第九章吸光光度法
本章介绍的吸光光度法是一种仪器分析方法(其中目视比色法不必用仪器)。一种方法能用来进行物质的定量分析，测量的物理量与被测组分的浓度之间必须存在确定的定量的关系。这是定量测量方法的理论基础。另一方面，还需要考虑仪器设备的设计和测试条件的选择，以保证方法符合定量基本关系式，并保证有较高的准确度和可操作性。
利用光信号测定物质含量的方法很多，基于物质对光具有选择吸收的特性而建立起来的分析方法，称为吸光光度法。根据产生光吸收的质点不同，又可分为分子吸收光谱法和原子吸收光谱法。本章中讨论的紫外-可见吸光光度法是分子吸收光谱法的一种。
9.1 概述
9.1.1 光的基本性质
光是一种电磁波，按照波长(或频率)排列，可得到电磁波谱图：
光具有波粒二象性，一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低。
具有相同能量(相同波长)的光为单色光，由不同能量(不同波长)的光组合在一起的称为复合光。若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补光，这种现象称为光的互补。
白光是复合光，让一束白光通过分光元件，它将分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光。即可见光谱。
9.1.2 光与物质的作用
当光照射到物质上时，会产生反射、散射、吸收或透射现象，若被照射的物质为溶液，光的散射可以忽略。当一束白光照射某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长所决定。吸收光与透射光互为补色光。如硫酸铜溶液吸收白光中的黄色光而呈现蓝色；高锰酸钾溶液吸收黄绿色的光而呈紫红色。
分子、原子和离子，都具有不连续的量子化能级，在一般情况下分子处于最低能态(基态)。当入射光照射物质时，分子会选择性地吸收了某些波长的光，由基态跃迁到激发态(较高能级)，其能级差E 激发
态
－E 基态与选择性吸收的光子能量h ν 的关系为：
h ν = E 激发态－E 基态 分子运动包括分子的转动、分子的振动和电子的运动。分子转动、
振动能级间隔一般小于1ev ，其光谱处于红外和远红外区。电子能级间的能量差一般为1～20ev ，由电子能级跃迁而产生的吸收光谱位于紫外及可见光区，其实验方法为比色法和可见、紫外吸光光度法。
9.1.3 定性分析及定量分析的基础
1. 定性分析基础
吸收光谱取决于分子的结构，以及分子轨道上电子的性质，不同的物质具有不同的吸收光谱，因此，吸收光谱可提供定性分析的信息。
2. 定量分析基础
对同一物质而言，浓度不同，对特定波长光的吸收强度不同，因此，吸收强度可提供定量分析的信息。
从不同浓度的高锰酸钾溶液的吸收光谱图可知，在波长535nm 处的吸光强度与浓度间存在定量的关系，可由此进行定量分析。
9.1.4 吸收定律
1. 朗伯—比尔定律
一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。设入射光强度为I 0'，吸收光强度为I a ，透过光强度为I t ，反射光强度为I r 。则
r t a '0I I I I ++=
在吸光光度法中，通常将试液和空白溶液分别置于同样材质及同样厚度的吸收皿中，因此反射光的强度基本相同，其影响可以相互抵消，故可以忽略反射光的影响，可得到下式：t a o I I I +=。即光强为I 0的入射光通过试液皿后，一部分光被吸收，一部分光被透射。
I t 与I 0之比称为透光率或透光度T ， T = I t /I 0
吸光物质对光的吸收程度，还常用吸光度A 表示：
A = - lg T =lg (I 0/I t )
实验证明，当一束平行单色光垂直照射某一均匀的非散射吸光物质溶液时，溶液的吸光度A 与溶液浓度c
和液层厚度b 的乘积成正比，此即朗伯—比尔（Lambert —Beer ）定律，其数学表达式为：
Kbc
I I A t
==0
lg 2. 摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度
当溶液浓度以mol/L 为单位时，液层厚度以cm 为单位时，K 常用ε 代替，ε 称为摩尔吸收系数，其单位为L .mol -1.cm -1。此时朗伯-比尔定律可写为：
A =εbc
摩尔吸收系数ε是吸光物质在给定波长和溶剂下的特征常数，数值上等于1mol/L 吸光物质溶液和液层厚度为1cm 时溶液的吸光度，它表示吸光物质对指定频率的光子的吸收本领。ε 越大，表示该物质对某波长光的吸收能力越强，该测定方法的灵敏度也就越高。一般认为，ε<104，则方法的灵敏度较低； ε在104~5?104时，方法的灵敏度为中等；ε在5?104~105时，灵敏度高；ε>105，属超高灵敏度。
还可用桑德尔灵敏度（灵敏度指数）S 表示方法的灵敏度，Sandell 对S 的定义是：在一定的波长下，测得的吸光度A=0.001时，1 cm 2
截面积内所含的吸光物质的量，其单位为μg/cm 2
。
S 与ε的关系的推导： A ＝0.001＝εbc ，bc ＝0.001/ε
b 为吸收池的厚度，单位为cm ，
c 的单位为mol/L ， bc 乘以待测物的摩尔质量M (g/mol)，就是单位截面积
内待测物的质量，即
S =b (cm)?c(mol/dm 3)?M (g/mol)?106μg/g ＝
3
0.00110M M
ε
ε??=
(μg/cm 2)。
例1. 某试液用2cm 比色皿测量时，T =60%，若改用1cm 或3cm 比色皿，T 及A 分别等于多少？
解：设某试液用2cm 比色皿测量时的吸光度为A o ,用1cm 和3cm 比色皿测得的吸光度为A 1和A 2。因为A 与T 之间的关系是A = -lg T ，所以A o =0.22。
根据朗伯-比尔定律可知：A =εb 1c ，所以A 1=A 0b 1/b o =0.11,T 1=1
10
A -=0.78.
A 2=A 0b 2/b o =0.33, T 3=3
10
A -=0.47.
