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吸光光度法

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吸光光度法

吸光光度法

第20 章吸光光度法吸光光度法(light absorption method)是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。

包括比色法（colorimetric method）和分光光度法（spectrophotometry）。

前者是通过比较有色溶液颜色深浅来确定有色物质的含量；后者是根据物质对一定波长光的吸收程度来确定物质的含量的。

分光光度法包括紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）、可见光分光光度法（visible spectrophotometry）、红外分光光度法（infrared spectrophotometry）。

本章主要讨论可见光分光光度法。

20.1 概述20.1.1 物质对光的选择性吸收1. 光的性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。

光的偏振、干涉、衍射、折射等现象就是其波动性的反映，波长λ与频率ν之间的关系式：λν=c （c为光速）亦反映光的波动性。

光又是由大量具有能量的粒子流所组成，这些粒子称为光子。

光子的能量则反映微粒性，光子的能量E 与波长λ的关系：E = hν = hc/λ（h为普朗克常量）亦可用来表示光的微粒性。

由上述关系可知，光子的能量与光的波长（或频率）有关，波长越短，光能越大，反之亦然。

光的能量范围很广，在波长或频率上相差大约20个数量级。

不同光的波长范围及其在分析化学中的应用情况见表20-1。

表20-1 各种光的波长范围及其在分析化学中的应用情况光的名称波长范围跃迁类型分析方法X-射线远紫外光近紫外光可见光近红外光中红外光远红外光微波无线电波10-1~ 10nm10 ~ 200nm200 ~ 400nm400 ~ 750nm0.75 ~ 2.5μm2.5 ~ 50μm50 ~ 1000μm0.1 ~ 100cm1 ~ 1000mK和L层电子中层电子价电子价电子分子振动分子振动分子振动和低位振动分子转动X射线光谱法真空紫外光度法紫外光度法比色及可见光度法近红外光谱法中红外光谱法远红外光谱法微波光谱法核自旋共振光谱2. 物质的颜色与其对光的选择性吸收光可分为单色光与复合光，单色光（chromatic light）是仅具有单一波长的光，而复合光（polychromatic light）是由不同波长的光（不同能量的光子）所组成。

第九章 吸光光度法

第九章 吸光光度法

发生相互作用。 假定只有在稀溶液(c<10-2mol/L)时才基本符合。 当溶液浓度c >10 －2 mol/L 时，吸光质点间可能发 生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。 故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的 形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化 ，影响吸光度。
度的乘积成正比。 朗伯——比耳定律不仅适用于有色溶液，也适 用于其它均匀、非散射的吸光物质(包括液体、气 体和固体)，是各类吸光光度法的定量依据。
A bc
式中，A：吸光度，描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位mol· －１； L
无线电波 11000m
光谱名称 波长范围 X射线 0.1—10nm 远紫外光 10—200nm
跃迁类型
辐射源
分ห้องสมุดไป่ตู้方法 X射线光谱法
真空紫外光 度法
K和L层电子 X射线管 中层电子 氢灯 氢灯 钨灯
碳化硅热棒
近紫外光 200—400nm 价电子 可见光 400—750nm 价电子
近红外光 0.75—2.5μ m 分子振动 中红外光 2.5— 分子振动 5.0μ m
A总 lg(I01 I02 ) /(I01 10
1bc
I02 10
2bc
)
讨论: A总 lg(I0 I0 ) /(I0 10
1 2 1
1bc
I02 10
2bc
)
(1) 1= 2 = 则： A总 ＝lg（Ｉo/Ｉt）＝ bc
(2) 若 2≠ 1 ；A与C则不成直线关系。 2与 1
I0 A lg I t A Kbc

