-1表示时， K叫“摩尔吸光系数”用? ? 的单位: L? mol-1? cm-1 表示. ? －摩尔吸光系数 Molar AbsorptivityA＝? b c它表示的是当c=1mol/L，b=1cm时，物质对波长为λ 的光 的吸光度。16:08:13对于K的这两种表示方法，它们之间的关系为： ελ=aM M为吸光物质的分子量。ελ和a的大小都可以反映出吸光物质对波 长为λ的单色光的吸收能力。但更常用和更好 的是用ελ来表示吸光物质对波长为λ的光的吸收 能力。摩尔吸光系数越大，表示物质对波长为 λ的光的吸收能力越强，同时在分光光度法中 测定的灵敏度也越大。16:08:13例题 ：已知某化合物的相对分子量为251，将此化合物 用已醇作溶剂配成浓度为0.150 m mol ? L-1溶液，在 480nm处用2.00cm吸收池测得透光率为39.8%，求该化 合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。 解：已知溶剂浓度c=0.150mmo l.L-1，b=2.00cm, T=0.398, 由朗伯比尔定律得： ε （480nm）=A/ cb = -lg0.398/0.150×10-3 ×2.00 =1.33 ×103 ( L ? mol-1 ? cm-1) 由ε =aM , 得: a= ε /M = ε /251=5.30(L ? g-1 ? cm-1)16:08:13吸光度与光程的关系 A = abc显示器0.00检测器 参 比0.10光源b0.202b16:08:13吸光度与浓度的关系 A = abc显示器0.00检测器 参 比0.10光源c0.202c16:08:13吸光度与波长的关系 A = abc显示器0.00检测器 参 比0.10光源红蓝绿光0.00红红光16:08:13朗伯-比尔定律的适用条件：1. 单色光应选用?max处或肩峰处测定.2. 吸光质点形式不变 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). 3. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强.16:08:13朗伯-比尔定律的分析应用 溶液浓度的测定A＝? b c工作曲线法0.80 Ax 0.60 0.40 0.20 0.00A*(校准曲线)cx 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)16:08:13实际溶液对吸收定律的偏离及原因：1. 偏离：被测物质浓度与吸光度不成线性关系的现象， 如下图。AC16:08:132.偏离吸收定律的原因： 1) 入射光为非单色光： 严格地说吸收定律只适用于入射光为单色光的情 况。但在紫外可见光分光光度法中，入射光是由连续 光源经分光器分光后得到的，这样得到的入射光并不 是真正的单色光 ，而是一个有限波长宽度的复合光， 这就可能造成对吸收定律的偏离。 对非单色光引起的偏离，其原因是由于同一物质 对不同波长的光的摩尔吸光系数不同造成的。所以只 要在入射光的波长范围内，摩尔吸光系数差别不是太 大，由此引起的偏离是较小的。16:08:132)非平行光和光的散射： 当入射光是非平行光时，所有光通过介质的光的 光程不同，引起小的偏离。 另外，当溶液中含有悬浮物或胶粒等散射质点时， 入射光通过溶液时就会有一部分光因散射而损失掉， 使透过光强度减小，测得的吸光度增大，从而引起偏 离吸收定律。 3) 化学因素引起的偏离： （1）离解作用;（2）酸效应; （3）溶剂作用;使透 过光强度增大，测得的吸光度减小，从而引起偏离吸 收定律。16:08:13a）离解作用： 在可见光区域的分析中常常是将待测组分同某 种试剂反应生成有色配合物来进行测定的。有色配合 物在水中不可避免的要发生离解，从而使得有色配合 物的浓度要小于待测组分的浓度，导致对吸收定律的 偏离。特别是在稀溶液中时，更是如此。 b）酸效应： 如果待测组分包括在一种酸碱平衡体系中，溶 液的酸度将会使得待测组分的存在形式发生变化，而 导致对吸收定律的偏离。 c）溶剂作用： 溶剂对吸收光谱的影响是比较大的，溶剂不同 时，物质的吸收光谱不同。16:08:132.1.6 吸光度的加和性与吸光度 的测量A = A1 + A2 +?+An用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度， 即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等。I0 I参比 I0 I试液 I参比 I试液A1 = lg16:08:13A2 = lgA = A2 - A1 = lg2.2光度分析的方法和仪器2.2.1光度分析的几种方法观察方向1.目视比色法空白c1c2c3c4方便、灵敏，准确度差. 常用于限界分析.16:08:13?2. 光电比色法通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)光电比色计结构示意图16:08:13滤光片吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波 长的光均被吸收. 选择滤光片的原则： 滤光片透光率最大的光是溶液吸收最大的光, 即 滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补.16:08:133. 吸光光度法和分光光度计通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调, 故选择性好, 准确度高.光源 单色器 吸收池 检测系统分光光度计的基本组成16:08:13分光光度计的主要部件光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,稳定。可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm) 氙灯：紫外、可见光区均可用作光源强 度 氙灯（气体放电光源） 氢灯40016:08:13钨灯（热辐射光源）6008001000?/nm氙灯氢灯钨灯16:08:13单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同. 玻璃350～3200nm, 石英185～4000 nm800λ1白光600 500λ2入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝40016:08:13光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、 条/mm )。 利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。 