例2. 已知含Fe 2+浓度为500g/L 的溶液，用邻二氮菲比色测定铁，比色皿厚度为2cm ，在波长508nm 处测得吸光度A =0.19，计算摩尔吸收系数。
解：
L
/mol 109.885.551050066
Fe
--?=?=c
)
cm mol (L 101.1109.8219.01146---???=??==
bc A ε
例3. 双硫腙显色法测定铅的ε＝6.8?104
11cm mol L --??，求桑德尔灵敏度 S 。 解：S ＝M /ε＝207/6.8?104
=0.0030(μg/cm 2
)
9.2 目视比色法与分光光度法
朗伯—比尔定律是光度法定量分析的基础。可以通过仪器测吸光度，然后通过与标准的比较法或标准曲线法得到被测组分的浓度。也可通过肉眼直接观测颜色的深浅判断组分含量。
9.2.1 目视比色法
目视比色法是用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法。一般采用标准系列法。即在一套等体积的比色管中配置一系列浓度不同的标准溶液，并按同样的方法配置待测溶液，待显色反应达平衡后，从管口垂直向下观察(对于高含量的试样，也可从管侧面观察) ，比较待测溶液与标准系列中哪一个标准溶液颜色相同，便表明二者浓度相等。如果待测试液的颜色介于某相邻两标准溶液之间，则待测试样的含量可取两标准溶液含量的中间值。优点是操作简便，适宜于野外或现场快速测定，可在复合光-白光下进行测定，某些不符合朗伯-比尔定律的显色反应，仍可用该法进行测定。主要缺点是准确度不高，标准系列不能久存，需要在测定时临时配制。
9.2.2 分光光度法
1. 分光光度计
分光光度计按工作波长范围分类，可分为紫外-可见分光光度计和可见光分光光度计。按照光路的设计方式可分为单光束、双光束和单波长、双波长分光光度计等。尽管分光光度计的种类和型号繁多，但它们都是以下基本部件组成的。
(1) 分光光度计的主要组成部件：光源、单色器、吸收池、检测器和显示装置。
光源：(Light source)：光源的作用是提供所需波长范围内的连续光谱，光源要有足够的光强度，能量分布均匀，稳定。电源电压的微小波动会引起灯光强度的很大变化，因此需要用稳压电源。可见分光光度计的光源多属热光源，如钨灯、碘钨灯等，钨灯发射光谱波长范围为400～1000nm，在可见和近红外区。碘钨灯发射光谱波长范围320 ～2500 nm。紫外区使用氢灯或氘灯(180 ～375 nm)。
单色器：(monochromator)：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。比色计的单色器一般是滤光片，分光光度计的单色器通常由棱镜或光栅等色散元件及狭缝和透镜等组成。可见分光光度计常用玻璃棱镜，玻璃棱镜适合的波长为350 ～3200 nm；紫外-可见分光光度计常用石英棱镜，这是由于玻璃对紫外光有较强吸收的缘故，石英棱镜适合的波长为185 ～4000 nm。光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的色散元件，它具有适用波长范围宽、分辨性能好和色散均匀等优点。
吸收池也称比色皿(coloritrough) ：吸收池用来盛放试液。按制作材料可分为石英和玻璃吸收池，前者用于紫外和可见区，后者仅用于可见区。
检测器(detector)：利用光电效应，将光能转成电流讯号。常用的有光电池，光电管，光电倍增管、光电二极管、光导摄象管等。
显示装置 ：检流计、微安表、数字显示记录仪等。 (2) 几种不同类型分光光度计
单光束分光光度计(single beam spectrophotometer)，如721型分光光度计为可见光单光束分光光度计的类型。仪器光路示意图如下。
双波长分光光度计(double wavelength spectrophotometer)、双光束分光光度计(double beam spectrophotometer)或双波长—双光束分光光度计：双光束分光光度计是将单色光分成两束，一束通过参比池，另一束通过样品池，经一次测量，检测器直接得到的是样品池与参比池吸光度的差，即
空白样A A A -=?。双波长分光光度计是将同
一光源发出的光分成两束，以一定的频率交替照射同一吸收池，经光电倍增管和电子控制系统，由指示器显示出两个波长处的吸光度之差，即。利用双波长光度计可消除干扰组分或混浊试样背景对测定的影响，往往可提高方法的灵敏度和选择性。该类型仪器与单光束仪器的比较如下图。
光学多通道分光光度计(optical multichannel spectrophotometer )是20世纪80 年代问世的产品，是一种具有全新光路系统的仪器。由钨灯或氘灯发射的复合光先通过样品池后再经全息光栅色散，色散后的单色光由光二极管阵列中的光二极管接收，
一个光二极管阵列一般能容纳数百个光二极管，可覆盖190~900nm 波长范围。全部波长同时被检测，所以响应非常快。这种类型光度计特别适合进行快速反应动力学研究及多组分混合物的分析在环境及过程分析中也非常重要，并可用作高效液相色谱仪和毛细管电泳仪的检测嚣。
光导纤维探头式分光光度计 (optical fiber probe-type spectrophotometer) ：探头是由两根相互隔离的光导纤维组成，钨灯发射的光由其中一根光纤传导至试样溶液，再经镀铝反射镜反射后，由另一根光纤传导，通过干涉滤光片后，由光敏器件接收为电信号。此类仪器不需吸收池，直接将探头插入试样溶液中，在原位进行测定。这种类型光度计常用于环境和过程监测。
2. 分光光度法
根据朗伯-比耳定律，当吸光物质光程一定时，吸光度与吸光物质的浓度成线性关系，因此可以根据直接比较法和标准曲线法测定试样溶液中待测物质的浓度。
标准曲线法是先用纯试剂或与被测试样有相似组分的物质配制不同浓度的标准溶液，以不含试样的空白溶液作参比，测量标准溶液的吸光度，绘制吸光度—浓度曲线，如下图所示，此曲线称标准曲线或工作曲线。然后在同样条件下测定试样溶液的吸光度，再由标准曲线上求出被测元素的含量。
需要注意的是：在某些情况下，A ～c 并不严格遵守比尔定律,这种现象称为偏离朗伯-比耳定律。引起偏离朗伯-比耳定律的主要原因在后面的章节中讨论。一般说来，朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。
9.3 分光光度法的设计
9.3.1显色反应和显色剂
理论上讲，所有对紫外光、可见光有吸收的有机物、无机物都可以用紫外－可见分光光度法进行测定。但在实际工作中，通常使弱吸收物质发生化学反应生成具有强吸收性质的吸光物质，以提高光度测量的准确性和分析方法的灵敏度。此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。
1．显色反应
显色反应一般应满足以下要求：(1) 形成的吸光物质的摩尔吸光系数大，方法灵敏。(2) 选择性好，干扰少或干扰容易消除；显色剂在测量波长处的无吸收或光吸收小，即测量的吸光物质与显色剂的颜色差别要大。一般要求吸光物质与显色剂的最大吸收波长相关较远。nm R
MR
60max max >-=?λλλ，式中R 为显色剂，MR 为待测物质与显色剂形成的产物。通常将λ?称作显色反应的对比度。 (3) 显色反应产物稳定，在测量过程中吸光度基本保持恒定。(4) 显色反应的条件便于控制。
2．显色剂
显色剂的种类很多，但无机显色剂在光度分析中应用不多，主要因为灵敏度和选择性不高。例如钼酸铵可作为测硅、磷和钒的显色剂，双氧水可作为钛的显色剂。应用较多的是有机显色剂。
有机显色剂及其产物的颜色与它们的分子结构有密切关系。有机显色剂分子中一般都含有生色团(chromophore)和助色团(auxochrome)。分子中能吸收紫外或可见光的基团称为生色团，生色团中含有不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。这此基团中的π电子被激发时所需的能量较小，可以吸收可见光而表现出颜色。助色团是含有非键电子对的基团。如氨基、羟基和卤代基等。它们本身并不吸收大于200nm的光，但它
π→跃迁的能量，引们可与生色团中电子相互作用，形成非键电子与π电子的共轭，即p-π共轭，降低了*π
起吸收峰向长波方向移动，使吸收强度增加。
3．显色条件的选择
显色条件包括：溶液酸度，显色剂用量，试剂加入顺序，显色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存离子的干扰等。
(1) 酸度的选择
溶液的酸度会影响显色剂的平衡浓度和颜色，也会影响被测金属离子的存在状态和影响络合物的形成反应，是显色反应重要的条件之一。
合适的酸度需通过实验确定。在实际工作中，通常是固定其他实验条件，变化反应体系的pH值，测量体系的吸光度A，作A~pH曲线，从实验曲线中选择A值大，且随pH值变化平缓的pH值范围作为酸度控制范围。
(2) 显色剂的用量