吸光光度法

吸光光度法
(2)、质量吸光系数
A ＝ lg（I0 / It) = a b c ； a ＝ A / b c
式中， c：溶液的浓度 g ·L-1 a：吸光系数 L·g-1 ·cm-1
a与ε的关系为： a =ε/M （M为摩尔质量）
(3)、吸光系数的意义
a、单位浓度、单位光程的吸光物质，对某一波长的 入射光，所产生的吸光度。分质量吸光系数（a） 和摩尔吸光系数（ε ）。（定义）
★ 光度分析法，根据吸光物质的不同，可分为：
原子吸收分光光度法、分子（或离子）吸光光度法。 本章主要讲授的吸光光度法，属于：分子（或离子）吸收。 吸光波长：可见和近紫外（主要在可见光区）。
二、吸收曲线
物质对光的选择性吸收，可用吸收曲线来表示！
★ 吸收曲线的讨论：
(1) 吸光度最大处对应 的波长称为最大吸 收波长λmax
吸光系数可反映出吸光化合物的吸光本性！
吸光系数定义：单位浓度、单位光程的吸光物质,对某一 波长的入射光，所产生的吸光度。
(1)、摩尔吸光系数
A ＝ lg（I0 / It) = εb c
ε＝ A /bc
式中， b：液层厚度(光程长度) cm； c：溶液的摩尔浓度 mol ·L-１； ε：摩尔吸光系数 L·mol-1 ·cm-1；
① ε 是吸物光质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；
② 不随浓度 c 和光程长度 b 的改变而改变。温度和波长等
条件一定时，ε 仅与吸收物质本身的性质有关，与待测
物浓度无关,可作为定性鉴定的参数；
③ 同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。λmax处的 摩尔吸光系数最大，常以εmax 表示。εmax 表明了该
b、吸光系数是表示吸光物质 吸光能力的特征常数。吸光
系数越大，表示该物质吸光能力越强。其在吸收峰值 最大处对应的波长，叫最大吸收波长，此处吸光系数

吸光光度法

吸光光度法
dT
ln T＋1＝0，即T=0.368, A=－lgT=0.434时△C/C最小。
由（7－5）计算可知，当△T＝0.01，要使△C/C<5％，则 T应在70～10％，A为0.15～1.00；实际最好为0.2～0.8，这 就是吸光光度分析中较适宜的吸光度范围(P327)
采取措施： （1）调节待测溶液浓度（通过改变称样量和稀释 等办法 改变c）； （2）选厚度不同的吸收池(改变b)。
K1b
b－液层厚度（cm）
1852年，比尔（Beer）指出，当溶液的厚度一 定时，吸光度与溶液的浓度成正比
A lg
I0 It
K2c
c－吸光物质的浓度 （mol/l）
• 将朗伯定律和比尔定律结合起来，可得朗 伯－比尔定律的数学表达式 ：
A lg I0 Kbc It
（7－3）
◆物理意义：当一束平行单色光通过某均匀吸收 溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度、吸 收层厚度成正比。
分光实验时，盛试液和参比的比色皿（吸收池）
采用相同质料和厚度的光学玻璃制成，所以Ir 基本不变。
令I0
I
' 0
Ir ,则I0
Ia
It
(7-1a)
即I0固定时，It透过光强度愈小，则Ia愈大，有 色溶液对光的吸收程 1 lgT
It
T
(7-2)
It--透射光强度 I0为入射光强度 T-透光度（以％表 示时称为透光率）
即溶液的透光率愈大，对光的吸收愈小；相反， 透光率愈小，对光的吸收愈大。
A与溶液浓度、液层厚度及入射光波长等因素有 关，如保持入射光波长不变，则A只与c、b有关。
1760年，朗伯（Lamber）指出，如溶液浓度一定， 该溶液对光吸收程度与液层厚度（吸收池厚度、 光程长度）成正比。