吸收池(比色皿)：用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池 检测器：利用光电效应，将光能转换成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管 检流计（指示器）： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录16:08:13吸光光度法仪器主要差异比较可见光 （380～ 780nm） 钨灯 碘钨灯 320～2500 紫外光 （200～ 380nm) 中红外 （2.5～ 50 ?m )硅碳棒 （红外线）氢灯 光源 氘灯 180～375 石英 吸收池 玻璃 （185～ 材料 （350～3200） 4000）16:08:13NaCl晶体2.2.2 分光光度计的基本类型1. 单光束分光光度计可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图16:08:132. 双光束分光光度计反光 镜 参比池栅镜 样品池 扇形镜 放大器 检测器光源 hv滤光片或 单色器光子检测器反光镜扇形镜 正面图透明部分 反光镜双光束型可以消除光源强度变化的影响.16:08:132.3 显色反应与分析条件的选 择2.3.1 显色剂与显色反应 显色剂：与待测组分生成有色化合物的试剂叫显 色剂； 1．无机显色剂：由于灵敏度低的原因，只有少 数几种供选择，如硫氰酸盐、钼酸铵及过氧化氢。 2．有机显色剂： a．具有鲜明的颜色，ε 都很大（一般可达到 104以上），所以测定的灵敏度很高； b．生成的一般为螯合物，稳定性很好，一般离 解常数都很小； c．选择性好 d．有些有色配合物易溶于有机溶剂，可进行萃 取光度分析，提高了测定的灵敏度和选择性。16:08:13有机显色剂：OHOO型：SO3HCOOH磺基水杨酸NN型：NN邻二 氮菲双硫腙测定很多重金属 离子，如：铅、锌、铜、 银、汞、镉等。NH NHS型 ：16:08:13SNN显色反应：在光度分析中将试样中的待测组分转 变成有色化合物的反应叫显色反应。 显色反应一般分为两大类：一类是配位反应；另 一类是氧化还原反应。 在这两类反应中，用得较多的是配位反应。对显色反应的要求：? ? ? ? ?灵敏度高，一般有色化合物的摩尔吸收系数ε &104; 选择性好：显色剂只与被测组分起反应，或与干扰离子生成的有色络合 物的吸收峰与被测组分的吸收峰相距较远，无干扰; 显色剂在测定波长处无明显吸收,通常要求有色化合物与显色剂的最大 吸收波长之差大于60 反应生成的有色化合物组成恒定，稳定; 显色条件易于控制，重现性好.16:08:132.3.2显色条件的确定1. 显色剂用量（c(M)、pH一定） 1. 显色剂用量（c(M)、pH一定）c(R)c(R)c(R)16:08:132. 显色反应酸度（c(M)、 c(R)一定）pH pH1&pH&pH216:08:133. 显色温度及显色时间 (c(M)、 c(R) 、 pH一定)A 50℃t /min另外，还有介质条件、有机溶剂、表面活性剂等.16:08:132.3.3 测定中的干扰以及消除方法1.化学法测Co2＋ :(掩蔽法)Co2+, Fe3+ (2)Sn2+ ⑴NaF Co2+ SCN－ Co(SCN)2 (蓝) 3FeF6 SCN－ Co(SCN)2Co2+ Fe2+,Sn4+16:08:13测Co2＋ :(生成络合物性质不同) Co2+, Zn2+, Ni2+, Fe2+ 测Fe3＋:(控制pH) Fe3+, Cu2+pH= 2.5 钴试剂RCoR,ZnR NiR,FeRH+CoR, Zn2+ , Ni2+ , Fe2+SSalFeSSal（紫红） Cu2+消除干扰，也可采取分离法。16:08:13?2. 物理法―选择适当的测定波长钍-偶氮砷III 钴-亚硝基红盐 A 试剂 络合物A络合物试剂51516:08:13655415500?/nm?/nm?--选择适当的参比溶液如 phen―Fe2+ 标准曲线1. 仅络合物有吸收，溶剂作参比。2.待测液也有吸收，被测液作参比。 如 测汽水中的 Fe 3. 显色剂或其他试剂也有吸收，空白溶液作参比 例:邻二氮菲光度法测Li2CO3中的 Fe， 参比溶液为不含Li2CO3样品的所有试剂。 4. 干扰组分与显色剂有反应,又无法掩蔽消除时： 1）掩蔽被测组分，再加入显色剂，作参比. 2）加入等量干扰组分到空白溶液中,作参比.16:08:132.3.4 光度测量误差及测量条件的选择光度分析的误差来源于两方面：一方面是各种化学因素引入 的误差；另一方面是仪器测量不准引入的误差。对于化学因素， 前面巳经讲过，现在我们来看仪器测量不准引入的误差。 1.仪器测量误差： 任何光度计都有一定的测量误差，测量误差的来源主要 是光源的发光强度不稳定，光电效应的非线性，电位计的非线性， 杂散光的影响，单色器的光不纯等等因素. 具体说来， T% 在 80 ～ 10% 即 A=1 ～ 0.1 时的浓度测量的相对误 差较小。 对于精度较好的仪器，当T%在60～20%（A=0.2～0.7）时，测 量误差约为1%。 当T=0.368或A=0.434时，浓度的测量误差最小。16:08:132．测量波长的选择： ? 一般选用待测物质的最大吸收波长作为测量波 长（入射光） ? 但当在最大吸收波长处有干扰时，则应根据 “吸收最大干扰最小”的原则来选择波长。 3．控制适当的吸光度范围： ? 由测量误差可知，当吸光度在0.2～0.8之间时， 测量误差最小，所以应尽量控制吸光度在此范 围进行测定。控制的方法为： 1）控制溶液的浓度； 2）选用适当厚度的比色皿；16:08:132.3.5 单组分定量分析定量分析方法 标准曲线法 标准对照法1.标准曲线法配制不同浓度的标准溶液，由低浓度至高浓度依次测定其吸收光 谱，作一定波长下浓度与吸光度的关系曲线，在一定范围内应得到不一定 通过原点的直线，即标准曲线。通过标准曲线可求得未知样品的浓度。 2.标准对照法（直接比较法） 当工作曲线是通过原点的一条直线时，在工作曲线的线性范围内，用原 点及一个标准溶液就可以制作一条工作曲线，即y=bx。 在相同条件下，在同一波长下测定，吸光度与浓度成正比，根据公式 C样= C标*A样/ A标 可计算出待测样品的浓度。 注意：这里使用的标准样品和待测样品浓度应接近。16:08:13标准曲线法使用注意事项： （1）待测物浓度应在标准工作曲线范围内； （2）使用标准工作曲线法测定未知样品时，在 制备试液的同时要制备空白溶液，进行空白试 验； （3）标准溶液和待测样品必须使用相同的溶剂 系统和显色系统，并在相同条件下测定； （4）在固定仪器和方法后，标准工作曲线可多 次使用，但要定期校正。16:08:132.3.6 多组分的测定a) 在?1处测组分x, 在?2处测组分y. b) 在?1处测组分x; 在?2处测总吸收,扣除x吸收, 可求y.c) x,y组分不能直接测定 A1=exl1bcx+ eyl1bcy(在?1处测得A1) A2 =exl2bcx+ eyl2bcy(在?2处测得A2)?xl1, eyl1, exl2, eyl2由x,y标液 在?1, ?2处分别测得.16:08:13紫外吸收光谱在有机定性分析中的应用：???价电子能级跃迁。用于结构鉴定和定 量分析。 电子跃迁同时，伴有振动转动能级的 跃迁，带状光谱。 最大吸收峰的波长λmax和相应的摩 尔吸光系数εmax反映了构成有机分子 部分结构的发射团的特征。16:08:13复习思考题 判断题：1.目视比色分析的理论依据是C1A2=C2A1。