为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但有些显色反应，显色剂加入太多，反而会引起副反应，对测定不利。显色剂浓度与吸光度的关系有下列三种情况，要根据实验结果来确定显色剂的用量。
(3) 显色反应时间
有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并在较长时间内保持不变；有些显色反应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色;有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。
确定显色反应时间的实验方法，配制好显色溶液，每隔一定时间测量一次吸光度，制作吸光度-时间曲线，以确定适宜的显色时间和稳定时间。
(4) 显色反应温度
显色反应大多在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。但要注意一些有色化合物在高温时分解。
(5）溶剂
某些有机溶剂能降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。如在Fe(SCN)3的溶液中加入丙酮，可使颜色加深。还可能提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成等。
(6)干扰及其消除方法
试样中存在干扰物质会影响被测组分的测定，可采取以下一些措施。
a. 控制溶液酸度
b. 加入掩蔽剂
c. 利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态
d. 利用校正系数
e. 用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰。
f. 选择适当的波长
g. 当溶液中存在有消耗显色剂的干扰离子时，可通过增加显色剂的用量来消除干扰。
h. 预先分离的方法。
9.3.2测量波长的选择
为了使测定结果有较高的灵敏度，应选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，这称为“最大吸收原则”。选用这种波长的光进行分析，不仅灵敏度高，且能减少或消除由
非单色光引起的对朗伯-比尔定律的偏离。
但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定时，则应根据“吸收最大，干扰最小”的原则来选择入射光波长。例如丁二酮肟光度法测钢中镍，络合物丁二酮肟镍的最大吸收波长为470 nm ，但试样中大量的铁用酒石酸钠掩蔽后，在470 nm 处也有一定吸收，干扰镍的测定。为避免铁的干扰，可以选择波长 520 nm 进行测定，虽然测镍的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干扰
镍的测定。 从仪器测量误差的角度来看，为使测量结果得到较高的准确度，一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在
0.2~0.8范围内。可通过控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到此目的。
9.3.3参比溶液的选择
利用参比溶液来调节仪器的零点，可消除由吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差，扣除干扰的影响。参比溶液选择原则：
a 试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。
b 显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。
c 显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液。
d 显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干扰。
e 改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。
9.4 误 差
吸光光度法的准确度较高。一般相对误差2～5％。 影响准确度的主要因素有仪器测量误差、非单色光引起的吸光定律的偏离与化学反应平衡移动引起的对吸光定律的偏离等。
9.4.1仪器测量误差
任何仪器都有一定的测量误差，对于分光光度计来说，这是由于光源不稳定、电源波动、读数误差等原因造成，属随机误差。根据 Lambert-Beer 定律可以推导出测量误差的影响因素。
若在测定吸光度A 时产生了一个微小的绝对误差d A ，则测量A 的相对误差为：
A dA
E r =
,根据Lambert-Beer
定律可得，bc T A ε=-=lg ,微分后得c b T dT dA d 434.0ε=-=，所以可得：
c dc T T dT A dA E r
===lg 434.0。从E r 对T 的关系图可知，当A=0.434时，测量的相对误差最小，在A 为0.2~0.7范围内，相对误差较小，所以实际测量时吸光值最好在此范围内。
6.4.2非单色光引起的误差
严格说来，Lambert-Beer 定律只适用于单色光，但实际上用各种分光方法所得的入射光都具有一定的带宽，因而导致实际测量值与Lambert-Beer 定律偏离。 为尽量避免由于非单色光引起的对吸收定律的偏离，一般选择峰值波长进行测量。
6.4.3溶液化学反应引起的误差
溶液对光的吸收程度决定于吸光物质的性质和数目，溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或互变异构体等化学变化而改变溶液中吸光物的浓度，因而导致偏离Lambert-Beer 定律。
6.4.4其他影响因素 其他影响测量的因素还有：
1. 介质不均匀：被测溶液若不均匀，入射光除被吸收外，还可能因散射而损失，使吸光度增加，使标准曲线发生弯曲。
2. 浓度效应：浓度高时，吸光质点间的静电作用加大，其吸光行为发生变化。
3. 温度效应 ：温度变化时，显色反应的平衡常数，吸光质点的摩尔吸光系数均会发生变化。
4. 酸度效应 ： 酸度变化时，酸碱性吸光质点或电离、或质子化，导致吸光质点浓度变化。
5.溶剂效应： 不同种类的溶剂，性质不同，对不同种类的电子跃迁(如ππ→、n n →、d d →跃迁)具有不同的影响，使同一物质在不同溶剂中具有不同的吸收光谱特征。
6.5 紫外可见吸光光度法的应用
比色法、可见分光光度法主要应用于试样中微量组分的测定，也可用于常量组分的测定。它的特点主要有： （1）灵敏度高，这类方法常用于测定试样中1%～10-3%的微量组分，甚至可测定低至10-4～10-6%的痕量组分。
（2）准确度较高。
（3）操作简便、快速，仪器结构比较简单，成本低。
分光光度法应用十分广泛，几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用分光光度法进行测定。随着新的、灵敏度高、选择性好的有机显色剂和掩蔽剂的不断开发，只要经过适当的化学处理，绝大多数元素都可用分光光度法进行定量测定。此外，分光光度法在对多组分分析以及研究化学平衡、络合物的组成等方面都有广泛的应用。
紫外分光光度法与可见分光光度法一样，同属分子吸收光谱，它主要是指波长范围为200～400nm 的近紫外区吸收光谱。紫外分光光度计与可见分光光度计的基本构造大体相同，只是光源多为气体放电光源，如氢灯、氘灯等，其发射光谱约在180～400nm 。也可使用激光作光源，激光具有高强度和高单色性，可提高方法的灵敏度
和准确度。紫外分光光度计所使用的单色器是能透过紫外光的石英棱镜或光栅。吸收池也必须采用能透过紫外光的石英比色皿。检测器是采用对紫外光有响应的光电管或光电倍增管。
利用紫外吸收光谱的最大吸收波长或吸收峰的形状，可以进行有机物的定性分析或分子结构的推断。该方法广泛用于有机化合物的各种异构体，诸如顺—反异构体、互变异构体和旋光异构体的判别，以及有机化合物分子量的测定。在有机物的定量测定中也有广泛的应用。
本章小结
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。 1．物质对光的选择性吸收
不同物质的分子因其组成和结构不同而对不同波长 光的吸收具有选择性，从而具有各自特征的吸收光谱(A -λ曲线)，据此可以进行物质的定性分析；同一物质因其含量不同而对同一波长的光吸收程度不同(A - c 曲线)，据此可以进行物质的定量分析。物质对可见光的选择性吸收是不同的物质具有不同颜色的原因。 2．吸光光度法定量分析的理论基础 朗伯-比尔定律 朗伯-比尔定律也称为光吸收的基本定律 , 其数学表达式为
A=lg
t I I 0=lg T
1
=Kbc 其物理意义：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度c 及吸