第八章 吸光光度法

第八章 吸光光度法
2、偏离朗伯-比耳定律的原因 根据朗伯-比耳定律，当吸收池厚度保持不变，以吸光度
对浓度作图时，应得到一条通过坐标原点的直线，该直线称 为标准曲线或工作曲线。在相同条件下测得试液的吸光度， 从工作曲线上就可以查得试液的浓度。但在实际工作中，常 常遇到偏离线性关系的现象，特别是在溶液浓度较高时，常 会出现标准曲线向上或向下弯曲产生负偏离或正偏离（p244, 图9-4）。
例如：CuSO4溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈 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P294，表9-1。
物质吸收了光子的能量由基态跃迁到较高能态（激发 态），这个过程叫做物质对光的吸收。
M（基态）+hυ → M*(激发态)
当照射光光子的能量hυ与物质的基态与激发态能量之差相等 时，即ΔE= hυ，才能发生吸收。
(2) 平衡效应、酸效ห้องสมุดไป่ตู้、溶剂效应 溶液中有色化合物的平衡移动会使最大吸收波长发生变化，
使工作曲线产生弯曲。溶液的酸度、溶剂会对有色化合物的 形成、分解等产生影响，而使吸收光谱的形状和最大吸收波 长发生变化，从而导致偏离。
§ 8-2 目视比色法及光度计的基本部件
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的方法称为 目视比色法。常用的目视比色法是标准系列法。这种方法就 是使用一套由同种材料制成的、大小形状相同的平底玻璃管 （称为比色管），于管中分别加入一系列不同量的标准溶液 和待测液，在实验条件相同的情况下，再加入等量的显色 剂，稀释至一定刻度，然后从管口垂直向下观察，比较待测 液与标准溶液颜色深浅。若待测液与某一标准溶液颜色深度 一致，则说明两者浓度相等，若待测液介于两标准溶液之 间，则取两标准液平均值为待测液浓度。

第7章吸光光度法

第7章吸光光度法

19.7.21
31
有机显色剂:
生色团（生色团） 能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团产生
n→ π*跃迁和π→ π*跃迁, 跃迁E较低
－N＝N－，－N＝O，
O
C=S,－N
O
（共轭双键）πe
注：当出现几个生色团共轭，则几个生色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长 将比单个生色团的吸收波长长，强度也增强
注：一般可用空白对比校正消除
19.7.21
45
二、化学因素
浓度过高，吸光质点之间作用 改变 化学反应,浓度发生变化 以C代替平衡浓度 解离 络合 使C与平衡浓度的正比关系破坏 缔合
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46
三、干扰及消除
1.干扰情况： 干扰物质本身有颜色 干扰物质与显色剂反应有吸收 干扰物质与显色剂反应虽没吸收，但消耗显色 剂 干扰物质生成沉淀
19.7.21
15
A,T,C之间的关系
A = lg (I0/It)
A = lg(1/T)
19.7.21
16
吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系
A
T
T = 10-kbc
A=kbc
线性关系
c
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17
二、摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度
1.摩尔吸光系数： : L·mol-1·cm-1
单色光的装置。 棱镜:玻璃350 ～ 3200 nm, 石英185 ～ 4000 nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便
19.7.21
24
单色器
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
白光 入射狭缝 准直透镜

第七章 吸光光度法

第七章 吸光光度法

• 注:
摩尔吸光系数− ε 摩尔吸光系数−反映灵敏度的指标
•
molar absorptivity
显色条件的确定(实验确定 二.显色条件的确定 实验确定 显色条件的确定 实验确定)
• (一)绘制吸收光谱A-λ曲线 绘制吸收光谱A • 确定λ 作为入射光波长. 确定λmax作为入射光波长. • (二)显色剂用量 达到吸光度A值最大且稳定的a,b a,b间任 达到吸光度A值最大且稳定的a,b间任 选一点. 曲线确定最佳用量. 选一点.做A-VR曲线确定最佳用量. (三)酸度 pH太高,M水解 太高,M水解; pH太高,M水解; pH太低,R发生酸效应 太低,R发生酸效应. pH太低,R发生酸效应. pH曲线确定最佳酸度范围 曲线确定最佳酸度范围. 做A-pH曲线确定最佳酸度范围.
∴选择显色的最佳条件依据: 选择显色的最佳条件依据
• 在提高灵敏度和选择性前提条件下， 在提高灵敏度和选择性前提条件下， 吸光度达最大且平稳所对应的pH、 VR, 吸光度达最大且平稳所对应的 、 温度t( 、 时间t(min)和溶剂的种类 温度 ℃)、 时间 和溶剂的种类 和溶剂量. 和溶剂量.
§7-5 吸光度测量条件的选择
作用:调仪器吸光度为零. 作用:调仪器吸光度为零.(或T=100%) T=100% 100 可抵消非显色物对光的吸收, 可抵消非显色物对光的吸收 , 突出显色 化合物MR对光的吸收. MR对光的吸收 化合物MR对光的吸收. 溶剂空白—溶剂或去离子水作空白 溶剂或去离子水作空白. 溶剂空白 溶剂或去离子水作空白. 试剂空白—除被测不加外 其余试剂均加. 除被测不加外, 试剂空白 除被测不加外,其余试剂均加.
标准曲线绘制如下: 标准曲线绘制如下

