实验二 定量测定相互重叠的二元混合物的紫外吸收光谱
一、实验目的
1．掌握UV1100型紫外-可见分光光度计的使用方法； 2. 学会测定摩尔吸光系数；
3．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，采用相对应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—组分的方法处理；当两组分吸收峰大部分重叠时，则宜采用解联立方程组或双波长法等方法进行测定。
在H 2SO 4溶液中Cr 2O 7-2和MnO 4-的吸收曲线如图2-1所示。
根据吸收曲线选择测定波长时，不一定非选用每个组分的最大吸收波长，应选择两组分吸收值差别大（Δε 大）而吸收曲线ε值随波长变化率(λε∆∆/)较小的区域内的波长。根据
Cr 2O 7-2和MnO 4-的吸收曲线的特点，宜选用440nm 和545nm 作为测定波长。
首先分别配制KMnO 4和K 2Cr 2O 7的标准溶液系列，分别在545nm 和440nm 波长下测定各溶液的吸光度，绘制出MnO 4-和Cr 2O 72-在两个波长下的标准曲线，从而计算出MnO 4-和Cr 2O 72-在545nm 和440nm 波长处的摩尔吸收系数Cr
Mn
Cr
Mn
545545440440εεεε。再在440nm 和545nm
波长下测定混和试液的总吸光度545440A A 和，根据吸光度加和性原理，列出联立方程组：
解方程组，计算出试液中的Cr
Mn
C
C
和。
图2-1 Cr 2O 7-2
溶液中MnO 4-
的吸收曲线
440440440545545545
M n
M n C r C r M n
M n
C r C r
A bc bc A bc bc
εεε
ε
=+=+
三、仪器与试剂
仪器 UV 1100紫外-可见分光光度汁；石英比色皿4只；50 mI 容量瓶8只；10 mI 吸量管2只。
试剂 0.00500 mol·L -1
KMnO 4标准溶液；0.0200 mol·L -1
的K 2Cr 2O 7标准溶液；0.25 mol·L -1H 2SO 4溶液。
四、实验步骤
1. 标准系列溶液配制
取50 mL 容量瓶8个，分别于4个容量瓶中加入0.00500 mol·L -1
KMnO 4标准溶液
1.00、
2.00、
3.00、
4.00 mL 。再于另4个容量瓶中加入0.0200 mol·L -1 K 2Cr 2O 7标准溶液1.00、2.00、3.00、4.00 mL 。将各容量瓶中溶液用0.25 mol·L -1的H 2SO 4溶液稀释至刻度，摇匀。
2. 测定标准系列溶液的吸光度
分别在440 nm 和545 nm 波长下，以0.25 mol·L -1的H 2SO 4溶液作参比，测定KMnO 4
和K 2Cr 2O 7标准系列中各溶液的吸光度。 3. 样品溶液吸光度的测定
准确称取一定体积的未知液于50 mL 容量瓶中，用0.25 mol·L -1的H 2SO 4溶液稀释至刻度，摇匀。分别在440 nm 和545 nm 波长下，以0.25 mol·L -1的H 2SO 4溶液作参比，测定样品溶液的吸光度。
五、数据处理
1．根据所测KMnO 4和K 2Cr 2O 7标准系列在545 nm 和440 nm 波长处的吸光度，分别绘制A-c 曲线，计算出Cr
Mn
Cr
Mn
545545440440εεεε。 原始数据记录如下：
被测物在440nm 时的吸光度为0.476，在545nm 时的吸光度为0.227 KMnO 4和K 2Cr 2O 7标准A-c 曲线如下：
40nm下的K2Cr2O7 的A-c曲线
545nm下的K2Cr2O7 的A-c曲线
440nm下的KMnO4 的A-c曲线
由图可知，各标准溶液的吸光度曲线的斜率如图上所述。
则
44029291
M n
k b ε=
== 5454604601
M n
k b
ε=
== 4404204201C r
k b ε=
== 545 3.5 3.51
C r k b
ε=
=
=
2．根据所测样品溶液在545nm 和440nm 波长处的吸光度545440A A 和，列联立方程组，求出样品中MnO 4-和Cr 2O 72-
的浓度。 由实验数据可知： 4400.476A = 5450.277A = 又根据式子 440
440
440
M n M n
C r C r
A b c b c ε
ε
=+
54
5
545
545
M n M n
C r C r
A b c b c εε
=+
解得
415.94*10Mn c mol l --= 31
1.09*10Cr
c mol l
--=
所以 4
41
5.94*10MnO c mol l
---= 22
7
4
1
5.54*10Cr O
c mol l
---=
六、思考题
1．混合物双组分含量的测定的理论依据是什么？
答：若试样中需要测定两个组分的吸收峰重叠，但不严重。若服从比尔定律，则根具吸光度的加和性，可不经分离，在两个指定的波长处测量样品混合组分的吸光度，然后解两个联立方程，求出各组分的含量。
2．同时测定两组分混合液时，如何选择吸收波长?