收层厚度b 成正比。
灵敏度：可以用吸收系数a 、摩尔吸收系数κ和桑德尔灵敏度S = M/κ来表征。
根据朗伯-比尔定律，A - c 曲线应为一条通过原点的直线，据此可进行定量分析。但当物理和化学因素的影响致使与朗伯-比尔定律成立的前提条件不相符时，A - c 曲线将偏离直线而弯曲，即对朗伯-比尔定律发生偏离。
3．吸光光度分析的仪器
（1）基本部件：光源→单色器→吸收池→检测系统→信号显示系统。 （2）分光光度计：单光束、双光束、双波长。掌握各自的特点。 4．吸光光度法分析条件的选择
（1）显色反应条件的选择：显色剂用量；酸度；显色时间和温度；溶剂和表面活性剂；干扰的消除。 （2）测量条件的选择
（i ）测量波长的选择：“最大吸收”或“吸收最大，干扰最小”原则。
（ii ）吸光度范围的选择 : 应控制在使浓度测量的相对误差
c
c △=T T T
lg 434.0△较小的范围，即A 在0.15～0.8
范围内。
（iii ）参比溶液的选择。 5．吸光光度法的应用 （1）定量分析 （i ）单组分的测定
标准曲线法：A =κbc 适用于微量或痕量组分的测定。
示差法： A f =ΔA =-lgT f =κb(c x -c s )，可用于常量组分的测定。
（ii ）多组分的测定：根据吸光度的加和性解联立方程求解，或采用双波长法。 （2）络合物组成和酸碱解离常数的测定
（i ）络合物组成：摩尔比法、等摩尔连续变化法。
（ii ）酸碱解离常数：p a K = pH+lg A
A A A H
B B
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第九章 吸光光度法 1.与化学分析法相比，吸光光度法的主要特点是什么？ 答：①灵敏度高 ②仪器设备简单，操作简便，快速 ③ 准确度较高 ④ 应用广泛 2.何谓复合光、单色光、可见光和互补色光？白光与复合光有何区别？ 答：⑴复合光指由不同单色光组成的光； 单色光指其处于某一波长的光； 可见光指人的眼睛所能感觉到的波长范围为400-750 nm 的电磁波； 将两种适当颜色的光按照一定的强度比例混合若可形成白光，它们称为互补色光； ⑵ 白光是是一种特殊的复合光，它是将各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成有复合光。 3.简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义，写出其数学表达式。 答：确定前提为：①入射光为平行单色光且垂直照射；② 吸光物质为均匀非散射体系；③吸光质点之间无相互作用；④辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。 其物理意义如下：当一束单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A 与吸光物质的浓度c 及吸收层厚度 b 成正比。 其数学表达式为： Kbc T I I A t ===1 lg lg 0 4.摩尔吸收系数κ在光度分析中有什么意义？如何求出κ值？κ值受什么因素的影响？ 答：⑴摩尔吸光系数κ在光度分析中的意义：当吸光物质的浓度为1mol/L 和吸收层厚度为 1cm 时，吸光物质对某波长光的吸光度。 (2)在吸光物质的浓度适宜低时，测其吸光度A ，然后根据bc A = κ计算而求得。 (3) κ值受入射光的波长，吸光物质的性质、溶剂、温度、溶液的组成、仪器灵敏度等因素的影响。 5.何谓吸光度和透射比，两者的关系如何？ 答：吸光度A 是指入射光强度I 0与透射光强度I t 的比值的对数值。 透射比T 是指透射光强度I t 与入射光强度I 0的比值。 两者的关系如下：T I I A t 1lg lg 0== 6.在光度法测定中引起偏离朗伯-比尔定律的主要因素有那些？如何消除这些因素的影响？ 答：⑴物理因素：①非单色光引起的偏离 ②非平行入射光引起的偏离 ③ 介质不均匀引起的偏离。 ⑵化学因素：①溶液浓度过高引起的偏离 ② 化学反应引起的偏离。 消除这些影响的方法：采用性能较好的单色器 采用平行光束进行入射，改造吸光物质使之为均匀非散射体系，在稀溶液进行，控制解离度不变，加入过量的显色剂并保持溶液中游离显色剂的浓度恒定。 7.分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？ 答：分光光度计的主要部件有：光源、单色器、吸收池、检测系统、信号显示系统。 光源能提供具有足够发射强度、稳定且波长连续变化的复合光。 单色器的作用是从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。
第十章 吸光光度法 1.与化学分析法相比，吸光光度法的主要特点是什么？ 答：①灵敏度高 ②仪器设备简单,操作简便,快速. ③ 准确度较高 ④ 应用广泛 。 2.何谓复合光、单色光、可见光和互补色光？白光与复合光有何区别？ 答：⑴复合光指由不同单色光组成的光; 单色光指其处于某一波长的光; 可见光指人的眼睛所能感觉到的波长范围为400-750 nm 的电磁波; 将两种适当颜色的光按照一定的强度比例混合就可形成复合光,它们称为互补色光; ⑵ 白光是是一种特殊的复合光，它是将将各种小组长的光按一定的强度比例混合而成。 3.简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义，写出其数学表达式。 答：确定前提为：①入射光为平行单色光且垂直照射;② 吸光物质为均匀非散射体系;③吸光质点之间无相互作用;④辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程,无荧光和化学现象发生。 其物理意义如下：当一束单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A 与物质的浓度c 及吸收层厚度 b 成正比。 其数学表达式为： Kbc T I I A t ===1lg lg 0 4.摩尔吸收系数κ在光度分析中有什么意义？如何求出κ值？κ值受什么因素的影响？ 答：⑴摩尔吸光系数κ在光度分析中的意义：当吸光物质的浓度为1mol/L 和吸收层厚度为 1cm 时，吸光物质对某波长光的吸光度。 (2)在适宜的低浓度时，测其吸光度A ，然后根据bc A =κ计算而求得。 (3) κ值受入射光的波长，吸光物质的性质、溶剂、温度、溶液的组成、仪器灵敏度等因素的影响。 5.何谓吸光度和透射比，两者的关系如何？ 答：吸光度A 是指入射光强度与透射光强度的比值的对数值。 透射比T 是指透射光强度I t 与入射光强度I 0的比值。 两者的关系如下：T I I A t 1lg lg 0== 6.在光度法测定中引起偏离朗伯-比尔定律的主要因素有那些？如何消除这些因素的影响？ 答：⑴物理因素：①非单色光引起的偏离 ②非平行入射光引起的偏离 ③ 介质不均匀引起的偏离。 ⑵化学因素：①溶液浓度过高引起的偏离 ② 化学反应引起的偏离。 消除这些影响的方法：采用性能较好的单色器 采用平行光束进行入射，吸光物质为均匀非散射体系，溶液较稀，控制解离度不变，加入过量的显色剂并保持溶液中游离显色剂的浓度恒定。 7.分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？ 答：分光光度计的主要部件有：光源、单色器、吸收池、检测系统、信号显示系统。 光源能提供具有足够发射强度、稳定且波长连续变化的复合光。 单色器的作用是从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。 吸收池是用于盛装参比溶液、试样溶液的器皿。
第六章 吸光光度法 思考题 1、解释下列名词： a. 光吸收曲线：测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度。以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，所得到的曲线。 标准曲线：在选定的测定波长下，固定吸收池的厚度不变，测定一系列标准溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标作图，所得到的曲线。 b. 互补色光：如果将两种颜色光按一定比例混合可成为白光，则这两种色光称为互补色光。 单色光：理论上讲，将具有同一波长的一束光称为单色光。 c. 吸光度：表示物质对光吸收的程度，数值上等于透射比倒数的对数，用T I I A t 1lg lg 0==。 透射比：透射光与入射光的比值，又称为透射率，可表示为0 I I T t =。 2、符合朗伯-比耳定律的某一吸光物质溶液，其最大收吸波长和吸光度随吸光物质浓度的增加其变化情况如何？ 答：吸光物质浓度增大，其最大吸收波长不变，吸光度增加。 3、吸光物质的摩尔吸光系数与下列哪些因素有关：入射光波长、被测物质的浓度、络合物的离解度、掩蔽剂。 答：摩尔吸光系数只与入射光波长有关。条件摩尔吸光系数还与络合物的离解度，掩蔽剂有关。 4、试说明吸光光度法中标准曲线不通过原点的原因。 答：①选择的参比溶液不合适；②吸收池厚度不等；③吸收池位置放置不妥；④吸收池透光面不清洁等；⑤如有色络合物的离解度较大，特别是当溶液中还有其他络合剂存在时，会使被测物质在低浓度时显色不完全。 5、在吸光光度法中，影响显色反应的因素有哪些？ 答：①显色剂的用量 ②溶液的酸度 ③显色温度 ④显色时间 ⑤副反应的影响 ⑥溶剂⑦溶液中共存离子的影响。 6、酸度对显色反应的影响主要表现在哪些方面？ 答：①影响显色剂的平衡浓度和颜色 ②影响被测金属离子的存在状态 ③影响络合物的组成。 7、在吸光光度法中，选择入射光波长的原则是什么？ 答：为了提高测定灵敏度，应选择波长等于被测物质的最大吸收波长的光作为入射光。即“最大吸收原则”，当此时有干扰物质干扰时，则应根据“吸收最大，干扰最小”的原则选择入射波长。