答:√ 2.当有色溶液浓度为C时，其透光度为T，当浓度增大1倍时，仍 符合比耳定律，则此时溶液透光度为2T。答:× 3.比色分析中显色时间越长越好。答:× 4.摩尔吸光系数与溶液的浓度，液层厚度没有关系。答:√ 5.当显色剂有颜色时，可用蒸馏水作试剂参比。答:× 6.拿比色皿时只能拿毛玻璃面，不能拿透光面，擦试时必须用擦 镜纸擦透 光面，不能用滤纸擦。答:√ 7.PH值的大小将直接影响大多数被测物质与显色剂存在的形式和 生成物的组成及稳定性等。答: √16:08:138.除两种互为补色的单色光按一定强度比例可混合为白光外、红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫七种颜色的光亦可混合为白光。答: √ 9.吸收光谱曲线是以吸收光度A为横坐标，以波长λ 为纵坐标画成的曲线。 答:× 10.根据单色器的数量可将分光光度计分为单光束和双光束两种类型。 答:× 11.单波长双光束分光光度计克服了单波长单光束分光光度计参比、试样两 个比色皿的缺点，避免了两个吸收池而带来的误差。答:× 12.当将某两种颜色的光按适当强度比例混合时，可以形成白光，这两种色 光就称为互补色。答: √ 13.工作曲线的相关系数γ 越接近于1，线性关系越好。答:√ 14.摩尔吸光系数越大，比色测定的灵敏度越低。答:× 正确答案：摩尔吸光系数越大，比色测定的灵敏度越高。16:08:1315.摩尔吸光系数与溶液浓度、液层厚度没有关系。答:√ 16.物质的原子、离子或分子吸收同内能相对应频率辐射，由低态过渡到 高态，这种由于物质对辐射选择吸收得到的光谱称为发射光谱。答:× 正确答案：这种由于物质对辐射选择吸收得到的光谱称为吸收光谱。 17.如果各种对光有吸收的物质之间没有相互作用，则体系在该波长的总 吸光度等于各组分吸光度之和。答:√ 18.使用标准曲线时，标液和未知液测定在不同条件下进行是可以的。 答:× 正确答案：使用标准曲线时，要求标液和未知液测定是在相同条件下 进行的。 19.溶液的浓度、酸度及显色时间和显色温度对显色反应都有影响。 答:√ 20.光度计线性是指给定的标准溶液能显示吸光度对浓度呈现的线性关系。 答:√ 21.入射光强度与透射光强度之比称为透射比。答:× 正确答案：透射光强度与入射光强度之比称为透射比。 22.分光光度分析中，若浓度是甲=0.1%，乙=0.5%，则甲的透过率较大， 乙的吸光度较大。答:√16:08:1323.物质不变，浓度不同时，其最大吸收波长也不同。答:× 正确答案：物质不变，浓度不同时，其最大吸收波长不变。 24.在比色分析中，空白溶液又称参比溶液，显色剂本身有颜色，被测 液无色，可用蒸馏水作空白。答:× 正确答案：显色剂本身有颜色，被测液无色，可用加显色剂的试剂 作空白。 25.大多数有机显色剂本身为有色化合物，与金属离子反应生成的化合 物一般是稳定的螯合物。答:√ 26.显色反应能否满足分光光度法的要求，除了与显色剂的性质有关外， 控制好显色反应条件十分重要。答:√ 27.标准对照法也叫直接比较法。答:√ 28.标准对照法要求标准样品和待测样品浓度应接近。答:√ 29.分光光度法的测量范围仅限于可见光区域内。答:× 正确答案：分光光度法的测量范围不是仅限于可见光区域内。16:08:1330.紫外可见光分光光度计的光谱为200～1100nm。答:√ 31.仪器预热时，要关上样品室暗箱盖，使检测器受光。答:× 正确答案：仪器预热时，要打开样品室暗箱盖，使检测器不受 光。 32.仪器停用期间，应在样品室和塑料仪器罩内放置数袋防潮硅 胶，以免灯室受潮，反射镜面有霉点及沾污。答:√ 33.紫外可见吸收光谱为原子吸收光谱。答:× 正确答案：紫外可见吸收光谱为分子吸收光谱。 34.分子吸收光谱是仪器分析中常用的方法，它包括紫外与可见 光吸收光谱和原子吸收光谱。答:× 正确答案：分子吸收光谱是仪器分析中常用的方法，它包括紫 外与可见光吸收光谱和红外光谱。16:08:1335.吸收光谱曲线可描述物质对不同波长光的吸收程度。答:√ 36.有色溶液越浓颜色越深，越稀颜色越浅。答:√ 37.许多物质有颜色是基于物质对光有选择吸收的结果，如绿色玻璃吸 收绿色。答:× 正确答案：许多物质有颜色是基于物质对光有选择吸收的结果，绿 色玻璃吸收紫色。 38.紫外可见吸收光谱为原子吸收光谱。答:× 正确答案：紫外可见吸收光谱为分子吸收光谱。 39.分子吸收光谱是仪器分析中常用的方法，它包括紫外与可见光吸收 光谱和原子吸收光谱。答:× 正确答案：分子吸收光谱是仪器分析中常用的方法，它包括紫外与 可见光吸收光谱和红外光谱。 40.分光光度法的最大缺点是不能一个试样同时测定两种或两种以上的 组分。答:× 正确答案：分光光度法能一个试样同时测定两种或两种以上的组 分。 41.入射光与透射光强度之比称为透光度，用T表示，答:× 正确答案：透射光与入射光强度之比称为透光度，用T表示，T=It/I0。16:08:1342.我们日常见到的白光，它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 按一定比组成，波长400―760nm。答:√ 43.光电比色法中测定有色溶液吸光度时，选择滤光片的原则是: 滤光片透过的光，应该是溶液最易透过的光。答:× 正确答案：光电比色法中测定有色溶液吸光度时，选择滤光 片的原则是:滤光片透过的光，应该是溶液最易吸收的光。 44.日光是混合光。答:√ 45.所谓吸光光度分析法实质上是测量透过光强度的变化。答:√ 46.朗伯定律是说明光的吸收与溶液的浓度成正比。答:× 正确答案：比耳定律是说明光的吸收与溶液的浓度成正比。 47.溶液的吸光度数值可以通过调节溶液的浓度、改变比色皿的 厚度和选择恰当的参比溶液来实现。答:√ 48.将不同波长的光依次通过固定浓度的有色溶液，测量不同波 长的透过率，以波长为横坐标，透过率为纵坐标做曲线，此线为 吸收光谱曲线。答:× 正确答案：将不同波长的光依次通过固定浓度的有色溶液，测 量不同波长的吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标做曲线， 此线为吸收光谱曲线。16:08:13问答题：1.什么是互补色? 答:将两种颜色的光按适当强度比例混合时，可以形成白光，这两种色光称为 互补色。 2.什么是分光光度法? 答:根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量 分析的方法。 3.什么是吸收池? 答:盛放待测流体试样的容器。该容器应具有两面互相平行、透光，且有精确 厚度的平面。它借助机械操作，能把待测试样间断或连续地送到光路中，以便测量吸 收的辐射（光）通量。 4.什么是比色法： 答:利用物质本身所具有的颜色或某些待测组分与一些试剂作用生成有色物质， 以比较溶液色深浅的方法来确定溶液中有色物质的含量的分析方法。 5.什么是摩尔吸收系数? 答:厚度以厘米表示，浓度以摩尔/升表示的吸收系数，单位：L/（cm.mol） ε =Ac/L?c。 6.什么是最大吸收原则? 答:当用分光光度计进行测定时，应先作出吸收曲线，选用吸收曲线上最大的 吸收波长进行测定，将此称为“最大吸收原则”。