比色分析法【上课教学】

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1、第八章第八章 比色分析法比色分析法第一节第一节 概论概论 一、一、定义：通过有色物质溶液颜色的深浅来测定物质含量的分析方法称为比色分析法。 二、比色分析法的特点： 1.灵敏度高：达0.001%。 2.结果准确度高：目视比色法的相对误差5%10%，而分光光度法的相对误差2%5%。 3.操作简便、测定迅速。 三、适用范围：有色物质或能转变为有色物质的物质。 四、类型：目视比色分析法、光电比色法 (又称为分光光度法，分为可见分光光度法和紫外分光光度法)第二节第二节 分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理 1. 光的基本性质：一、光的性质和有色物质对光的吸收： 1上课材料 紫外 紫 蓝 青 绿 黄

2、橙 红 红外 400 450 480 500 560 600 650 750 800（nm） （可见光的颜色与波长） (2)光的基本性质：波动性、振动性，即波粒二向性。波动性：粒子性： (1)光的分类：按波长大小分 (3)光的颜色：不同波长光线具有不同的颜色。其中可见光由红色、橙色、黄色、绿色、青色、青蓝色、蓝色和紫色的光线组成。射线 X 射线紫外光可见光红外光微波无线电波 2. 复合光和单色光：复合光和单色光： （1）复合光：不同波长的单色光按一定的比例混合而成的光。例如：白光 （可见光） max =400760nm 2上课材料 （2）单色光：只有一种波长的光。3光的选择性吸收: 互补光对应

3、的颜色互补色 （3）互补光：适当波长(颜色)的单色光按一定强度比例混合白光。白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝 当一定光源所产生的电磁波通过某一溶液时，其中一部分频率的辐射能被溶液介质吸收质点由基态激发态(激发态不稳定)基态能量(以光线的形式放出)，能量大小不同，释放的光线的颜色也不同。 由于不同物质，其结构不同、能级不同，故吸收的光线也不同。 结论：结论：物质对光有选择性吸收。 4吸收曲线：以波长()为横坐标，以溶液对光的吸收程度()为纵坐标吸收曲线max(吸收峰)3上课材料二、光吸收的基本定律朗伯-比尔定律：1透光率和吸光度：当一束平行的单色光通过有色溶液时：入射光强度(IO)

4、一部分反射(Ir) 一部分透过(It)一部分吸收(Ia)则： I0 = IaIrIt I0 = IaIt 比色皿的质材、厚度相同。可略去反射部分。 透射光强度It与入射光强度IO之比，称为透光度或透光率，用T表示。溶液的T愈大，表示溶液对光的吸收愈少；反之亦然。2朗伯-比尔定律：4上课材料 从水库取一瓶水，看其颜色与水库中的颜色有什么区别？ 原因何在？ 是因为瓶子的厚度远远没有水库的深度大，光线照射后，被吸收的光线量远远没有水库吸收的光线量多，那么剩余的互补光也没有水库中剩余互补光多，故其颜色也就越深。 结论：瓶中的颜色浅、水库中的颜色深。 结论：溶液的厚度越大，其颜色越深。 将瓶中的水取一半

5、，加蒸馏水稀释一倍，再观察其颜色，又有什么现象？ 结论：稀释后溶液颜色变浅。即溶液浓度越大，其颜色越深。 因此，溶液的颜色与溶液的浓度和溶液的厚度乘积成正比。 则有色溶液的吸光度与溶液的浓度和溶液的厚度乘积成正比。这个规律称为朗伯-比耳定律。 其数学表达式为：A=kbC k是吸光系数，它随入射光的波长、有色物质的性质和溶液的温度而变化。 5上课材料 当溶液的浓度为1mol/L、厚度为1cm时，在一定温度和波长下测得的吸光度称为该物质的摩尔吸光系数。用表示。 其数学表达式变为： A=bC 的意义：反映有色物质对光线的吸收能力大小，即测定该有色物质的灵敏度。三、偏离朗伯-比耳定律的因素： 1.单色