第十章吸光光度法 9.1 0.088 mg Fe3+．用硫氰酸盐显色后，在容量瓶中用水稀释到50 mL，用1 cm 比色皿，在波长480 nm处测得A＝0.740。求吸收系数α及κ。 9.2 用双硫腙光度法测定Pb2+，Pb2+的浓度为0.08mg/50mL，用2cm比色皿在520nm下测得T＝53%，求κ。 9.3 用磺基水杨酸法测定微量铁。标准溶液是由0.2160gNH4Fe(SO4)2·12H2O溶于水中稀释至500mL配制成的。根据下列数据，绘制标准曲线。 标准铁溶液的体积V /mL 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 吸光度0.0 0.165 0.320 0.480 0.630 0.790 某试液5.00 mL，稀释至250 mL。取此稀释液2.00 mL，与绘制标准曲线相同条件下显色和测定吸光度。测得A＝0.500。求试液铁含量(单位：mg/mL)。铁铵矾的相对分子质量为482.178。
9.4 取钢试样1.0 g，溶解于酸中，将其中锰氧化成高锰酸盐，准确配制成250mL，测得其吸光度为1.00×10–3 mol·L－1 KMnO4溶液的吸光度的1.5倍。计算钢中锰的百分含量。
9.5 用普通光度法测定铜。在相同条件下测得1.00×10-2 mol·L-1标准铜溶液和含铜试液的吸光度分别为0.699和1.00。如光度计透光度读数的相对误差为0.5％，测试液浓度测定的相对误差为多少？如采用示差法测定，用铜标准液为参比，测试液的吸光度为多少？浓度测定的相对误差为多少？两种测定方法中标准溶液与试液的透光度各差多少？示差法使读书标尺放大了多少倍？
第六章 吸光光度法 一、问答题 1. 摩尔吸收系数的物理意义是什么？其大小和哪些因素有关？在分析化学中κ有何意义？ 2. 朗伯－比尔定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸光度？二者之间的关系是什么？ 3. 为社么物质对光发生选择性吸收？ 4. 分光光度计有哪些主要部件？它们各起什么作用？ 5 当研究一种新的显色剂时，必须做哪些实验条件的研究？为什么？ 6 什么是吸收光谱曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？利用标准曲线进行定量分析时可否使用透光度T 和浓度c 为坐标？ 7 测定金属钴中微量锰时在酸性液中用KIO 3将锰氧化为高锰酸根离子后进行吸光度的测定。若用高锰酸钾配制标准系列，在测定标准系列及试液的吸光度时应选什么作参比溶液？ 8 吸光度的测量条件如何选择？为什么？普通光度法与示差法有何异同？ 9 光度分析法误差的主要来源有哪些？如何减免这些误差？试根据误差分类分别加以讨论。 10 常见的电子跃迁有哪几种类型？ 11 在有机化合物的鉴定和结构判断上，紫外－可见吸收光谱提供信息具有什么特点？ 二、计算题 1．以邻二氮菲光度法测定Fe (Ⅱ)，称取试样0.500g ，经处理后，加入显色剂，最后定容为50.0mL ，用1.0 cm 吸收池在510 nm 波长下测得吸光度A =0.430，计算试样中的w (Fe)(以 百分数表示)；当溶液稀释一倍后透射比是多少？（ε510=1.1×104 ） 2．%0.61%10010 =?=-A T 已知KMnO 4的ε 545 =2.2×103 ，计算此波长下浓度为0.002% （m/v ）KMnO 4溶液在3.0cm 吸收池中的透射比。若溶液稀释一倍后透射比是多少？ 3. 以丁二酮肟光度法测定镍，若络合物NiDx 2的浓度为1.7×10-5mol ·L -1 ，用2.0cm 吸收 池在470nm 波长下测得的透射比为30.0%。计算络合物在该波长的摩尔吸光系数。 4. 根据下列数据绘制磺基水杨酸光度法测定Fe （Ⅲ）的工作曲线。标准溶液是由0.432g 铁铵矾[NH 4Fe(SO 4)2·12H 2O]溶于水定容到500.0mL 配制成的。取下列不同量标准溶液于50.0mL 容量瓶中，加显色剂后定容，测量其吸光度。 V (Fe(Ⅲ))（mL ） 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 A 0.097 0.200 0.304 0.408 0.510 0.618 测定某试液含铁量时，吸取试液5.00mL ，稀释至250.0mL ，再取此稀释溶液2.00mL 置于50.0mL 容量瓶中，与上述工作曲线相同条件下显色后定容，测得的吸光度为0.450，计算试液中Fe(Ⅲ)含量（以g/L 表示）。 5. 以PAR 光度法测定Nb ，络合物最大吸收波长为550nm ，ε=3.6×104 ；以PAR 光度法测定 Pb ，络合物最大吸收波长为520nm ，ε=4.0×104 。计算并比较两者的桑德尔灵敏度。 6. 有两份不同浓度的某一有色络合物溶液，当液层厚度均为1.0cm 时，对某一波长的透射
第七章吸光光度法 一、选择题 1．所谓可见光区，所指的波长范围是（B ） （A）200~400nm （B）400~750nm （C）750~1000nm （D）100~200nm 2.一束（ B ）通过有色溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。（A）平行可见光（B）平行单色光（C）白光（D）紫外光 3．下列说法正确的是（ A ） （A）朗伯-比尔定律，浓度c与吸光度A之间的关系是一条通过原点的直线 （B）朗伯-比尔定律成立的条件是稀溶液，与是否单色光无关 （C）最大吸收波长λmax是指物质能对光产生吸收所对应的最大波长 （D）同一物质在不同波长处吸光系数不同，不同物质在同一波长处的吸光系数相同4．符合比耳定律的有色溶液稀释时，其最大的吸收峰的波长位置（C ） （A）向长波方向移动（B）向短波方向移动 （C）不移动，但峰高降低（D）无任何变化 5．标准工作曲线不过原点的可能的原因是（ D ） （A）显色反应得酸度控制不当（B）显色剂得浓度过高 （C）吸收波长选择不当（D）参比溶液选择不当 6．某物质摩尔吸光系数很大，则表明（ A ） （A）该物质对某波长光的吸光能力很强 （B）该物质浓度很大 （C）测定该物质的精密度很高 （D）测量该物质产生的吸光度很大
7．吸光性物质的摩尔吸光系数与下列( D )因素有关 （A）比色皿厚度（B）该物质浓度 （C）吸收池材料（D）入射光波长 8．已知KMnO4的相对分子质量为158.04，κ545nm=2.2×103，今在545nm处用浓度为0.0020%KMnO4溶液，3.00cm比色皿测得透射比为（ A ） （A）15% （B）83% （C）25% （D）53% 9．有AB两份不同浓度的有色溶液，A溶液用1.0cm吸收池，B溶液用3.0cm吸收池，在同一波长下测得的吸光度值相等，则它们的浓度关系为( D ) （A）A是B的1/3 （B）A等于B （C）B是A的3倍（D）B是A的1/3 10．某有色溶液，当用1cm吸收池时，其透射比为T，若改用2cm吸收池，则透射比应为（ D ） （A）2T （B）2lgT （C）T 1/2 （D）T2 11．用常规分光光度法测得标准溶液的透射率为20％，试液的透射率为10％，若以示差分光光度法测定试液，以标准溶液为参比，则试液的透过率为（ C ） （A）20% （B）40% （C）50% （D）80% 12．用分光光度计测量有色化合物，浓度相对标准偏差最小时的吸光度为（ D ） （A）0.368 （B）0.334 （C）0.443 （D）0.434 13．在分光光度测定中，如试样溶液有色，显色剂本身无色，溶液中除被测离子外，其它共存离子与显色剂不生色，此时应选（B ）为参比。 （A）溶剂空白（B）试液空白（C）试剂空白（D）褪色参比 14．用邻菲罗啉法测定锅炉水中的铁，pH需控制在4~6之间，通常选择（ D ）缓冲溶液较合适。 （A）邻苯二甲酸氢钾（B）NH3—NH4Cl （C）NaHCO3—Na2CO3 （D）HAc—NaAc 15．下述操作中正确的是（ C ）