16:08:137.分子吸收光谱分析包括哪几个光区的分析？其最大优点是什么？ 答:分子吸收光谱分析又称分子吸收分光光度分析，它包括紫外光区， 可见光区、红外光区三部分的光谱分析。一般所指的分光光度法是指在 紫外、可见光区进行的光度分析。 分子吸收光谱分析（分光光度法）的最大优点是可以在一个试样中同 时测定两种或两种以上的组分而不需事先进行分离，因为分光光度法可 以任意选择某种波长的单色光，因此，可以利用各种组分吸光度的加和 性，在指定条件下进行混合物中各自含量测定。 8.目视比色法是否符合朗伯――比耳定律？试作简要说明。 答:不严格符合朗伯――比耳定律。因为目视比色法是在白光下进行 的，入射光为白光，并非单色光，所以入射光的强度和吸收系数K并非一 定值，而朗伯――比耳定律是在K值一定，入射光为单色光的前提下成立 的。 9.在进行比色分析时，为何有时要求显色后放置一段时间再比，而有些 分析却要求在规定的时间内完成比色？ 答:因为一些物质的显色反应较慢，需要一定时间才能完成，溶液的颜 色也才能达到稳定，故不能立即比色。而有些化合物的颜色放置一段时 间后，由于空气的氧化，试剂的分解或挥发，光的照射等原因，会使溶 液颜色发生变化，故应在规定时间内完成比色。16:08:1310.用分光光度法测定时，如何选择入射光的波长？ 答:为使测定结果有较高的灵敏度，应选择波长等于被测物质 的最大吸收波长的光作为入射光，称为“最大吸收原则”。这样 不仅测量灵敏度高，而且测定时间偏离朗伯――比耳定律的可能 性和程度减少，准确度也好。但当有干扰物质存在时，有时不可 能选择最大吸收波长，这时应根据“吸收最大，干扰最小”的原 则来选择入射光的波长。 11.引起偏离朗伯――比耳定律的原因有哪些？ 答:(1)由于非单色引起的偏离。严格来说朗伯――比耳定律只 适用于单色光，但各种方法所得到的入射光实质上都是一定程度 的复合光，因此导致对朗伯――比耳定律的偏离。(2)由于溶液本 身的化学或物理因素引起的偏离，如由于溶液的不均匀性而引起 的偏离。当被测试液是胶体溶液、乳浊液或悬浊液时，入射光通 过溶液后，除了一部分被溶液吸收外，还有一部分因散射而损失， 使透光度减小，吸光度增加，导致偏离朗伯――比耳定律。(3)由 于溶液中的化学反应而引起的偏离，溶液中的吸光物质常因离解、 缔合，形成新的化合物或互变、异构化等化学变化而改变其浓度， 因而导致偏离朗伯――比耳定律。16:08:1312.分光光度法中，选择显色反应时，应考虑的因素 有哪些？（显色反应的要求有哪些） 答: 1) 显色反应的选择性要好；(2)显色反应的灵 敏度要高；(3)显色剂最好是无色的；(4)反应生成的 有色化合物组成、化学性质要稳定；(5)有色络合物 的离解常数要小；(6)显色反应条件要易于控制。 13.比色法测定物质含量时，当显色反应确定之后， 应从哪几方面选择试验条件？ 答:当显色反应确定这后，应该进行下列各种条件 试验：(1)显色剂用量及浓度试验；(2)选择适宜的溶 液酸度；(3)选择合适的显色反应温度；(4)确定合适 的显色时间；(5)通过绘制吸收曲线，选择最佳吸收 波长；(6)选择适当的显色反应溶剂；(7)采取消除干 扰的措施；(8)参比溶液的选择；(9)测定狭缝的选择； (10)吸光度读数范围的选择。16:08:1314.如何减少吸光度范围不合适引起的测定相对误差？ 答：为减小相对误差，可采取如下办法：1、调节溶液浓度，如 被测组分含量较高时，可减少取样量或增大稀释倍数；2、选择不 同厚度的吸收池，如增大吸收池厚度以相应增大吸光度值。 15.如何进行吸收池的配套性试验和校准？ 答:配套性试验的方法是：石英吸收池在波长为220nm时装蒸馏水， 波长为350nm时装0.001mol/L的HClO4溶液，玻璃吸收池波长为 600nm时装馏水，波长为400nm时装0.(w)的K2Cr2O7溶液。 以一个吸收池为参比，调100%T后分别测定其它吸收池，如果测得 T=99.5-100.5%，即可配套为一套。 实际工作中的校准方法为：将干净的吸收池的磨砂面用铅笔编号， 装入测定用溶剂，在测定波长下测定各个吸收池的吸光度值。选 出吸光度最小的吸收池作参比A=0，测出其它吸收池的吸光度值为 修正值。实际分析时，将待测溶液装入校准过的吸收池中，将测 得的吸光度值减去吸收池的吸光度修正值，即为吸光度测定真实 值。16:08:13选择题1.黄色光的互补色是( C )。 A、 红色 B、 绿色 C、 蓝色 D、 紫色 2.下列是混合光的有( A,B,C,D )。 A、日光 B、日光灯光 C、钨丝灯光 D、手电光 3.下列属可见光的是( B,D )。 A、 红外光 B、 红光、 C、紫外光 D、 紫光 4.摩尔吸光系数的单位为( B )。 A、摩尔/厘米 B、升/（摩尔?厘米） C、升/克 D、克/（升?厘米） 5.摩尔吸光系数是当( A,C )时溶液的吸光度。 A、 物质的浓度为1mol/L B、 物质的浓度为1g/100mL C、 液层厚度为1cm D、 液层厚度为2cm 6.摩尔吸光系数越大，表明( A,D )。 A、测定灵敏度越高 B、浓度越浓 C、液层厚度越厚 D、吸 光性越强16:08:137.测定吸光度使用( B )。 A、 粘度计 B、 分光光度计 C、 雾度计 D、 温度计 8.吸光度加和定律要求( A,B )。 A、 同一波长下B、 对光有吸收的物质之间没有相互作用 C、 不同波长下 D、 对光有吸收的物质之间有相互作用 9.标准曲线的作用是( B )。 A、定性 B、定量 C、确定最大吸收波长 D、确定最大吸光度 10.标准曲线一般是( A )。 A、浓度-横坐标、吸光度-纵坐标 B、吸光度-横坐标、浓度-纵坐标 C、透光度-横坐标、浓度-纵坐标 D、浓度-横坐标、透光度-纵坐标 11.朗伯定律和比耳定律的使用是( B,D )。 A、 无条件的B、 有一定条件的 C、 两定律条件相同D、 两定律条件不同16:08:1312.实际工作中经常发现标准曲线不成直线的情况，特别是当吸光 物质的浓度( B )时，明显的表现向下或向上偏离。 A、低 B、高 C、适中 D、无变化 13.严格讲朗伯比耳定律只适用于( A )。 A、单色光 B、复合光 C、某一波段的复合光D、可见光 14.引起朗伯比耳定律偏离原因有( A,B,D )。 A、入射光为非单色光 B、溶液中的化学反应 C、波长变化不均匀 D、比耳定律的局限性 15.在光谱分析中，( B )是最主要的显色反应。 A、氧化反应 B、络合反应 C、还原反应 D、分解反应 16.用邻菲罗啉分光光度法测定水中铁，所用的还原剂是( B )。 A、 盐酸 B、 盐酸羟铵 C、 氯化亚锡 D、 双氧水 17.在光谱分析中显色反应分为( A,C )。 A、络合反应 B、酸碱反应 C、氧化还原反应 D、分解反应16:08:1318.在分光光度法中其原理为( B )。 A、牛顿定律 B、朗伯比耳定律 C、布朗定律 D、能斯特定律 19.分光光度分析中，若浓度是甲=0.2%，乙=0.6%，则( B )。 A、 甲的透过率较小，乙的吸光度较大 B、 甲的透过率较大，乙的吸光度较大 C、 甲的透过率和乙的吸光度一样 D、 甲的透过率和乙的吸光度无法比较 20.分光光度分析的理论基础为( B,C,D )。 