0

分析化学第九章吸光光度法

分析化学第九章吸光光度法

3. 分光光度计及其基本部件：
光源－单色器－比色皿（吸收池）－检测器－显
（1）光源 : 钨丝灯:可见、红外 400－1000nm氢灯或 氘灯：紫外 160－350nm （2）单色器： a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。 b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃 棱镜:可见,石英棱镜:紫 外、可见。 c.光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200 条/mm, 衍射、干涉原理。
吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱 单色 单一波长的光 光 光 复合光 由不同波长的光组合而成的光
两种不同颜色的单色光按一定的强度比 光的互补 例混合得到白光，那么就称这两种单色 光为互补色光
光的互补示意图
KMnO4溶液的 吸收曲线 (cKMnO4:a<b<c <d)



分子、原子、离子具有不连续的量子化能级，仅 能吸收当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n因为不同物质微粒的结构不同， 共有不同的量子化能级，其能量差也不相同,因此 对光的吸收具有选择性。若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ，测量不同 λ下的 A ，以吸光 度 A 对吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线， 即吸收光谱。 初步定性分析：不同物质吸收曲线的形状与最大 吸收波长不同。 定量分析：不同 C 的同一物质在吸收峰附近的 A 随 C ↑而增大，吸收曲线是吸光光度法中选择测 定波长的主要依据。
3.温度：通过实验确定温度范围，通常在室温下 进行。 4.溶剂：一般螯合物在有机溶剂中溶解度大，提高 显色反应的灵敏度。如Cu(SCN)42－在水中大 部分离 解，几乎无色；在丙酮中呈蓝色。
5.显色时间：通过实验找出适宜的显色时间。
6.干扰组分：共存组分与显色剂生成有色络合物， 正干扰；生成无色络合物，负干扰。 干扰的消除：

第10章 吸光光度法

第10章 吸光光度法

普朗克方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起。
E h c h
h －普朗克(Planck)常数 6.63×10-34J·s
c －真空中光速 2.99792458×108m/s~3.0 ×108m/s
－波长，单位：m,cm,mm, m,nm,Å
1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1Å=10-10m
用不同波长的单色光照射溶液，测其吸光度，以A对λ作
图，得吸收曲线，即吸收光谱。
10
第
不同物质吸收曲线的形状，λmax位置不同。
章
——定性分析
吸 光
最大吸收波长（λmax）—吸光度A最大处对应的波长。
光
度
法
第
10
章
同一物质在同一波长下吸光度A随着浓度的增
吸
大而增大 。
光
光
——定量分析
度
法
❖ 物质的分子结构与吸收光谱的关系
E

E2

E1

h

hc

不同物质分子因结
构不同而能级不同，故
各能级间的能级差也不
相同，因而选择吸收的
性质反映了分子内部结
第
构的差异。
章 吸 光 光 度 法
10
10.1.3 光吸收的基本定律—朗伯-比尔定律
入射光
I0
It
透射光
b
透射比（透光度） T It I0
第
吸光度
A lg I0 lg 1 lg T
章
② 吸光物质为均匀非散射体系；
吸 光
③ 吸光质点之间无相互作用（稀溶液） ；
光 度
④ 辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程。

