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第11楼2011/07/18
吸光光度法(紫外/可见光谱)讲座(12)
——提高吸光光度法灵敏度和选择性的某些途径
3 导数吸光光度法
在普通吸光光度法中,如果吸光度很小,就不能得到精度很好的信号。如果其他组分的吸收重叠在吸收峰上,测定就会受干扰。导数吸光光度法有可能克服这些困难。
其原理是因为吸光度和摩尔吸光系数为波长的函数,所以朗伯-比尔定律可以用下式表示:
Aλ=ελcl
将上式对波长进行一次微分,得
若对波长进行n次微分,可得
由此可知,吸光度对波长进行微分的微分值与吸收物质的浓度之间符合朗伯-比尔定律,因此它可以用于吸收物质的定量分析。
获得微分光谱的方法可分为光学微分法和电学微分法两类,后者已在多种类型的微机控制分光光度计中得到了应用,它通常可以获得一、二、三、四阶导数光谱。
导数光谱的测量有多种方法:
(1)如果基线是平坦的,可以测量峰-谷之间的距离,这是最常用的方法。
(2)在基线平坦的情况下,也可以测量峰-基线之间的距离,这时灵敏度虽有些降低,但精度较高。
(3)作两峰的连接线,测量两峰连线到谷的距离。只要基线是直线,不管它是否倾斜,总能得到正确的值。
(4)作峰顶与谷顶的切线,使其平行于基线,然后测量两平行线的距离。
关于导数吸光光度法提高灵敏度的规律,有人指出n阶(n=1~4)导数吸光光度法的灵敏度是按4.5n倍增大
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第12楼2011/07/18
图1-5 Mo(Ⅵ)-NH2OH-硝基磺苯酚K三元配合物结构式
Figure 1-5 Structure pattern of Mo(Ⅵ)-NH2OH-nitrosulfaphenol K complex
离子缔合物型三元配合物在金属离子的萃取分离和萃取光度法中占有重要地位。由于在
表1-4 吸光光度法常用的几种表面活性剂
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吸光光度法(紫外/可见光谱)讲座(14)
——提高吸光光度法灵敏度和选择性的某些途径
5 萃取光度、浮选光度和固相光度法
这三类方法都是将待测组分先分离、富集到另一相后再进行光度测定,从而提高测定灵敏度和选择性。
(1) 萃取光度法
把待测组分从一种液相(水相)转移到另一种液相(有机相),以达到分离和富集目的的过程称为萃取。萃取是基于溶质在两种基本不相混溶的溶剂之间的分配差异来实现分离的。只要溶质在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度就可能实现萃取。由于带电荷的化合物不能进入有机溶剂,金属离子必须转变为不带电荷的配合物,或与带相反电荷的离子形成离子(对)缔合物后才能被萃取入有机相。
萃取光度法就是讲溶剂萃取与光度测定相结合的一种分析方法。它将水相中的有色物质直接萃取到少量与水不互溶的溶剂中后进行吸光度测定,它特别适用于显色产物难溶于水的体系。由于萃取的分离和富集作用,能有效地提高测定的灵敏度和选择性。例如,用乙醚萃取Mo(Ⅴ)与 SCN-形成的配合物后进行光度测定,比直接在水相中测定灵敏度提高九倍;利用Pd(Ⅱ)与DDO(双十二烷基二硫代乙酸胺)二元配合物的萃取光度法测定钯,其ε高达3.6×106 L•mol-1•cm-1,是一种超高灵敏度的测定方法。
(2) 浮选光度法