A、 布朗定律 B、 朗伯定律 C、 比耳定律 D、 朗伯比耳定律 21.有甲乙两个不同浓度同种有色溶液，在同一波长下测定，当甲溶液用 1cm比色皿，乙溶液用2cm比色皿时，获得的吸收光度值相同，它们的浓 度关系为( D )。 A、 甲是乙的二分之一 B、 甲等于乙 C、 乙是甲的二倍 D、 甲是乙的二倍 22.比色测定浓度100×10－6的某标准溶液，吸光度为0.50，如果未知溶 液的吸光度为0.25，则未知溶液的浓度为( B ) A、25×10－6 B、50×10－6 C、200×10－6 D、100×10－6 23.紫外可见分光光度计使用的比色皿有( A,B )。 A、玻璃比色皿 B、石英比色皿 C、塑料比色皿 D、聚酯比色皿16:08:1324.有色溶液的浓度增加一倍，最大吸收波长( C )。 A、 增加一倍B、 减小一倍C、 不变D、 不一定 25.最大吸收波长由( A,B,C )获得。 A、 实验 B、 文献 C、 吸收曲线 D、 工作曲线 26.在分光光度法中，参比溶液的作用是( C )。 A、 调节仪器的零点 B、 调节入射光的波长 C、 消除溶剂和试剂等非测定物质对入射光吸收的影响 D、 调节入射光的强度 27.在分光光度法中，参比溶液的作用包括( A,B )。 A、 消除吸收池壁对光的影响 B、 提高准确度 C、 便于计算吸光度 D、 提高检测器的灵敏度 28.在分光光度分析中，将试样中被测组分转变成有色化合物 的反应叫( C )。 A、合成反应 B、氧化还原反应 C、显色反应 D、络合反应 29.在分光光度分析中，对显色反应要求( A,B,C,D )。 A、 选择性好 B、 灵敏度高 C、 有色物组成恒定 D、 反应条件易控制16:08:1330.用于标志仪器出射狭缝所提供标准波长单色性的 是( B )。 A、分辨率 B、光谱带宽 C、透过率 D、吸光度 31.能够证明仪器工作时所能达到光谱纯度情况的是 ( A,B )。 A、 分辨率B、 光谱带宽C、 透过率D、 吸光度 32.对于单一组分的测定，( B )法是实际工作中用 得最多的一种定量方法。 A、标准对照 B、工作曲线 C、吸收系数 D、解联立方程 33.分光光度法工作曲线通常是( C )。 A、抛物线B、曲线C、直线D、直线或曲线 34.分光光度法工作曲线的坐标通常是( B,C )。 A、 纵坐标-透过率 B、 纵坐标-吸光度 C、 横坐标-浓度 D、 横坐标-波长16:08:1335.标准对照法要求在( D )波长处测定。 A、 200nm B、 400nm C、 不同 D、 同一 36.标准对照法工作曲线( B )。 A、是曲线 B、过原点 C、不过原点 D、是抛物线 37.标准对照法的条件是( A,C,D )。 A、 工作曲线过原点 B、 工作曲线不过原点 C、 标准样品和待测样品浓度应接近 D、 标准样品和待测样品测定条件相同 38.分光光度法中，仪器误差是指由于( D )所引入 的误差。 A、 干扰物质影响 B、 工作曲线 C、 分光光度法D、 使用分光光度计 39.分光光度法的方法误差主要由( B,C )所引起。 A、 操作者 B、 溶液偏离比耳定律 C、 溶液中干扰物质影响D、 过失误差16:08:1340.使用不纯的单色光时，测得的吸光度( B )。 A、有正误差 B、有负误差 C、无误差 D、误差不定 41.分光光度计仪器误差包括( A,B,C,D )。 A、仪器噪声 B、反射影响 C、散射影响 D、吸收池误差 42.下列因素属于酸度对显色反应影响的是( A,B,D )。 A、 被测离子有效浓度 B、 配合物组成 C、 温度 D、 氧化还原反应 43.下列因素影响显色反应的有( B,D )。 A、 湿度 B、 温度 C、 光度 D、 酸度 44.紫外与可见光分光光度计如751型，它的光源是( A,C )。 A、钨丝灯 B、空心阴极灯 C、氢灯 D、能斯特灯 45.正确使用分光光度计的方法是：( A,C )。 A、开样品室盖预热20分钟左右 B、关样品室盖预热20分钟左右 C、确保分析灵敏度放低档 D、灵敏度放最高挡 46.分光光度计维护保养应考虑( A,B,C,D )的影响。 A、 温度 B、 湿度 C、 防尘 D、 防震16:08:1347.当吸光度A=0时，T=( A )。 A、 100% B、 10% C、 50% D、 0% 48.某溶液吸收绿色光，溶液本身的颜色应该是( C )。 A、 蓝色 B、 红色 C、 紫色 D、 绿色 49.一束白光全部通过溶液，则该溶液呈( B )。 A、 蓝色光 B、 无色透明状 C、 黄光 D、 黑色 50.滤光片作为色散元件的道理是因为它能( C )一定波段范 围的单色光。 A、 折射 B、 吸收 C、 透过 D、 反射 51.在分光光度法中，运用朗伯-比耳定律进行定量分析，应采 用( B )作为入射光。 A、 白光 B、 单色光 C、 可见光 D、 紫外光 52.某有色溶液，用1cm色皿，选520nm测得其吸光度A为0.150， 其他条件不变，若改用2cm比色皿，测得的吸光度A为( D )。 A、 0.075 B、 0.175 C、 0.450 D、 0.300 53.吸光度A与透光率T的关系式为( A )。 A、 A＝－lgT B、 T＝－lgA C、 T＝2－lgA D、 A＝T16:08:1354.吸收光谱有原子吸收光谱和( B )。 A、 原子吸收光谱 B 、 分子吸收光谱 C、 可见吸收光谱 D、 红外吸收光谱 55.分子吸收光谱比原子吸收光谱( D )。 A、 强 B、 弱 C、 简单 D、 复杂 56.吸光度的定义( C )。 A、 入射光强度与透过光强度之比 B、 透过光强度与入射光强度之比的对数 C、 透射比的负对数 D、 透过光强度与入射光强度之比 57.为了更精确的说明物质具有选择性吸收不同波长范围光的性 能，通常用( B )来描述。 A、 工作曲线 B、 光吸收曲线 C、 校正曲线 D、 光色互补示意图16:08:1358.洗涤比色皿不能使用( C )。 A、铬酸洗液 B、 洗涤剂 C、 去污粉 D、 盐酸-乙醇洗液 59.比色皿洗净后，可( C )。 A、 直接收于比色皿盒中 B、 正置晾干 C、 倒置于滤纸上晾干 D、 用滤纸擦干 60.用分光光度法测定时，应选择( D )波长才能获得最高灵 敏度。 A、 平行光 B、 互补光 C、 紫外光 D、 最大吸收峰 61.参比溶液置于光路，调节( B )，使电表指针指T=100%。 A、 参比溶液位置 B、 透射比调节器 C、 灵敏度 D、 最大吸收波长 62.浓度不同的某有色溶液，其最大吸收波长( B )。 A、不同 B、相同 C、有时相同，有时不同 D、相差较大 63.有色溶液( D )，光的吸收程度越大，吸收峰越高。 A、 越浑浊 B、 越均匀 C、 浓度越小 D、 浓度越大16:08:1364.不同( D )的可见光可使眼睛引起不同 颜色的感觉。 A、 吸光度B、 透过率 C、 强度D、 波长 65.在比色分析中，被测样品无色要加一种显 色剂和样品生成有色化合物，显色剂的加入量 ( B )。 A、 没有影响B、 适当过量 C、 越少越有利于比色测定 D、 越多越有利于比色测定16:08:13计算题1.