第八章分光光度法 一、选择题 1.人眼感觉到的光称为可见光，其波长范围是。 a.200-400nm b.400-750nm c.10-200nm d.750-2500nm 2.物质的颜色是由于选择性地吸收了白光中的某些波长的光所致。KMnO4 显紫红色是由于它吸收白光中的。 a.紫红色光 b.绿色光 c.黄色光 d.蓝色光 3.吸收曲线是。 a.吸光物质浓度与吸光度之间的关系曲线； b.吸光物质浓度与透光度之间的关系曲线； c.入射光波长与吸光物质溶液厚度之间的关系曲线； d.入射光波长与吸光物质的吸光度之间的关系曲线。 4.符合光吸收定律的某有色溶液稀释时，其最大的吸收波长λmax的位置将。 a.向长波长方向移动 b.向短波长方向移动 c.不移动，但高峰值增大 d.不移动，但高峰值降低 5.吸光光度法中光吸收定律可表示为。 a.I=10abc b.A=1gT c.I=I0×10-εbc d.I0=I×10-εbc 6.下因素中，影响摩尔吸光系数（ε）大小的是。 a.有色配合物的浓度 b.入射光强度 c.比色皿厚度 d.入射光波长 7、有一浓度为C的溶液，吸收入射光的40%（即透光率为60%），在同样条件下，溶液浓度为0.5C的同一溶液的透光度为( ) A、30% B、20% C、77% D、36% 8．某试液用2cm 比色皿测量时，T=20%，若改用1cm比色皿测量，则A和T 分别为( ) A、0.35和40% B、0.22和36% C、0.35和45% D、0.35和100% 9.现有不同浓度的KMnO4溶液A、B，在同一波长下测定，若A用１cm比色皿，B用2cm比色皿，而测得的吸光度相同，则它们浓度关系为。 a.C A=C B b.C A=2C B c.C B=2C A d. 10.某试液用１cm 比色皿测量时，T=60%，若改用2cm比色皿测量，则A和T分别为。 a.0.44和36% b.0.22和36% c.0.44和30% d.0.44和120% 二、填空题 1、可见分光光度计的基本部件包括，，，，。 2、光度分析的定量分析方法主要有、、三类。 三、简答题 1．什么是Lambert-Beer定律？写出其数学表达式。 2．摩尔吸光系数（ε）的物理意义是什么？它和哪些因素有关？
吸光光度法课后练习题及参考答案 一、选择题 1．所谓可见光区，所指的波长范围是（B ） （A）200~400nm （B）400~750nm （C）750~1000nm （D）100~200nm 2.一束（B ）通过有色溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。 （A）平行可见光（B）平行单色光（C）白光（D）紫外光 3．下列说法正确的是（A ） （A）朗伯-比尔定律，浓度c与吸光度A之间的关系是一条通过原点的直线（B）朗伯-比尔定律成立的条件是稀溶液，与是否单色光无关 （C）最大吸收波长λmax是指物质能对光产生吸收所对应的最大波长 < （D）同一物质在不同波长处吸光系数不同，不同物质在同一波长处的吸光系数相同 4．符合比耳定律的有色溶液稀释时，其最大的吸收峰的波长位置（C ） （A）向长波方向移动（B）向短波方向移动 （C）不移动，但峰高降低（D）无任何变化 5．标准工作曲线不过原点的可能的原因是（D ） （A）显色反应得酸度控制不当（B）显色剂得浓度过高 （C）吸收波长选择不当（D）参比溶液选择不当 6．某物质摩尔吸光系数很大，则表明（A ） （A）该物质对某波长光的吸光能力很强 （B）该物质浓度很大 ， （C）测定该物质的精密度很高 （D）测量该物质产生的吸光度很大 7．吸光性物质的摩尔吸光系数与下列(D )因素有关 （A）比色皿厚度（B）该物质浓度 （C）吸收池材料（D）入射光波长
8．已知KMnO4的相对分子质量为，κ545nm=×103，今在545nm处用浓度为% KMnO4溶液，比色皿测得透射比为（A ） （A）15% （B）83% （C）25% （D）53% 9．有AB两份不同浓度的有色溶液，A溶液用吸收池，B溶液用吸收池，在同一波长下测得的吸光度值相等，则它们的浓度关系为(D ) （A）A是B的1/3 （B）A等于B （C）B是A的3倍（D）B是A的1/3 * 10．某有色溶液，当用1cm吸收池时，其透射比为T，若改用2cm吸收池，则透射比应为（D ） （A）2T （B）2lgT （C）T1/2 （D）T2 11．用常规分光光度法测得标准溶液的透射率为20％，试液的透射率为10％，若以示差分光光度法测定试液，以标准溶液为参比，则试液的透过率为（C ）（A）20% （B）40% （C）50% （D）80% 12．用分光光度计测量有色化合物，浓度相对标准偏差最小时的吸光度为（D ）（A）（B）（C）（D） 13．在分光光度测定中，如试样溶液有色，显色剂本身无色，溶液中除被测离子外，其它共存离子与显色剂不生色，此时应选（B ）为参比。 （A）溶剂空白（B）试液空白（C）试剂空白（D）褪色参比 14．用邻菲罗啉法测定锅炉水中的铁，pH需控制在4~6之间，通常选择（D ）缓冲溶液较合适。 （A）邻苯二甲酸氢钾（B）NH3—NH4Cl （C）NaHCO3—Na2CO3（D）HAc—Na Ac ] 15．下述操作中正确的是（C ） （A）比色皿外壁有水珠（B）手捏比色皿的磨光面 （C）手捏比色皿的毛面（D）用报纸去擦比色皿外壁的水 二、填空题 1．在可见光区，物质的颜色是由（透射光的波长）决定的。已知姿色和绿色是一对互补色光，则KMNO4溶液吸收的是（绿）色光。
第八章吸光光度法 基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法。包括比色法、可见及紫外分光光度法等。本章主要讨论可见光区的吸光光度法。利用可见光进行吸光光度法分析时，通常将被测组分通过化学反应转变成有色化合物，然后进行吸光度的测量。例如：测量钢样中Mn的 含量，在酸性溶液中将Mn氧化为MnO 4-，然后进行吸光 度的测量。 与化学分析法比较它具有如下特点：
（一）灵敏度高 吸光光度法常用于测定试样中1－0.001%的微量组分。对固体试样一般可测至10-4 %。 （二）分析微量组分的准确度高 例如：含铁量为0.001%的试样，如果用滴定法测定，称量1g试样，仅含铁0.01mg，无法用滴定分析法测定。如果用显色剂1，10-邻二氮菲与亚铁离子生成橙红色的1，10-邻 二氮菲亚铁配合物，就可用吸光光度法来测定。 Fe2++ 3(1,10-phen) → [ Fe(1,10-phen)3] 2+（三）操作简便，测定快速 （四）应用广泛 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用分光光度法测定。可用来研究化学反应的机理、溶液中配合物的组成、测定一些酸碱的离解常数等。
§8-1 吸光光度法基本原理 一、物质对光的选择吸收 当光束照射到物质上时，光与物质发生相互作用，产生了反射、散射、吸收或透射（p238, 图9-1）。若被照射的是 均匀的溶液，则光在溶液中的散射损失可以忽略。 当一束由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光复合而成的白光通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过。当透射光波长在400-700nm 范围时，人眼可觉察到颜色的存在，这部分光被称为可见光。透射光和吸收光呈互补色，即物质呈现的颜色是与其吸收光呈互补色的透射光的颜色。 溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈例如：CuSO 4 现的是与黄色呈互补色的蓝色。不同波长的光具有不同的颜色，见P238，表9-1。