6、光不纯引起的偏离； 2.有色溶液本身引起的偏离。如其中的有色物质的溶解性太少而呈现固体(介质不均匀)，或者是有色物质易于分解(化学反应)、存在形式发生变化等。 因此使用朗伯-比耳定律公式时，最好是真正的单色光，且有色物质要稳定，浓度还要适中(不能过高或过低) 。CA标准工作曲线图标准工作曲线图正误差正误差负误差负误差6上课材料 3生成物恒定。是指生成的有色物质的化学性质稳定。 4生成的有色物颜色与加入的物质(称为显色剂)颜色对比度大，即显色化合物 显色剂 = 60nm 。三、显色反应条件的选择： 1.显色剂的用量； 2. 溶液的酸度大小； 3.显色的温度； 4.显色的时间； 5.溶剂的种类；

7、6.干扰物质。 第三节第三节 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 一、显色反应的定义：将被测物质转变为有色物质的化学反应。二、显色反应的条件： 1灵敏度高。要求104105 2选择性好。是指其他物质不会和与被测物质反应的物质作用呈现类似的颜色，即吸收峰相差较远 。7上课材料第四节第四节 测量条件的选择测量条件的选择一、入射光波长的选择：四、显色剂： 1.无机显色剂 ：如硫氰酸根、钼酸根等。 目前应用较多的是三元配合物和四元配合物，其中四元配合物是加入了一种表面活性剂，其实质是增大有色物质的溶解性。主要的表面活性剂有：氯(溴)化十六烷基吡啶、溴化三甲基十六烷基铵、十二烷基苯磺酸钠、

8、十二烷基硫酸钠、吐温-80、OP、Triton-100等。五、三元配合物：即由一种金属离子与两种配位体形成的配合物，常见的混配物、缔合物和胶束配合物。 2.有机显色剂：偶氮类、三苯甲烷类、磺基水杨酸、丁二酮肟、邻二氮菲、二苯硫腙等。 应为最大吸收峰的波长，才能保证测定的灵敏度和准确度。A128上课材料三、吸光度范围的选择：T=0.368、 A=0.434， 测量的相对误差最小 T=1565 A0.20.8 时测量的相对误差2% 控制方法：(1)计算并且控制试样的称出量，含量高少取样或稀释 含量低多取样或萃取富集 (2)如果溶液已显色，则可通过改变比色皿的厚度来调节吸光度的大小。 二、参比溶液的

9、选择： 在测量吸光度时，利用参比溶液来调节仪器的零点及T = 100，可以消除由于比色皿、溶剂及试剂对人射光的反射和吸收带来的误差。 1.当试液及显色剂均无色时用蒸馏水； 2.当显色剂无色时，待测试液中存在其他有色离子用不加显色剂的试液； 3.如显色剂和试液均有色试剂空白(不加试样)。 9上课材料 (一) 定义：通过眼睛比较有色溶液和标准有色溶液的颜色深浅来确定被测物质含量的方法称为目视比色法 。 (二)特点： 1仪器简单，耗费低； 2操作简便迅速； (三)操作方法： 1标准系列法：即做成一系列的不同浓度的标准有色溶液，用被测物显色的颜色与之比较得出其含量的方法。 具体操作：取至少6支相同规格

10、的比色管或容量瓶，向其中加入不同体积(由小到大)的同一种标准溶液，向另一支比色管中加入被测溶液；再向以上比色管中加入相同的显色试剂，加蒸馏水至刻线，混匀，放置一段时间后，用眼睛从上往下比较有色溶液颜色介于哪两支标准管的颜色之间。则其中的有色物质浓度为标准管中有色物质浓度的平均值。一、目视比色法 ： 3可在日光或白光 (即复合光)下进行。第五节第五节第五节第五节 目视比色与分光光度法目视比色与分光光度法目视比色与分光光度法目视比色与分光光度法10上课材料 计算公式： 2吸出法：即配制一个标准有色溶液，将被测物显色后与之比较，然后吸出颜色深的一种至两个颜色相同来得出其含量的方法。 具体操作：取1支