测定纯碱样品中微量Fe，称取2.00g试样，用邻菲罗啉 分光光度法测定，已知Fe标准液浓度为0.01mg/mL，比 色时加入4mL标准溶液，测得吸光度为0.125，测定样 品时吸光度为0.114，求纯碱中Fe含量的质量分数。 解：由于邻菲罗啉-Fe配合物的浓度与吸光度呈直线关 系，即符合比耳定律，故A1/A2=ε 1c1L1/ε 2c2L2 因为标准液和样品均用同一方法及相同的比色皿， 故ε 1=ε 2，L1=L2 上式变成A1/A2=c1/c2 其中只有c2为未知，故可列出下式: 0.125/0.114=4×0.010/c m=(0.114×0.040)/0.125mg=0.0365mg 0.×1000)×100%=0.0018% 答：纯碱中Fe含量的质量分数为0.0018%。16:08:132.用硫氰酸盐比色法测定Fe3+，已知比色液中Fe3+的含 量为0.088mg/50ml，用1cm比色皿，在波长480mm处测 得吸光度A=0.740，求该溶液的摩尔吸光系数。 解：∵A=ε ?c?L A=0.740,L=1cm c=(0.088×1000)/(50×)mol/L =3.15×10-5mol/L ε =A/c?L =0.740/(3.15×10-5×1)L/(mol.cm) =2.35×104L/(mol?cm) 该溶液的摩尔系数为2.35×104L/(mol?cm)16:08:133.已知KMnO4的相对分子质量为158.03,其摩尔吸光 系数ε 545=2.2×103，在545mm波长下，用浓度为 0.02g/L的KMnO4溶液，以3.00cm比色皿测得的透光率应 为多少？ 答:∵A=ε cL, l=3.00,ε =2.2×103 c=0.02/158.03mol/L=1.27×10-4mol/L 代入上式得： A=2.2×103×1.27×10-4×3.00=0.838 透光率T与吸光度A的关系式： lgT=2-A ∴lgT=1.162 T=14.52% 透光率应为14.52%。16:08:134.用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定天然水中砷含量时， 发现光度计无法用参比溶液调至透光率为100%。为此，只好用此 参比液,其透光率为95%，在此情况下，测得一未知天然水样中砷 显色配合物的透光率为35.2%，那么，该天然水样中砷配合物的实 际透光率为多少？ 答:当以透光率95%作为100%调零时， 其吸光度为：A=2-lgT=2-lg95=2-1.98=0.02 测得的透光率35.2%，换算为吸光度为： A=2-lg35.2=2-1.55=0.450 因为是将吸光度0.02作为0点的，因此应为从测得的吸光度 中减去0.02，然后再换算为透光率2-lgT=0.43 lgT=2-0.43=1.57,T=37.15% 答：实际透光率为37.15%。 （由本题看出，透光率是没有加和性，必须将透光率换算为吸光度 后才能加减。）16:08:135.某显色配合物，测得其吸光度为A1，经第一次稀释后，测得 其吸光度为A2，再稀释一次后，测得吸光度为A3。已知A1A2=0.500,A2-A3=0.250，其透光率比值T2:T1和T3:T2各为多少？ 解：∵lgT1=2-A1,T1=102-A1 lgT2=2-A2,T2=102-A2 lgT3=2-A3,T3=102-A3 ∴T2:T1=102-A2/102-A1=10A1-A2 已知A1-A2=0.500则T2:T1=100.500=3.16 同理：T3:T2=102-A3/102-A2=10 A2-A3=100.250=1.78 答：透光率的比值为T2：T1=3.16,T3:T2=1.78。16:08:136.今有两种有色配合物M和N，已知其透光率的关系 为：lgTN-lgTM=1，求其吸光度的关系AN-AM=？ 解：利用透光率和吸光率的关系式计算 A=2-lgT AN=2-lgT AM=2-lgTM 则：AN-AM=2-lgTN-(2-lgTM)=2-lgTN-2+lgTM =-lgTN+lgTM=-(LgTN-lgTM) ∵lgTN-lgTM=1 ∴AN-AM=-1 也可用lgT=2-A计算，结果相同。 答：它们吸光度的关系是AN-AM=-116:08:137.某有色配合物相对分子质量为125，在波长480nm时ε =2500，一样品含该物约15%，试样溶解后稀释至 100ml,用1cm比色皿在分光光度计上测得吸光度 A=0.300，问应称取多少克？ 解：设取样xg c=(x×15%×1000）/（125×100）=0.012x A=ε ×c×L A=0.300 ε =2500 L=1 0.300=2500×（0.012x）×1 x=0.300/()g=0.01g 答：应称取样品0.01g。16:08:133.1 原子吸收法基本原理第三章 原子吸收光谱3.2 原子吸收光谱仪3.3 干扰及其抑制 3.4 操作条件选择与应用3.1 原子吸收法基本原理基本原理：利用物质的气态原子对特定波长的光的吸收来进行分析的方法。 原子吸收的过程: 当适当波长的光通过含有基态原子的蒸气时，基态原子就可以 吸收某些波长的光而从基态被激发到激发态，从而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。基态?第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 激发态?基态 吸收光谱 发射出一定频率的辐射。?产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱?16:08:13?谱线轮廓表征： 原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状 光谱吸收线。 实际上用特征吸收频率辐射光照射时，获得一峰 形吸收(具有一定宽度)。16:08:13?原子吸收光谱的测量： 某一频率的吸收不能 代表所有原子的总吸收， 因此要准确测定原子吸收 值，必须测定图中曲线和 横坐标轴所包围的总面积。 用积分吸收表示；由于积 分吸收测量的困难，通常 以测量峰值吸收代替测量 积分吸收. 钨丝灯光源和氘灯， 经分光后，光谱通带0.2 mm。而原子吸收线半宽度： 10-3mm。如图：16:08:13?峰值吸收与锐线光源： 峰值吸收测量的条件要求使用锐线 光源； 提供锐线光源的方法：空心阴极灯16:08:13? ?? ? ? ? ?定量关系：A=KcL A―吸光度 K―原子吸收系数 L―火焰吸收池的长度 c―样品中元素浓度 这是原子吸收光谱分析的定量基础，它表示吸光 度与样品中元素浓度成线性关系。16:08:13原子吸收光谱法和紫外可见分光光度法比 较：1.相似性： 都遵循朗伯比尔定律，仪器结构大致相同，都由四部分 组成。 2.差别性 分析方法 光源 吸收池 吸收状态 紫外可见 分光光度 法 原子吸收 光谱法连续谱线光源 钨灯、氘灯等 比色皿 溶液状态，分子吸收， 也称宽带吸收，带宽约 10nm或更宽 蒸汽状态，基态自由原 子吸收，也称窄带吸收， 带宽只有0.001-0.005nm锐线光源 高强度灯 空心阴极灯、 无极放电灯等原子化器16:08:133.2原子吸收光谱仪一.