2 分(1102) 透射比与吸光度的关系是-----------------------------------------------------------------------( ) (A) 1 T A = (B) lg 1 T A = (C) lg T = A(D) T A =lg 1 2 分(1102) (B) 2分(1103) 1103 一有色溶液对某波长光的吸收遵守比尔定律。当选用2.0cm的比色皿时,测得透射比为T,若改用1.0cm的吸收池,则透射比应为----------------------------------------------------------( ) (A) 2T(B) T/2 (C) T2(D) T1/2 13. 2分(1103) 1103 (D) 2分(1104) 1104 符合比尔定律的有色溶液,浓度为c时,透射比为T0,浓度增大一倍时,透射比的对数为-------------------------------------------------------------------------------------------------------------( ) (A) T0/ 2 (B) 2T0 (C) (lg T0)/2 (D) 2lg T0 2分(1104) 1104 (D) 2 分(1105) 有色络合物的摩尔吸光系数(ε)与下述各因素有关的是-----------------------------------( ) (A) 比色皿厚度(B) 有色络合物的浓度 (C) 入射光的波长(D) 络合物的稳定性 2 分(1105) (C) 2 分(1106) 摩尔吸光系数(ε)的单位为-----------------------------------------------------------------------( ) (A) mol/(L·cm) (B) L/(mol·cm) (C) mol/(g·cm) (D) g/(mol·cm) 2 分(1106) (B) 2分(1107) 1107 以下说法错误的是--------------------------------------------------------------------------------( ) (A)摩尔吸光系数ε随浓度增大而增大 (B)吸光度A随浓度增大而增大 (C)透射比T随浓度增大而减小 (D)透射比T随比色皿加厚而减小 2分(1107) 1107 (A) 2分(1108)
第八章分光光度法
第六章 吸光光度法 一、问答题 1. 摩尔吸收系数的物理意义是什么？其大小和哪些因素有关？在分析化学中κ有何意义？ 2. 朗伯－比尔定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸光度？二者之间的关系是什么？ 3. 为社么物质对光发生选择性吸收？ 4. 分光光度计有哪些主要部件？它们各起什么作用？ 5 当研究一种新的显色剂时，必须做哪些实验条件的研究？为什么？ 6 什么是吸收光谱曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？利用标准曲线进行定量分析时可否使用透光度T 和浓度c 为坐标？ 7 测定金属钴中微量锰时在酸性液中用KIO 3将锰氧化为高锰酸根离子后进行吸光度的测定。若用高锰酸钾配制标准系列，在测定标准系列及试液的吸光度时应选什么作参比溶液？ 8 吸光度的测量条件如何选择？为什么？普通光度法与示差法有何异同？ 9 光度分析法误差的主要来源有哪些？如何减免这些误差？试根据误差分类分别加以讨论。 10 常见的电子跃迁有哪几种类型？ 11 在有机化合物的鉴定和结构判断上，紫外－可见吸收光谱提供信息具有什么特点？ 二、计算题 1．以邻二氮菲光度法测定Fe (Ⅱ)，称取试样0.500g ，经处理后，加入显色剂，最后定容 为50.0mL ，用1.0 cm 吸收池在510 nm 波长下测得吸光度A =0.430，计算试样中的w (Fe)(以百分数表示)；当溶液稀释一倍后透射比是多少？（ε510=1.1×104） 2．%0.61%10010=?=-A T 已知KMnO 4的ε545=2.2×103，计算此波长下浓度为0.002% （m/v ）KMnO 4溶液在3.0cm 吸收池中的透射比。若溶液稀释一倍后透射比是多少？ 3. 以丁二酮肟光度法测定镍，若络合物NiDx 2的浓度为1.7×10-5mol ·L -1，用2.0cm 吸收池 在470nm 波长下测得的透射比为30.0%。计算络合物在该波长的摩尔吸光系数。 4. 根据下列数据绘制磺基水杨酸光度法测定Fe （Ⅲ）的工作曲线。标准溶液是由0.432g 铁铵矾[NH 4Fe(SO 4)2·12H 2O]溶于水定容到500.0mL 配制成的。取下列不同量标准溶液于50.0mL 容量瓶中，加显色剂后定容，测量其吸光度。 V (Fe(Ⅲ))（mL ） 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 A 0.097 0.200 0.304 0.408 0.510 0.618 测定某试液含铁量时，吸取试液5.00mL ，稀释至250.0mL ，再取此稀释溶液2.00mL 置于50.0mL 容量瓶中，与上述工作曲线相同条件下显色后定容，测得的吸光度为0.450，计算试液中Fe(Ⅲ)含量（以g/L 表示）。 5. 以PAR 光度法测定Nb ，络合物最大吸收波长为550nm ，ε=3.6×104；以PAR 光度法测定 Pb ，络合物最大吸收波长为520nm ，ε=4.0×104。计算并比较两者的桑德尔灵敏度。 6. 有两份不同浓度的某一有色络合物溶液，当液层厚度均为 1.0cm 时，对某一波长的透
紫外可见分光光度计工作原理及特点 摘要：紫外可见分光光度计对于分析人员来说是最有用的分析工具之一，几乎每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计，在食品检测中同样也是如此，它可以用来进行食品的多种成分分析和检测，应用十分广泛。 1概述 紫外可见分光光度计对于分析人员来说是最有用的分析工具之一，几乎每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计，在食品检测中同样也是如此，它可以用来进行食品的多种成分分析和检测，应用十分广泛。 1．1紫外可见分光光度法 紫外可见分光光度法是利用物质分子对紫外可见光谱区的辐射的吸收来进行分析的一种仪器分析方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，它广泛用于无机和有机物质的定性和定量分析。 朗伯一比耳定律（Lambert—Beer）是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。当入射光波长一定时，溶液的吸光度A 是吸光物质的浓度C及吸收介质厚度l（吸收光程）的函数。其常用表达式为： A=E×l×C（式中，∈为系数） 1．2紫外可见分光光度计 紫外可见分光光度计是基于紫外可见分光光度法的原理丁作的常规分析仪器。根据光路设计的不同，紫外可见分光光度计可以分为单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。各种型号的紫外可见分光光度计，就其基本结构来说，都是由5个基本部分组成，即光源、单色器、吸收池、检测器及信号指示系统。 1．3紫外可见分光光度计的特点 1．3．1应用广泛 在国际上发表的有关分析的论文中，光度法约占28％。由于各种各样的无机物和有机物在紫外一可见区域都有吸收，均可借此方法加以测定。在食品行业，紫外可见分光光度计被广泛应用于食品检测之中，得到越来越多的重视。 1．3．2仪器价格相对低廉且分析成本低 紫外可见分光光度计价格相埘低廉，分析成本低，在使用过程中仪器儿乎没有什么耗损。食品企业大多属于中小企业，规模不大且利润薄，降低食品检测费
第十章吸光光度法课后习题及答案 第十章吸光光度法 9、1 0、088 mg Fe3+.用硫氰酸盐显色后,在容量瓶中用水稀释到50 mL,用1 cm比色皿,在波长480 nm处测得A＝0、740。求吸收系数α及κ。 9、2 用双硫腙光度法测定Pb2+,Pb2+得浓度为0、08mg/50mL,用2cm比色皿在520nm下测得T＝53%,求κ。 9、3 用磺基水杨酸法测定微量铁。标准溶液就是由0、2160gNH4Fe(SO4)2·12H2O 溶于水中稀释至500mL配制成得。根据下列数据,绘制标准曲线。 标准铁溶液得体积V /mL 0、0 2、0 4、0 6、0 8、0 10、0
吸光度0、0 0、165 0、320 0、480 0、630 0、790 某试液5、00 mL,稀释至250 mL。取此稀释液2、00 mL,与绘制标准曲线相同条件下显色与测定吸光度。测得A＝0、500。求试液铁含量(单位:mg/mL)。铁铵矾得相对分子质量为482、178。 9、4 取钢试样1、0 g,溶解于酸中,将其中锰氧化成高锰酸盐,
准确配制成250mL,测得其吸光度为1、00×10–3 mol·L－1 KMnO4溶液得吸光度得1、5倍。计算钢中锰得百分含量。 9、5 用普通光度法测定铜。在相同条件下测得1、00×102 mol·L1标准铜溶液与含铜试液得吸光度分别为0、699与1、00。如光度计透光度读数得相对误差为0、5％,测试液浓度测定得相对误差为多少？如采用示差法测定,用铜标准液为参比,测试液得吸光度为多少？浓度测定得相对误差为多少？两种测定方法中标准溶液与试液得透光度各差多少？示差法使读书标尺放大了多少倍？
