第二章 比色分析与分光光度分析
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比色分析技术分光光度法是利用单色器(主要是棱镜)获得单色光来测定物质对光吸收能力的方法。
物质对不同波长的光波具有选择吸收的特性,分光光度法就是基于物质的这种特性而建立起来的分析方法,它是光谱分析技术中最基本和最常用的方法,因其具有灵敏、准确、快速、简便、选择性好等特点而被广泛应用。
一、比色分析的基本原理比色分析技术是利用物质对光的吸收作用来对物质进行定性或定量分析的技术。
分光光度法是光谱分析技术中最常用的一种,应用最多的是紫外 - 可见光分光光度法。
(一)吸光度与透光度当一束光线通过均匀、透明的溶液时可出现三种情况:一部分光被散射,一部分光被吸收,另有一部分光透过溶液。
设入射光强度为I 0 ,透射光强度为I ,I 和I 0 的比值称为透光度( transmittance ,T ),即T =,其数值小于 1 。
T 与 100 的乘积称为百分透光度,以 %T 表示。
透光度的负对数称为吸光度 (absorbance , A) 。
其表达式为:A =-LgT =-Lg =Lg(二) Lambert-Beer 定律Lambert-Beer 定律指出当一束单色的辐射能通过介质或溶液后,有一部分被吸收,其辐射能的吸收与溶液中吸收物质的浓度和溶液厚度的乘积成正比。
Lambert-Beer 定律适用于可见光、紫外光、红外光和均匀非散射的液体。
Lambert-Beer 定律是描述溶液吸光度同溶液浓度和溶液液层厚度之间关系的基本定律,该定律是分光分析的理论基础。
其表达式为:A =KLC式中,A ——吸光度;K ——吸光系数;L ——溶液厚度,称为光径;C ——溶液浓度。
根据 Lambert-Beer 定律,当液层厚度单位为 cm ,浓度单位为 mol/L 时,吸光系数K 称为摩尔吸光系数(ε)。
ε的意义是:当液层厚度为 l cm ,物质浓度为 l mol/L 时,在特定波长下的吸光度值。
ε是物质的特征性常数。
在一定条件(入射光波长、温度等)下,特定物质的ε不变,这是分光光度法对物质进行定性的基础。
1、几个概念:分光光度法在分光光度计中,将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时,便可得到与众不同波长相对应的吸收强度。
如以波长(λ)为横坐标,吸收强度(A)为纵坐标,就可绘出该物质的吸收光谱曲线。
利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法,称为分光光度法,也称为吸收光谱法。
用紫外光源测定无色物质的方法,称为紫外分光光度法;用可见光光源测定有色物质的方法,称为可见光光度法。
它们与比色法一样,都以Beer-Lambert定律为基础。
上述的紫外光区与可见光区是常用的。
但分光光度法的应用光区包括紫外光区,可见光区,红外光区。
比色法colorimetry以可见光作光源,比较溶液颜色深浅度以测定所含有色物质浓度的方法。
以生成有色化合物的显色反应为基础,通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。
比色法作为一种定量分析的方法,开始于19世纪30~40年代。
比色分析对显色反应的基本要求是:反应应具有较高的灵敏度和选择性,反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定,它和显色剂的颜色差别较大。
选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件,是比色分析的关键。
常用的比色法有两种:目视比色法和光电比色法,两种方法都是以朗伯-比尔定律(A=εbc)为基础。
常用的目视比色法是标准系列法,即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中,先按分析步骤显色,配成颜色逐渐递变的标准色阶。