原子吸收光谱仪结构流程 原子吸收光谱仪由光源、原子化器、分光器、检测系统等几 部分组成。基本构造见图 ：16:08:13二. 仪器特点 1.特点 (1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与检测器之间 (3)原子化系统16:08:132.原子吸收中的原子发射现象在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，将再 跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原子发射。但返回释放出 的能量可能有多种形式，产生的辐射也不在一个方向上，但对测 量仍将产生一定干扰。 消除干扰的措施： 将发射的光调制成一定频率；检测器只接受该频率的光信号。 原子化过程发射的非调频干扰信号不被检测。16:08:13三、光源 1.作用 提供待测元素的特征光谱。获得 较高灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，背景低，低 于特征共振辐射强度的1%； （4）稳定性好，30分钟之内漂移 不超过1%；噪声小于0.1%； （5）使用寿命长。 2.空心阴极灯16:08:133.空心阴极灯的原理 用不同待测元素作阴极材料可制成相应空心阴极灯。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。 优缺点：（ 1 ）辐射光强度大，稳定， 谱线窄，灯容易更换。（ 2 ）每测一种元素需更换相 应的灯。16:08:13工作过程： 高压直流电（300V）---阴极电子---撞击隋性原子---电离 (二次电子维持放电)---正离子---轰击阴击---待测原子溅射---聚集空心阴极内被激发----待测元素特征共振发射线。16:08:13四、原子化系统1.作用 原子化器的功能是提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。16:08:132.原子化方法 火焰法：是原子光谱分析中最早使 用的原子化方法，至今仍在广泛地 被应用； 无火焰法：其中应用最广的是石墨 炉电热原子化法。16:08:1316:08:13试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等 过程产生大量基态原子。 火焰温度的选择： （a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量 采用低温火焰。 （b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多。 （c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气―乙 炔最高温度2600K能测35种元素。16:08:13?原子吸收测定中最常用的火焰是乙炔-空气火焰， 此外，应用较多的是氢-空气火焰和乙炔-氧化亚氮高温 火焰。?乙炔-空气火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，燃烧速度不是很大，温度足够高（约2300℃ ），对大多 数元素有足够的灵敏度。?氢-空气火焰是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔空气火焰高，但温度较低（约2050℃ ），优点是背景发 射较弱，透射性能好。?乙炔-氧化亚氮火焰的特点是火焰温度高（约 2955℃ ），而燃烧速度并不快，是目前应用较广泛的一 种高温火焰，用它可测定70多种元素。16:08:13?火焰类型：化学计量火焰：燃气与助燃气的比例与它们之间化学反应计量量相 近 。 温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。 富燃火焰：燃气量大于化学计量 还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。贫燃火焰：燃气量小于化学计量 火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。16:08:134.石墨炉原子化装置 （1）结构 管式石墨炉原子化器由加热电源、保护气控制系统和石墨管状炉组 成。 加热电源供给原子化器能量，电流通过石墨管产生高热高温，最高 温度可达到3000℃。保护气控制系统是控制保护气的，仪器启动，保护 气Ar流通，空烧完毕，切断Ar气流。外气路中的Ar气沿石墨管外壁流动， 以保护石墨管不被烧蚀，内气路中Ar气从管两端流向管中心，由管中心 孔流出，以有效地除去在干燥和灰化过程中产生的基体蒸气，同时保护 已原子化了的原子不再被氧化。在原子化段，停止通气，以延长原子在吸收区内的平均停留时间，避免对原子蒸气的稀释。16:08:13（2）原子化过程原子化过程分为干燥、灰化( 去除基体 ) 、原子化、净化( 去除残 渣) 四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。16:08:13（3）优缺点 ? 优点：试样原子化是在惰性气体保护下于 强还原性 介质内进行的，有利于氧化物分解和自由原子的生成。 原子化程度高，试样用量少（1～100μ L），可测固 体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g ? L-1。 ? 缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置 复杂。16:08:13五、单色器 1.作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。 2.组件：色散元件（棱镜、光栅），凹凸镜、狭缝等。 3.单色器性能参数 （1）线色散率（D） （2）分辨率 （3）通带宽度（W） 单色器放置在原子化器之后，以阻止来自原子化器内的所有不 需要的辐射进入检测器。 六、检测系统 主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。 1.检测器 将单色器分出的光信号转变成电信号。 2.放大器 将光电倍增管输出的弱信号，经电子线路进一步放大。 3.对数变换器 光强度与吸光度之间的转换。 4.显示、记录 原子吸收计算机工作站16:08:133.3 干扰及其抑制 原子吸收光谱分析中，干扰效应按其性质和产生的原因，可以分为四类：1、 物理干扰 2、 化学干扰 3、 电离干扰 4、 光谱干扰16:08:13一、物理干扰及抑制 试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效应，主要影 响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。 可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来抑制。 二、化学干扰及抑制 待测元素与其它组分间的化学作用，影响原子化效率。 1. 