第十章吸光光度法 1.与化学分析法相比，吸光光度法的主要特点是什么？ 2.何谓复合光、单色光、可见光和互补色光？白光与复合光有何区别？ 3.简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义，写出其数学表达式。 4.摩尔吸收系数κ在光度分析中有什么意义？如何求出κ值？κ值受什么因素的影响？ 5.何谓吸光度和透射比，两者的关系如何？ 6.在光度法测定中引起偏离朗伯-比尔定律的主要因素有那些？如何消除这些因素的影响？ 7.分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？ 8.吸收光谱曲线和标准曲线的实际意义是什么？如何绘制这种曲线？ 9.吸光光度法测定对显色反应有何要求？从哪些方面来考虑显色反应的条件？ 10.溶液的酸性对显色反应的影响表现在哪些方面？如何选择和确定最适宜的酸度？ 11.为了提高测量结果的准确程度，应该从哪些方面选择或控制光度测量的条件？ 12.为什么示差光度可以提高测定高含量组分的准确度？ 13.简述用摩尔比法测定络合物络合比的原理。 14.双光束分光光度计与单光束分光光度计相比有什么不同？有哪些特点？ 15.有50.00mol含Cd2+5.0ug的溶液，用10.0mol二苯硫腙-氯仿溶液萃取（萃取率≈100%）后，在波长为518nm处，用1㎝比色皿测量得T=44.5%。求吸收系数a、摩尔吸收系数κ和桑德尔灵敏度s各为多少？ 16.钴和镍与某显色剂的络合物有如下数据： λ/nm510 656 K Co/L×mol-1×cm-1 3.64×104 1.24×103 K Ni/L×mol-1×cm-1 5.52×103 1.75×104 将0.376g土壤试样溶解后配成50.00ml溶液，取25.00ml溶液进行处理，以除去干扰物质，然后加入先色剂，将体积调至50.00ml.此溶液在510nm处吸光度为0.467，在656nm处吸光度为0.374，吸收池厚度为1cm。计算钴镍在土壤中的含
第六章 吸光光度法 1. 根据lg A T K c '=-=，设4 2.510K '=?，今有五个标准溶液，浓度c 分别为4.0×10-6，8.0×10-6，1.2×10-5，1.6×10-5，2.0×10-5 mol/L ，绘制以c 为横坐标、T 为纵坐标的c -T 关系曲线图。为什么这样的曲线图不能用作定量分析标准曲线？请绘制出可作定量分析的标准曲线。 解： 由公式计算可知，当c 分别为4.0×10-6，8.0×10-6，1.2×10-5，1.6×10-5，2.0×10-5 mol/L 时，分别求得吸光度A = 0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，对应的透光度T 分别为0.794，0.62，0.501，0.398，0.316。 c 与T 不呈线性关系，故c-T 曲线不可作定量分析标准曲线用。 可作c -A 曲线，用作定量分析。 2. 某试液用2 cm 比色皿测量时，T = 60%，若改用1 cm 或3 cm 比色皿，T 及A 等于多少？ 解： 11 22 2 cm -lg 0.22 60% 0.22 1 cm 0.11 77% 20.22 3 cm 30.33 46% 2 b A T T A b A bc A b b A T b A T ε============?== 3. 某钢样含镍约0.12%，用丁二酮圬光度法 (4-1-11.310 L mol cm ε=???) 进行测定。试样溶解后，转入100 mL 容量瓶中，显色，并加水稀释至刻度。取部分试液于波长470 nm 处用1 cm 吸收池进行测量。如要求此时的测量误差最小，应称取试样多少克？ 解： 测量误差最小时，A=0.434
第六章：吸光光度法思考题解答 一、思考题： 1、解释下列名词 a.光吸收曲线及标准曲线； b.互补色光及单色光； c.吸光度及透射比。 解：a. (1)光吸收曲线指的是测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度时，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的一条吸收光谱曲线。(2)标准曲线指的是在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度时，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的一条直线。 b.(1)互补色光指的是两种相对应颜色的光，将它们按一定比例混合，可得到白光。(2)单色光指的是具有同一波长的光。 c.(1)吸光度指的是溶液对光的吸收程度，与溶液浓度、液层厚度及入射光波长等因素有关。(2)透射比指的是透射光强度与入射光强度的比值。 2、符合朗伯-比尔定律的某一吸光物质溶液，其最大吸收波长和吸光度随吸光物 质浓度的增大其变化情况如何？ 解：最大吸收波长不变，吸光度增大。 3、吸光物质的摩尔吸收系数与下列哪些因素有关？入射光波长，被测物质的浓 度，络合物的解离度，掩蔽剂。 解：入射光波长、络合物的解离度和掩蔽剂。 4、试说明吸光光度法中标准曲线不通过原点的原因。 解：可能是由于参比溶液选择不当，吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清洁等原因所引起的。 5、在吸光光度法中，影响显色反应的因素有哪些？ 解：溶液酸度、显色剂的用量、显色反应时间、显色反应温度、溶剂和干扰物质。 6、酸度对显色反应的影响主要表现在哪些方面？ 解：影响显色剂的平衡浓度和颜色；影响被测金属离子的存在状态；影响络合物的组成。 7、在吸光光度法中，选择入射光波长的原则是什么？ 解：吸收最大，干扰最小。 8、分光光度计是由哪些部件组成的？各部件的作用如何？ 解：主要部件：光源、单色器、比色皿、检测器和显示装置。光源可以发射连续光谱，是产生入射光的基础；单色器是将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置，提供单色光作为入射光；比色皿是盛放试液的容器；检测器的作用是接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进行测量；显示装置的作用是把放大的信号以吸光度A或透射比T的方式显示或记录下来。 9、测量吸光度时，应如何选择参比溶液？
第七章 吸光光度法 1.与化学分析法相比，吸光光度法的主要特点是什么？ 答：①灵敏度高 ②仪器设备简单，操作简便，快速 ③ 准确度较高 ④ 应用广泛 2.何谓复合光、单色光、可见光和互补色光？白光与复合光有何区别？ 答：⑴复合光指由不同单色光组成的光； 单色光指其处于某一波长的光； 可见光指人的眼睛所能感觉到的波长范围为400-750 nm 的电磁波； 将两种适当颜色的光按照一定的强度比例混合若可形成白光，它们称为互补色光； ⑵ 白光是是一种特殊的复合光，它是将各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成有复合光。 3.简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义，写出其数学表达式。 答：确定前提为：①入射光为平行单色光且垂直照射；② 吸光物质为均匀非散射体系；③吸光质点之间无相互作用；④辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。 其物理意义如下：当一束单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A 与吸光物质的浓度c 及吸收层厚度 b 成正比。 其数学表达式为： Kbc T I I A t ===1lg lg 0 4.摩尔吸收系数κ在光度分析中有什么意义？如何求出κ值？κ值受什么因素的影响？ 答：⑴摩尔吸光系数κ在光度分析中的意义：当吸光物质的浓度为1mol/L 和吸收层厚度为 1cm 时，吸光物质对某波长光的吸光度。 (2)在吸光物质的浓度适宜低时，测其吸光度A ，然后根据bc A =κ计算而求得。 (3) κ值受入射光的波长，吸光物质的性质、溶剂、温度、溶液的组成、仪器灵敏度等因素的影响。 5.何谓吸光度和透射比，两者的关系如何？ 答：吸光度A 是指入射光强度I 0与透射光强度I t 的比值的对数值。 透射比T 是指透射光强度I t 与入射光强度I 0的比值。 两者的关系如下：T I I A t 1lg lg 0== 6.在光度法测定中引起偏离朗伯-比尔定律的主要因素有那些？如何消除这些因素的影响？ 答：⑴物理因素：①非单色光引起的偏离 ②非平行入射光引起的偏离 ③ 介质不均匀引起的偏离。 ⑵化学因素：①溶液浓度过高引起的偏离 ② 化学反应引起的偏离。 消除这些影响的方法：采用性能较好的单色器 采用平行光束进行入射，改造吸光物质使之为均匀非散射体系，在稀溶液进行，控制解离度不变，加入过量的显色剂并保持溶液中游离显色剂的浓度恒定。 7.分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？ 答：分光光度计的主要部件有：光源、单色器、吸收池、检测系统、信号显示系统。 光源能提供具有足够发射强度、稳定且波长连续变化的复合光。 单色器的作用是从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。