无机及分析化学 (黄蔷蕾 呼世斌 著) 中国农业出版社 课后答案 第十一章 吸光光度分析法

第十一章吸光光度分析法本章要求1、掌握吸光光度法的基本原理及朗伯比尔定律；2、了解分光光度计的基本构造及功能；3、了解显色反应及条件选择、仪器测量误差及条件选择；了解分光光度法的应用。

基本内容如果将各种波长的单色光依次通过一定浓度的某一溶液，测定该溶液对各种单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可以得到一条曲线，该曲线称为光吸收曲线或吸收光谱曲线。

光吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用λ最大或λmax表示。

4、光吸收的基本定律⑴朗伯—比尔定律透过光的强度It 与入射光的强度I之比为透光率（也称透光度、透射比），用T表示：T=IIt吸光度A与透光率T的关系为：A =lgT 1= –lg T =lg tI I 0溶液的透光率越小，吸光度越大，表明溶液对光的吸收越强；相反溶液的透光率越大，吸光度越小，表明溶液对光的吸收越弱。

光的吸收定律：朗伯—比尔定律，其数学表达式为：A =Kbc式中K 值随浓度c ，液层厚度b 所取单位的不同而不同。

当浓度以g •L -1表示，液层厚度用cm 表示时，则常数K 用a 表示，a 称为吸光系数，其单位为L •g -1•cm -1。

此时朗伯—比尔定律表示为：A =abc当浓度以mol •L -1表示，液层厚度用cm 表示时，则常数K 用ε表示，ε称为摩尔吸光系数，其单位为L •mol -1•cm -1。

此时朗伯—比尔定律表示为：A =εbc （12–7）摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1moL •L –1、光程（液层厚度）为1cm 溶液的吸光度。

ε是吸光物质在特定波长下的特征常数，它与入射光波长、溶液的性质以及温度等因素有关，而与溶液的浓度及液层厚度无关，ε值愈大，表明物质对此波长光的吸收程度愈强，显色反应的灵敏度愈高。

一般认为，ε＜104属低灵敏度，104＜ε＜5×104属中等灵敏度，ε＞5×104属高灵敏度。

在实际分析中，为了提高灵敏度常选择ε值较大的有色化合物为待测物质，通常选择有最大ε值的光波max λ作为入射光。

⑵标准曲线的绘制及其应用绘制标准曲线的具体方法为：在选定的实验条件下分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，这一直线称为标准曲线或工作曲线。

在同样条件下，测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的待测物质的含量，这种定量分析的方法称为标准曲线法。

⑶引起偏离朗伯—比尔定律的原因一般情况下，标准曲线是一条通过坐标原点的直线。

但实际工作中，特别是浓度较高时，常出现标准曲线偏离线性的现象，这种现象称为偏离朗伯—比尔定律。

其具体原因：非单色光引起的偏离和由于溶液本身的物理和化学因素引起的偏离（包括：介质不均匀引起的偏离、高浓度引起的偏差、反应条件变化引起的偏差）。

5、吸光光度法吸光光度法包括目视比色法，光电比色法和分光光度法。

分光光度法是目前应用最广泛的分析方法，其主要特点如下：⑴准确度高。

⑵利用物质吸光度的加和性，可以同时测定溶液中两种或两种以上的共存组分。

⑶分光光度法有紫外分光光度法、可见分光光度法和红外分光光度法之分，不但可以进行定量分析还可以进行物质结构分析。

6、吸光光度法的应用⑴定量分析单组分物质的定量分析常采用：标准曲线法、标准比较法。

A b a +1λ=εa 1λbc a +εb 1λbc b A b a +2λ=εa 2λbc a +εb2λbc b ⑵配合物组成的测定：物质的量比法、连续变化法。

思考题与习题11—1什么是吸收曲线？怎样根据吸收曲线去选择合适的定量测定波长?答：选定某物质一定浓度的溶液，在不同波长的单色光入射时，测得其吸光度。

扣除了溶剂得吸光度（空白），以入射光得波长为横坐标，溶液的吸光度为纵坐标作图，得到一条曲线，称为该物质的吸收曲线或吸收光谱。

吸收曲线描述了物质对不同波长的光的吸收能力，吸光度最大的光的波长为最大吸收波长。

11—2试述分光光度法的优点。

答：1.准确度高。

利用分光光度法测定，可以得到纯度较高的单色光，使偏离朗伯—比尔定律的现象大为减少，标准曲线的线性范围更宽，分析结果的准确度更高。

2.利用物质吸光度的加和性，可以同时测定溶液中两种或两种以上的共存组分。

11—3答：11—411—5答：的刻度是均一般大A d A cc b T T T A A A ∆=∆∆∆εlg 434.0＝若透光率刻度的读数的绝对误差为∆T =1%，用不同的T 代入上式，可得相应浓度测量的相对误差∆c /c ，作P318图。

当透光率T 很大或很小时，浓度测定的相对误差均较大。

当T =36.8%或A ＝0.4343时，测定的相对误差较小。

当A ＝0.2～0.8或T =15%～65％时，测定结果的相对误差小于4％，满足一般测定要求。

11—6如何消除由于试剂和溶剂产生的吸光度?答：参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶液选得不适当，则对测量读数准确度的影响较大。

