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用着色力来衡量(定量分析)

定量分析指通过测量某种物质的含量(在溶液状态下)进行化验。
例如,水中含有金属、少量化肥、微生物等。
但含量无法通过目测来判断。
通常在进行吸光测定时,样品中会加入着色剂,以观察其与被研究物质反应的显色程度。我们所采用的方法包括制备标准溶液和样品,加入使被研究物质显色的物质,以及用校准曲线来比较标准溶液和样品吸收率,从而确定样品的浓度。

我们以测量自来水中的铁含量为例说明。

样品与标准溶液

为了测量某种物质的浓度,需将浓度未知的待测样品溶液(“样品”)与浓度已知的样品溶液(“标准溶液”)进行比较求出浓度。为了分析自来水中的铁,自来水被用作样品,铁浓度已知的样品溶液被称为标准溶液。制备含铁浓度不同的溶液作为标准溶液。

只有样品和标准溶液在相同条件下制备和测量的情况下才能得出准确的结果。例如,如果样品是自来水,则应当用一种水溶液,而不是酒精溶液作为标准溶液;如果样品中加入了一种酸,标准溶液中也应加入这种酸。

能够溶解某种物质的液体,例如水和酒精等,被称为“溶剂”,而溶解于某种液体中的物质则称为“溶质”。如果溶质和溶剂在相同波长下发生吸收,则无法获得准确的结果。

通常用水作为溶剂,因为水在可见光-紫外线波段不会吸收。有机溶剂也很常用,不过应慎重,因为它们在可见光-紫外线波段会吸收。

在紫外线波段用有机计溶剂。水作为控制剂,其吸光度在1以下。

魔术药剂(显色试剂)

您能看到自来水中含有的铁吗?比色分析是一种颜色分析方法。如果看不到颜色(在可见光波段的情况下),就无法进行化验。那么我们该如何做呢?使用魔术药剂显示铁的颜色。

能使待测物质显色的魔术药剂被称为“显色剂”或“着色剂”。

自来水中铁的含量越高,颜色就越深(高吸收率)。自来水中铁的含量越低,颜色就变得越浅(低吸收率)。由于每种组分都有不同的显色剂,可根据需要分析的组分来选用。

校准曲线

通过测量标准溶液的吸光度来生成校准曲线。横轴表示浓度,纵轴表示吸光度。通过按铁浓度次序(由低浓度开始)测量标准溶液,并对浓度和吸光度做图,我们得到下图中的图形。

这就是“校准曲线”。

在标准溶液已经测量,且校准曲线已经生成后,测量样品。通过测量可求出吸光度,尽管浓度是未知的。见校准曲线。通过纵轴的吸光度可求出浓度。

在定量分析中,样品的浓度是通过这种方法测定的。