试样溶液也在完全相同条件下显色,和标准色阶作比较,目视找出色泽最相近的那一份标准,由其中所含标准溶液的量,计算确定试样中待测组分的含量。
光电比色法是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度,将吸光度对浓度作图,绘制工作曲线,然后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。
与目视比色法相比,光电比色法消除了主观误差,提高了测量准确度,而且可以通过选择滤光片来消除干扰,从而提高了选择性。
但光电比色计采用钨灯光源和滤光片,只适用于可见光谱区和只能得到一定波长范围的复合光,而不是单色光束,还有其他一些局限,使它无论在测量的准确度、灵敏度和应用范围上都不如紫外-可见分光光度计。
分光光度比色法的原理
一、物质对光的吸收
分光光度比色法的基础是物质对光的吸收。
当光线穿过物质时,物质会吸收特定波长的光线,导致光的强度减弱。
物质对光的吸收程度与物质的浓度成正比,这是分光光度法进行定量分析的基础。
二、光的色散
光的色散是指光线通过棱镜或光栅等光学元件时,被分解成不同波长的光谱。
通过色散,我们可以将一束白光分解成不同颜色的光谱。
分光光度计利用这个原理,将物质吸收的光线分解成特定波长的光谱,从而确定物质对哪些波长的光线有吸收。
三、比色测定
比色测定是指在特定波长下测量物质对光的吸收程度。
通常,我们将待测物质与已知浓度的标准物质在相同条件下进行比色测定,然后根据标准曲线的斜率和截距计算出待测物质的浓度。
比色测定是分光光度比色法的重要步骤,通过它可以对物质进行定量分析。
四、定量分析
通过比色测定得到的数据,我们可以计算出待测物质的浓度。
在分光光度比色法中,我们通常使用标准曲线法或标准加入法来进行定量分析。
标准曲线法是通过绘制标准物质浓度与吸光度的关系曲线,然后根据待测物质的吸光度在曲线上找到对应的浓度。
标准加入法则是将已知浓度的标准物质加入待测样品中,然后根据吸光度的变化计算待测物质的浓度。
总之,分光光度比色法的原理主要包括物质对光的吸收、光的色散、比色测定和定量分析等方面。
通过这些原理的应用,我们可以快速、准确地测定物质的浓度,广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
目视比色法和分光光度法的分析和比较2015年12月5日龙浪李珂璇王宇鑫李嘉浩程卫东王佳佳临床医学院指导教师:徐尧一、摘要本讨论报告通过分析和比较目视比色法和分光光度法两种比色法的主要优缺点,即目视比色法操作简便但精度较低,分光光度法精确度较高但对溶液的性质要求较高;并且结合实例说明两种比色法各自的适用范围和浓度限制,即两种比色方法分别在光的波长、物质的组分、以及对朗伯-比尔定律的符合情况上有不同的适用范围,并给出了适用的吸光度范围(0.2-0.8)和浓度范围。
由此针对不同情况给出了不同的选择方案。
这对实际的研究和生产生活具有指导性的意义。
二、前言在确定有色溶液待测组分含量时,常常可以通过比较和测量溶液的颜色来进行,这种方法叫做比色法。
早在19世纪30-40年代,比色法就开始作为一种定量分析的方法被应用到研究和生产中。
常用的比色法有目视比色法和分光光度法两种,其中前者主要通过眼睛观察得出结论,后者借助光电比色计进行。
由于这两种比色方法的实际应用非常广泛,因此分析和比较两种方法对于方法的优化显得尤为重要。
三、内容(一)两种比色方法优缺点比较1.目视比色法1)优点(1)比色时操作简便,成本较低相比分光光度法,目视比色法不需要动用分光光度计,只需要几个比色管便可以完成测定,因此显得仪器设备简单,操作简便,使用成本低。
同时节省了电能,有利于能源的节约和保护。
在分析大批试样时,其优势就显得更加明显,大大节省了人力、物力、财力以及测定消耗时间。
在本实验中,我们仅需配置5个标准溶液,便可直接在比色管架上进行比较,与分光光度法中所需的多次清洗比色皿的操作要求相比比较简易。