浮选光度法可分为溶剂浮选和泡沫浮选两类。前者靠有机溶剂将水相试液中的待测物带到两相界面上,经分离和除去溶剂后,再把待测物溶于少量的另一种溶剂中进行光度测定。例如,在[H+]=0.45 mol / L介质中,用环己烷作浮选剂浮选 Hg(Ⅱ)-I--亚甲基蓝配合物使之与水相分离,蒸发除去环己烷,残余物溶于少量甲醇中后进行光度测定,ε670nm=1.5×105 L•mol-1•cm-1。泡沫浮选法则使用适当的起泡剂(如表面活性剂),使待测组分以离子形式或配合物形式随泡沫一起与原试样溶液分离,随后加入合适的消泡剂消泡后进行光度测定。例如在pH7的条件下,以CTMAB作起泡剂浮选CN--氯胺T-异烟酸吡唑啉酮配合物,然后用乙醇作消泡剂,可用于CN-的测定,ε638nm=5×104 L•mol-1•cm-1。
(3) 固相光度法
这是利用固相载体(离子交换树脂、泡沫塑料或滤纸)对待测组分进行分离、富集并显色,随后直接测定固相吸光度的方法。例如,已有强碱性阴离子交换树脂作载体,用于BiI4-,Bi(Ⅲ)-4邻苯三酚红,Hg(Ⅱ)-双碱腙和磷(砷)杂多蓝等显色体系;强酸性阳离子交换树脂作载体用于Nb(Ⅴ)-5-Br-PADAP-酒石酸显色体系;泡沫塑料作载体用于Au(Ⅲ)-硫代米黄酮,Zn(Ⅱ)-双硫腙等显色体系的报导。
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第14楼2011/07/18
吸光光度法(紫外/可见光谱)讲座(15)
——提高吸光光度法灵敏度和选择性的某些途径
6 长光路毛细吸收管吸光光度法
根据朗伯-比耳定律,A=εbc,当浓度不变而增大b时,A增大。换言之,可以通过延长吸收光程b来降低待测吸光物质的浓度c,从而提高光度法的测定灵敏度。近年来,提出了 全反射型长光路毛细吸收管吸光光度法。该法使用长至数十米的毛细管吸收池(Long Capillary Cell,简称 LCC),可以高灵敏度地测定溶液极其微弱的吸收。已有的报导表明,它已能顺利地测定水中pg/g级的磷和ng/g级的氟,使光度法测定铜、汞的灵敏度提高了三个数量级。用50m长的毛细管液芯光纤系统,可使Hg,I,Cu,P等元素的测定灵敏度达0.02pg/g。
从LCC的管型而言,已从最初较短的“直线型”、“弧型”和“圈型”,发展到较长的“螺旋型”和“光导纤维型”(图1-6)。例如,用内径为lmm,长10m的螺旋型耐热玻璃管作吸收池,或者用内径为250μm,长25m或50m的硅树脂涂覆的毛细纤维管作吸收池,后者称为“光导纤维型”吸收管。因此又称为液芯光纤长光路吸光光度法。
图6 长光路毛细吸收管
Figure 6 Long light path capillary absorption tube
从光在LCC中的传输方式而言,已有的研究认为,大致可设想为图1-7所示的两种形式:镜面反射和全反射。当光的传输介质满足全反射条件时,光主要以螺旋光线的形式通过LCC;当反射率不是100%,则光按镜面反射方式传输,此时入射光主要以较少的反射次数在同一平面内,按子午光线的形式通过LCC管。
图7 长光路毛细吸收管中的反射光路
Figure 7 Reflection light path in long light path capillary absorption tube
式中θ为入射角,n1为溶剂折射率,n2为 LCC材料的折射率。只有n1>n2,即只有使用折射率大于 LCC材料折射率的液体做溶剂,才能在LCC中实现全反射。例如,常用作 LCC材料的石英玻璃和耐热(Pyrex)玻璃,在20℃时对589.3nm光的折射率分别为1.459和1.474。相同条件下,水的折射率为1.333,苯和二硫化碳的折射率分别为1.501和1.627。显色反应以水为溶剂时,入射光在LCC中主要以镜面反射方式传输。为了满足全反射的条件,必须把显色物质转入(如萃取)到高折射率的溶剂中。用于全反射的溶剂可以是单一溶剂,亦可以是混合溶剂(称为混折射溶剂)。