实验一 紫外吸收光谱法测定双组分混合物
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
λ1
A+B
，即：
A
A+Bλ1
= κ
A λ1
bc + κ
A B λ1bc
B
同理，混合组分在λ2处吸光度之和A
A
A+B
λ2应为：
A λ2
A+Bλ2
= κbc + κ
A B λ2bc
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κ
1
A λ1
、κ
A λ2
和κ
B λ
、κ
B λ2
；当测得未知试样在λ1和λ2的吸光度A
A
A+Bλ1
A+B
λ1
A
和A
A+Bλ2后，解下列二元一次方程组：
B
= κ
A λ1
b c+ κ
B λ1 b c
A
A+Bλ2 A
= κ
B
A λ2
b c+ κ
A B λ2 b c
B
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
A
B λ2
- A
A+Bλ2 A
· κ
B
B λ1
) / ( κ
A λ1
· κ
B λ2
- κ
A λ2
· κ
B λ1)
λ1
· 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H 2SO 4 0.5mol/L，含KIO 4 2g/L）； 4．0.0200mol/L K2Cr 2O 7标准溶液（其中含H 2SO 4 0.5mol/L，含KIO 4 2g/L）。 四、实验步骤
1．分别吸取一定量的0.0200mol/L K 2Cr 2O 7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KMnO 4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K 2Cr 2O 7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 ）
五、数据处理
1．由标准溶液测定的吸光度，分别求得KMnO 4和K 2Cr 2O 7在545nm 和440nm 处的摩尔吸收系数κκ
A 440
A 545
、
和κ
B 545
、κ
B 440。
A+B
545
2．由试样测定的吸光度A 六、问题讨论
和A
A+B440，列出二元一次方程组，求得c 和c 的浓度。
A B
1、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。
实验一 紫外吸收光谱法测定双组分混合物
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
λ1
A+B
，即：
A
A+Bλ1
= κ
A λ1
bc + κ
A B λ1bc
B
同理，混合组分在λ2处吸光度之和A
A
A+B
λ2应为：
A λ2
A+Bλ2
= κbc + κ
A B λ2bc
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κ
1
A λ1
、κ
A λ2
和κ
B λ
、κ
B λ2
；当测得未知试样在λ1和λ2的吸光度A
A
A+Bλ1
A+B
λ1
A
和A
A+Bλ2后，解下列二元一次方程组：
B
= κ
A λ1
b c+ κ
B λ1 b c
A
A+Bλ2 A
= κ
B
A λ2
b c+ κ
A B λ2 b c
B
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
A
B λ2
- A
A+Bλ2 A
· κ
B
B λ1
) / ( κ
A λ1
· κ
B λ2
- κ
A λ2
· κ
B λ1)
λ1
· 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H 2SO 4 0.5mol/L，含KIO 4 2g/L）； 4．0.0200mol/L K2Cr 2O 7标准溶液（其中含H 2SO 4 0.5mol/L，含KIO 4 2g/L）。 四、实验步骤
1．分别吸取一定量的0.0200mol/L K 2Cr 2O 7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KMnO 4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K 2Cr 2O 7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 ）
五、数据处理
1．由标准溶液测定的吸光度，分别求得KMnO 4和K 2Cr 2O 7在545nm 和440nm 处的摩尔吸收系数κκ
A 440
A 545
、
和κ
B 545
、κ
B 440。
A+B
545
2．由试样测定的吸光度A 六、问题讨论
和A
A+B440，列出二元一次方程组，求得c 和c 的浓度。
A B
1、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。