11、比色管，向其中加入一定体积的标准溶液，向另一支同规格比色管中加入被测溶液；再向两支比色管中加入相同的显色试剂，加蒸馏水至刻线，混匀，放置一段时间，用眼睛从上往下比较颜色，用移液管吸出一部分颜色深的比色管中的溶液至两支比色管的颜色相同，记录吸出的体积(不能超总体积的一半)。 计算公式：11上课材料 3稀释法：即用一支比色管配制一个标准有色溶液，用两支比色管分别装被测溶液和不含被测物溶液显色后，用被测管与标准管比较，然后吸取第三支比色管中溶液加入到颜色深的一支比色管中至两个颜色相同来得出其含量的方法。 具体操作：取1支比色管，向其中加入一定体积的标准溶液，向另两支同规格比色管中分别加入被测溶液和蒸

12、馏水；再向三支比色管中加入相同的显色试剂，加蒸馏水至刻线，混匀，放置一段时间后，用眼睛从上往下比较颜色，用移液管吸出用蒸馏水和显色剂的比色管中的溶液到颜色深的比色管中，从侧面观察至两支比色管的颜色相同，记录加入的体积。 计算公式：12上课材料 4滴定法：将被测溶液显色定容后，向另一支比色管中加入一定量试剂和蒸馏水，再用标准有色溶液滴定至两个比色管颜色相同来得出其含量的方法。 具体操作：取1支比色管，向其中加入经处理的被测溶液和显色剂，显后一段时间后，加蒸馏水至刻线，混匀，再用另一支比色管中加入一定量试剂和蒸馏水，再用标准有色溶液滴定，边滴边用眼睛从上往下比较颜色，滴至两支比色管的颜色相同，记录

13、滴加的体积。 计算公式： (一) 定义：通过分光光度计测定显色的吸光度大小来确定被测物质含量的方法称为分光光度法 。 (二)特点： 1仪器昂贵，耗费高； 2操作繁琐，耗时长； 3准确性比目视比色法高。二、分光光度法 ：13上课材料 (三)基本原理：利用入射光线与穿透光线对光电池作用产生的电流的大小来测定有色溶液的颜色深浅，从而测定物质的含量。 (四)主要部件：主要部件：五个单元组成光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器样品池样品池样品池样品池检测器检测器检测器检测器记录装置记录装置记录装置记录装置 (五)光电池： 有光源(碘钨灯)、单色器(棱镜式、光栅式)、反光镜、稳压器、转盘、比色杯架、光

14、量调节器、硒光电池、放大器、微电流计等组成。14上课材料一、工作曲线法或标准曲线法：即通过测定不同浓度标准溶液配制的标准有色溶液的吸光度，再用浓度与吸光度作图，最后测定出被溶液的吸光度在标准曲线上查出其浓度。适用于单组分的测定。二、比较法：按吸出法的配制出有色溶液，分别测出标准管和被测管的吸光度，用下面公式计算。适用于单组分的测定。第六节第六节 吸光光度法的应用吸光光度法的应用三、示差法：它是测定高含量组分常用的方法。即配制与被测物浓度略低的标准有色溶液，用该标准有色溶液调节分光光度计的零点，再测被测溶液显色后的有色溶液吸光度A，用朗伯-比耳定律计算出C，则被测物浓度C被测=C标+ C。四、双

15、波长法：适用于多组分的同时测定 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。15上课材料 若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。 A1= a1bCab1bCb A2= a2bCab2bCb 16上课材料1、目视比色法有哪些操作方法？ 目视比色法操作方法有：标准系列法、吸出法、稀释法、滴定法 。2、分光光度计的主要部件有哪些？ 分光光度计的主要部件有：光源单色器样品池、记录装置、检测器。3、称取0.500g钢样， 显色反应应具备灵敏度高、选择性好、生成物恒定、生成的有色物颜色与称为显色剂颜色对比度大等条件； 应从显色剂的用量、溶液的酸度大小、显色的温度、显色的时间、溶剂的种类、干扰物质等方面控制。17上课材料 本章的作业： 1、为什么物质对光线具有选择性吸收？ 2、摩尔吸光系数的意义是什么？它受哪些因素的影响？ 3、显色反应应具备哪些条件？应从哪些方面控制其条件？ 4、目视比色法有哪些操作方法? 5、分光光度计的主要部件有哪些？18上课材料