紫外吸收光谱法测定双组分混合物教案
一、实验目的
1、 掌握单波长双光束紫外可见分光光度计的使用。
2、 学会用解联立方程组的方法，定量测定吸收曲线相互重叠的二元混合物。 二、方法原理
根据朗伯—比尔定律，用紫外--可见分光光度法很容易定量测定在此光谱区内有吸收的单一成分。由两种组分组成的混合物中，若彼此都不影响另一种物质的光吸收性质，可根据相互间光谱重叠的程度，采用相对的方法来进行定量测定。如：当两组分吸收峰部分重叠时，选择适当的波长，仍可按测定单一组分的方法处理；当两组分吸收峰大部分重叠时（见图1），则宜采用解联立方程组或双波长法等方法进行测定。
图1 高锰酸钾、重铬酸钾标准溶液吸收曲线
解联立方程组的方法是以朗伯--比尔定律及吸光度的加和性为基础，同时测定吸收光谱曲线相互重叠的二元组分的一种方法。
从图2可看出，混合组分在λ1处的吸收等于A组分和B组分分别在λ1处的吸光度之和A即：
A
A+B
λ1
A+Bλ1
，
= κ
A+B
A
λ1
bc+ κ
ABλ1bc
B
同理，混合组分在λ2处吸光度之和A
A
A+Bλ2
λ2
应为：
λ2
= κ
A
bc+ κ
ABλ2bc
B
若先用A、B组分的标样，分别测得A、B两组分在λ1和λ2处的摩尔吸收系数κκ
B
λ2
Aλ1、κ
Aλ2和κ
Bλ1、
；当测得未知试样在λ1和λ2的吸光度A
AA
A+B
λ1 A+Bλ2 A
A+B
λ1和A
A
A+Bλ2
B
后，解下列二元一次方程组： b c b c
BB
= κ= κ
B
A
λ1 A
b c+ κb c+ κ
A
λ1 Bλ2
λ2
即可求得A、B两组分各自的浓度c和c。
c= (Ac= (A
B
A
A+Bλ1 A+Bλ1
· κ- κ
B
λ2 Aλ1
- AA+B
λ2 A
· κ
B
Bλ1) / ( κ
Aλ1 · κBλ2 - κ
Aλ2 · κ
Bλ1)
· c) / κ
λ1
一般来说，为了提高检测的灵敏度，λ1和λ2宜分别选择在A、B两组分最大吸收峰处或其附近。
图2高锰酸钾、重铬酸钾标准溶液及混合溶液的吸收曲线
三、仪器和试剂
1．紫外可见分光光度计（UV/VIS 916型）；1cm比色皿； 2．容量瓶、移液管、烧杯；
3．0.0200mol/L KMnO4标准溶液（其中含H2SO40.5mol/L，含KIO42g/L）； 4．0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液（其中含H2SO40.5mol/L，含KIO42g/L）。
四、实验步骤
1．分别吸取一定量的0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液，稀释配制成浓度为0.0008 mol/L、0.0016 mol/L、0.0024 mol/L、0.0032 mol/L、0.0040 mol/L的系列标准溶液。编号1~5。
2．分别吸取一定量的0.0200mol/L KMnO4标准溶液，稀释配制成浓度为0.0008 mol/L、0.0016 mol/L、0.0024 mol/L、0.0032 mol/L、0.0040 mol/L的系列标准溶液。编号6~10。 3．按照分光光度计操作规程，开启仪器。
4．绘制标准溶液在375～625nm范围内的吸收光谱图，找到最大吸收波长（λ1和λ2）。并测定它们在最大吸收波长（λ1和λ2）处的吸光度。 操作步骤：
4.1 波长扫描(定性)
A．用去离子水作为空白，做基线；
B．放入KMnO4标准溶液，在375～625nm范围内进行扫描，得到吸收光谱曲线1，在光谱图上标出最大吸收波长（λ1=545nm）；
C．放入K2Cr2O7标准溶液，在375～625nm范围内进行扫描，得到吸收光谱曲线2，在光谱图上标出最大吸收波长（λ2=440nm）；
D．放入试样溶液，在375～625nm范围内进行扫描，得到吸收光谱曲线3； E．将标准样品及试样的吸收曲线(1～3)叠在一张图上打印出来。见图2。 4.2 固定波长(定量)
F．输入波长545和440，并以逗号隔开，用去离子水作为空白，调零； G．分别放入待测溶液，读取吸光度的值并填入下表。
表1 标准溶液及混合液在两个波长处的吸光度（ABS）
波长/nm 545 440 五、数据处理 1．由标准溶液测定的吸光度，分别求得KMnO4和K2Cr2O7在545nm和440nm处的摩尔吸收系数κκA440A545标准溶液1 标准溶液2 …… 混合液 、和κB545、κB440。 A+B5452．由试样测定的吸光度A六、问题讨论 和AA+B440，列出二元一次方程组，求得c和c的浓度。 AB1、今有吸收光谱曲线相互重叠的三元体系混合物，能否用解联立方程组的方法测定它们各自的含量？ 2、设计一个用双波长法测定本实验内容的实验方案。