化学干扰的类型 （1）待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，致使参与吸收的基态原子减 少。 例：a、钴、硅、硼、钛在火焰中易生成难熔化合物。 b、硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。 （2）待测离子发生电离反应，生成离子，不产生吸收，总吸收强度减弱，电离电位 ≤6eV的元素易发生电离，火焰温度越高，干扰越严重。例：碱及碱土元素。 2.化学干扰的抑制 标液和试液中加入光谱化学缓冲剂来抑制。 （1）释放剂―与干扰元素生成更稳定化合物，释放。 例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。 （2）保护剂―与待测元素形成稳定的络合物，防止。 例：加EDTA生成EDTA-Ca，避免磷酸根与钙作用。 （3）饱和剂―加入足够的干扰元素，干扰稳定。 例：用N2O―C2H2火焰测钛时，在试样和标液中加入300mg?L-1以上的铝盐， 使铝对钛的干扰趋于稳定。 （4）电离缓冲剂―加入大量易电离的一种缓冲剂，抑制。 例：加入足量的铯盐，抑制K、Na的电离。16:08:13三、光谱干扰 光谱干扰包括谱线重叠、光谱通带内存在非吸收线、原子 化池内的直流发射、分子吸收、光散射等。 1. 非吸收线干扰 （前三种干扰，当采用锐线光源和交流调制技 术时，一般可以不予考虑） 待测元素的共振线与干扰物质谱线分离不完全，这类干扰主 要来自光源和原子化装置，主要有以下几种： （1）在分析线附近有单色器不能分离的待测元素邻近线 可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。 （2）空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射 换用纯度较高的单元素灯减小干扰。 （3）灯的辐射中有连续背景辐射 用较小通带或更换灯。2 （ （16:08:131 2. 背 景 干 扰 ） 分 子 吸 ） 背 景 干及 收 扰校 与 校正 光 正方 散 方法 射 法3.4 操作条件选择与应用一、测定条件的选择 1．分析线一般选待测元素的共振线作为分析线，测定高含量元素时，可以选用灵敏度 较低的非共振吸收线为分析线。As、Se等共振吸收线位于200nm以下的远紫外区 ，火焰组分对其有明显吸收，故用火焰原子吸收法测定这些元素时，不宜选用共 振吸收线为分析线。 2．通带（可调节狭缝宽度改变）无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带，反之（如测过渡及 稀土金属），宜选较小通带。 狭缝宽度影响光谱通带宽度与检测器接受的能量。原子吸收光谱分析中 ，光谱重叠干扰的几率小，可以允许使用较宽的狭缝。调节不同的狭缝宽度，测 定吸光度随狭缝宽度而变化，当有其它的谱线或非吸收光进入光谱通带内，吸 光度将立即减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度，即为应选取的合适的狭 缝宽度。16:08:133．空心阴极灯电流 在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较 低的电流。 空心阴极灯一般需要预热10-30min才能达到稳定输出。 灯电流过小，放电不稳定,故光谱输出不稳定，且光谱 输出强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏 度下降，校正曲线弯曲，灯寿命缩短。 通常以空心阴极灯上标明的最大电流的一半至三分之二 作为工作电流。在具体的分析场合，最适宜的工作电 流由实验确定。 4. 进样量选择 进样量过小，吸收信号弱，不便于测量；进样量过 大，在火焰原子化法中，对火焰产生冷却效应，在石 墨炉原子化法中，会增加除残的困难。 在实际工作中，应测定吸光度随进样量的变化，达到最 满意的吸光度的进样量，即为应选择的进样量。16:08:135.原子化条件的选择 （1）火焰类型和特性：在火焰原子化法中，火焰类型和特性是影响 原子化效率的主要因素。 对低、中温元素，使用空气-乙炔火焰；对高温元素，宜采用氧化亚氮-乙炔高温火焰；对分析线位于短波区（200nm以下）的元素，使用空气-氢火焰是合 适的。对于确定类型的火焰，稍富燃的火焰(燃气量大于化学计量)是有利的。 对氧化物不十分稳定的元素如Cu、Mg、Fe、Co、Ni等，用化学计量火焰（燃气与助燃气的比例与它们之间化学反应计量量相近）或贫燃火焰（燃气量小于化学计量）也是可以的。 为了获得所需特性的火焰，需要调节燃气与助燃气的比例。16:08:13（2）燃烧器的高度选择： 调节观测高度 （燃烧器高度），可使 元素通过由原子浓度最 大的火焰区，灵敏度高， 观测稳定性好。 在火焰区内，自 由原子的空间分布是不 均匀，且随火焰条件而 改变，因此，应调节燃 烧器的高度，以使来自 空心阴极灯的光束从自 由原子浓度最大的火焰 区域通过，以期获得高 的灵敏度。?16:08:13（3）程序升温的条件选择： 在石墨炉原子化法中，合理选择干燥、灰化、 原子化及除残温度与时间是十分重要的。 干燥应在稍低于溶剂沸点的温度下进行，以 防止试液飞溅。 灰化的目的是除去基体和局外组分，在保证 被测元素没有损失的前提下应尽可能使用较高的灰化 温度。 原子化温度的选择原则是，选用达到最大吸 收信号的最低温度作为原子化温度。 原子化时间的选择，应以保证完全原子化为 准。原子化阶段停止通保护气，以延长自由原子在石 墨炉内的平均停留时间。 除残温度应高于原子化温度,除残的目的是为了消 除残留物产生的记忆效应。16:08:13二、定量分析方法 1.标准曲线法 配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次 分析，将获得的吸光度A数据对应于浓度作标准曲线， 在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上 查出对应的浓度值。 或由标准试样数据获得线性方程，将测定试样的 吸光度A数据带入计算。 注意在高浓度时，标准曲线易发生弯曲，压力变 宽影响所致。16:08:132.标准加入法取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的待测物的 标准溶液（c0），定容后浓度依次为： cX ，cX +cO ，cX +2c0 ，cX + 3c0 ，cX +4c0 ?? 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4??。 以A对浓度c做图得一直线， 图中cX点即待测溶液浓度。 该法可消除基体干扰，不能消除背景干扰。16:08:13三、应用 应用广泛的微量金属元素的 首选测定方法(非金属元素可采 用间接法测量)。 (1)头发中微量元素的测定―微 量元素与健康关系。 (2)水中微量元素的测定―环境 中重金属污染分布规律。 (3)水果、蔬菜中微量元素的测 定。 (4) 矿物、合金及各种材料中微 量元素的测定。 (5) 各种生物试样中微量元素测 定。16:08:1316:08:13}