(2)适用范围较广,可用于不严格符合Lambert-Beer定律的情况目视比色法是通过比较通过光的强度来测定组分含量,可以在白光下进行[2],因此对于有些不严格符合Lambert-Beer定律的显色反应也是适用的。
例如在用碘量比色法测定油脂中过氧化值时,碘和淀粉反应的特征蓝色只有在含碘量在2~10μg[6]时才较为严格地符合Lambert-Beer定律,因此只要反应产生的碘稍稍过量或不足,使用分光光度法测定就会产生较大误差,只能使用目视光度法。
分析比较目视比色法和分光光度法目视比色法和分光光度法都是常见的实验室酸碱测定方法之一,它们具有易操作、灵敏度高、设备简单等特点,因此普遍应用于药物和食品分析领域。
两种方法各有特点及使用区别,本文将分析比较这两种方法的不同点,为两种方法的运用提供参考。
首先,来自于二者的原理:目视比色法基于酸碱指示剂的色谱变化来合成检测酸碱度。
大多数指示剂在某一范围酸碱度值内变化色谱来表示酸碱度,由此可更直观地检测溶液的酸碱程度。
而分光光度法是认为根据不同浓度环境下有机物的光谱吸收特性,针对影响酸碱度溶液的组分,把其选定最佳紫外光谱吸收波数,结合特定的酸碱指示剂检测溶液的PH 值。
因此可以认为,目视比色法的原理是根据酸碱指出剂色谱的变化,而分光光度法是借助特定指示剂测量溶液的吸光度以及紫外吸收特性。
其次,从实际操作上来看,有些明显的区别。
使用目视比色法时,首先需要准备一些酸碱指示剂悬浮液,然后在标准玻璃比色杯内量取被检测溶液,并加入适量的指示剂,当被检测溶液与指示剂混合时,即可出现典型的比色条带,通过比较比色条带的色彩深浅,即可间接的推测出溶液的酸碱度范围。
而使用分光光度法时,首先需将酸碱指示剂浓度稳定后,再添加相应溶液,通过溶液中有机物紫外吸收比对着色体紫外吸收光谱特征,然后通过取舍紫外吸收光谱仪湿润以及滨值,来计算溶液的酸碱度。
最后,在结果稳定性方面,基于以上介绍可得知,目视比色法更加依赖于操作者的经验以及眼力,若不加以严格控制,操作者看到的酸碱度或会有较大的偏差,因此对结果的稳定性比较差。
而分光光度法更加严谨,结果准确稳定,而且分析速度很快,更适用于批量测定。
综上所述,目视比色法和分光光度法的原理基础不同,在操作上也有较大的差异,两者属于不同的测定技术,各有优势,在不同的场合会选择不同的分析方法使用,根据检测条件确定对应的检测方法,确保最终结果的精准可靠性。
分光光度法测定化学反应的平衡常数(P71-73)1、比色分析:有色物质溶液颜色的深浅与浓度有关,溶液
越浓,颜色越深,所以可以用比较颜色的深浅测定溶液中该有色物质的浓度,这种测定方法叫做比色分析。
2、分光光度法:用分光光度计进行比色分析的方法叫做分
光光度法。
3、吸光度:有色溶液对光的吸收程度。
4、朗伯-比耳定律:有色溶液的吸光度A与溶液中有色物
质的浓度c和液层厚度b的乘积成正比——A=εbc。
PS:①当c的单位为mol/L,液层厚度单位为cm时,ε叫做摩尔吸光系数。
②若已知标准溶液中有色物质的浓度,并测出其吸光度和未知溶液的吸光度,就可以计算出未知溶液有色物质的浓度。
5、722型分光光度计的使用方法:
(1) 打开电源,预热20分钟。
(2) 设定波长,调节波长选择旋钮至447nm。
(3) 将参比溶液和被测溶液分别倒入比色皿,并放入比色皿槽中。
(4) 按<模式>键至透射比,将黑体(或打开样品室盖)置入光路中,按“0%”键,此时显示器显示“000.0”。
(5)将参比溶液推入光路中,按“100%”键,此时显示器显示“100.0%”;按<模式>键至吸光度,按0%键至显示“000.0”。
(6) 将被测样品推入光路,读出显示器上的吸光度值。
(7)每次换样品重复(3)、(4)和(5)步操作。
6、吸量管的使用方法:
1、洗净:自来水、去离子水、待吸液
2、吸液:左手持洗耳球,右手拿吸量管
3、放液:垂直、靠壁、停留15s、每次从“0”刻度放液PS:①计算公式自己看看教材的相应部分。