选择的办法是：（1）当试样、试剂、显色剂均无色时，可用蒸馏水作参比液。

（2）试剂和显色剂均无色时，而样品溶液中其他离子有色时，应采用不加显色剂的样品溶液作参比液。

（试样空白）（3）试样无色，试剂和显色剂有颜色时，采用不加试样的空白溶液作参比。

（试剂空白）（4）当试样、试剂、显色剂均有色时，可将一份试样加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，然后把显色剂、试剂均按操作手续加入，以此做参比溶液，这样可以消除一些共存组分的干扰。

(褪色空白)此外，对于比色皿的厚度、透光率、仪器波长，读数刻度等应进行校正，对比色皿放置位置、光电池的灵敏度等也应注意检查。

11—7确定一种新的吸光分析方法，应该从哪几个方面去确定分析条件?答：1.被测物质与显色剂定量反应；2.显色剂只选择和被测物质发生反应；3.灵敏度要高,也就是显色物质的最大吸收波长处的吸光能力要强；4.显色反应生成的物质稳定性要高。

11—8为什么要使用标准溶液？什么是标准曲线法?答：使用标准溶液：浓度准确，不含杂质，所测数据准确。

在选定的实验条件下分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，这一直线称为标准曲线或工作曲线。

在同样条件下，测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的待测物质的含量，这种定量分析的方法称为标准曲线法。

11—9如何利用分光光度法来测定混合物中的各组分?答：混合物中的两种物质的吸收峰相互不重叠，可以通过分别选择测定波长的方法进行不分离测定。

有些双组分混合物中的物质的吸收峰有明显的重叠，由于有相互干扰，所以不能用前述方法当作单组分体系处理，否则会引起较大的误差。

根据吸光度加和性原理：混合物的总吸光度为各个组分的吸光度之和，分别在各组分最大吸收吸收峰的波长测定，列出联立方程，解出各组分浓度。

对含有多个组分的体系也可以用此法进行测定。

所选的测定波长数与组分数相同，也与联立方程组中的方程数相同。

在测定了各波长下各标准溶液的吸光度和混合溶液的吸光度后，即可用联立方程组计算，求得各组分的含量。

11—10将下列吸光度值换算为透光率：(1)0.01(2)0.05(3)0.30(4)1.00(5)1.70解：A＝lgT1＝－lg T (1)97.7%(2)89.1%(3)50.1%(4)10.0%(5)2.0%11—11将下列透光率换算成吸光度：(1)5.0％(2)10.0％(3)75.0％(4)90.0％(5)99.0％解：A＝lg T1＝－lg T (1)1.30(2)0.05(3)0.30(4)1.00(5)1.7011—12质量分数为0.002％的KMnO溶液在3.0cm的吸收池中的透光率为22％，若将溶液稀释一4倍后，该溶液在1.0cm的吸收池的透光率为多少?)解：质量分数为0.002％，则摩尔浓度c＝2.0×10－3/M(KMnO4根据－lg T＝κb c得－lg0.22＝κ×3×c－lg T＝κ×1×0.5cT＝77.6％11—13用丁二酮肟光度法测定镍，若显色后有色物质的浓度为1.7×10－5mol·L－1，用2.0cm的吸收池在470nm波长处测得透光率为30.0％，计算此有色物质存该波长下的摩尔吸收系数。

解：根据公式：－lg T＝κb c得－lg0.30＝κ×2×1.7×10－5κ＝1.54×104L·mol－1·cm－111—14欲使某样品溶液的吸光度在0.2～0.8之间，若吸光物质的摩尔吸收系数为5.0×105cm－1·L·mol－1，则样品溶液的浓度范围为多少?(吸收池b＝1cm)解：根据公式A＝κb c得0.2＝5.0×105×1×c c＝4.0×10－7mol·L－10.8＝5.0×105×1×c c＝1.6×10－6mol·L－1则样品溶液的浓度范围为4.0×10－7mol·L－1～1.6×10－6mol·L－1。

11—15称取1.0000g土壤，经消解处理后制成100.00mL溶液。

吸取该溶液10.00mL，同时取4.00mL 浓度为10.0μg·L－1的磷标准溶液分别于两个50.00mL容量瓶中显色、定容。

用1cm吸收池测得标准溶液的吸光度为0.260．土壤试液的吸光度为0.362、计算土样中磷的质量分数。

解：根据公式A＝κb c得0.260＝κ×1×10（1）0.362＝κ×1×c（2）C＝13.9231μg·L－1则样品溶液的浓度为：（10×13.9231×10－6×32.0）×100/1.0000＝0.446％11—16用邻二氮菲显色法测定Fe，称取试样0.5000g，处理显色后，在510nm处测得吸光度为0.430，若将溶液稀释1倍后．其透光率为多少？解：根据公式：A＝κb c，A＝－lg T得0.430＝κ×b×c－lg T＝κ×b×0.5×cT＝61.0％11—17两份不同浓度的同一有色配合物的溶液，在同样的吸收池中测得某一波长下的透光率分别为65.0％和41.8％。

求两份溶液的吸光度。

若第一份溶液的浓度为6.5×10－4mol·L－1，求第二份溶液的浓度。