第 09 章 吸光光度法

第 09 章 吸光光度法

天津理工大学
白光除了可由所有波长的可见光复合得到外，还 可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。 能组成白光的两种颜色的光叫补色光。
物质的颜色与吸收光的关系： 当白光照射到物质上时，如果物质对白光中某种 颜色的光产生了选择性的吸收，则物质就会显示 出一定的颜色。 物质所显示的颜色是吸收光的互补色。
吸收峰和最大吸收波长max • 吸收曲线上的各个峰叫吸收峰。峰越高，表 示物质对相应波长的光的吸收程度越大。其中最 高的那个峰叫最大吸收峰，它的最高点所对应的 波长叫最大吸收波长，用λmax表示。
天津理工大学
物质的吸收曲线和最 大吸收波长的特点： 1）不同的物质，吸 收曲线的形状不同， 最大吸收波长不同。 2）对同一物质，其 浓度不同时，吸收曲 线形状和最大吸收波 长不变，只是吸收程 度要发生变化，表现 在曲线上就是曲线的 高低发生变化。
价电 子
价电 子
分子 振动
分子 振动
分子 转动
天津理工大学
§9.1 吸光光度法基本原理
9.1.1物质对光的选择性吸收
1 可见光的颜色和互补色： 在可见光范围内，不同波长的光的颜色是不同的。 平常所见的白光（日光、白炽灯光等）是一种复 合光，它是由各种颜色的光按一定比例混合而得 的。利用棱镜等分光器可将它分解成红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。
κ值可以从实验中得到。
天津理工大学
摩尔吸收系数κ的讨论
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波 长等条件一定时， κ仅与吸收物质本身的性质有关，与 待测物浓度无关； （3）同一吸收物质在不同波长下的κ值是不同的。在最 大吸收波长λmax处的摩尔吸收系数κmax表明了该吸收物质 最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能 达到的最大灵敏度。

第十一章_吸光光度法[1]

第十一章_吸光光度法[1]

第⼗⼀章_吸光光度法[1]第⼗⼀章吸光光度法第⼀节吸光光度法概述吸光光度法是光学分析法的⼀种，也称为吸收光谱法。

它是基于物质对光的选择性吸收⽽建⽴起来的分析⽅法。

吸光光度法包括⽐⾊法、可见光分光光度法、紫外分光光度法、红外光谱法和原⼦吸收分光光度法。

吸光光度法根据分⼦的特征吸收光谱可以进⾏定性分析, 根据分⼦的吸光程度⼤⼩可以进⾏定量分析。

吸光光度法的特点如下：（１）灵敏者度⾼可⽤于测定微量组分的含量，测定下限可达10-5~10-6mol·L-1。

若被测组分在测定前先进⾏分离和富集，实验的灵敏度还可以提⾼。

（２）准确度较⾼⽐⾊法的相对误差为5%~20%，分光光度法的相对误差为2%~5%。

吸光光度法的准确度虽然不如滴定分析法⾼，但对微量组分的测定，已完全能满⾜要求。

（３）简便快速吸光光度法所使⽤的仪器设备简单，价格便宜，⼀般实验室都能具备。

仪器的操作简单，易于掌握。

（４）应⽤范围⼴⼏乎所有的⽆机离⼦和有机化合物都可直接或间接的⽤分光光度法进⾏测定。

⽬前分光光度法在实验室中是⼀种常规的分析⽅法。

本章主要介绍其中的⽬视⽐⾊法和可见光分光光度法。

第⼆节基本原理⼀、光的本质与溶液的颜⾊光是⼀种电磁波，通常⽤频率或在真空中的波长来描述。

不同波长（或频率）的光，能量不同。

波长短的光能量⼤，波长较长的光能量⼩。

如按波长⼤⼩顺序排列即得表11－1所⽰的电磁波谱。

表11－1 电磁波谱区域波长范围跃迁类型光谱类型ｘ射线10-3~10（nm）内层电⼦跃迁ｘ射线吸收、发射、衍射，荧光光谱、光电⼦能谱远紫外10~200（nm）价电⼦和⾮键电⼦跃迁远紫外吸收光谱，光电⼦能谱紫外200~400（nm）紫外-可见吸收和发射光谱可见光400~750（nm）近红外0.75~2.5（µm）分⼦振动近红外吸收光谱红外 2.5~1000（µm）分⼦振动红外吸收光谱微波0.1~100（cm）分⼦转动、电⼦⾃旋微波光谱，电⼦顺磁共振⼈的⾁眼可按颜⾊分辨在可见光区域内不同波长的光，在可见光区各种有⾊光与波长范围如表11-2所⽰。

第十三章 吸光光度法

第十三章 吸光光度法

Ax cx cs As
二、多组分的测定
对于含有多种被测组分的试液，如果吸光 物质之间没有相互作用，且服从 Lambert-Beer 定律，此时系统的吸光度等于各组分的吸光度 之和。 吸收光谱通常有以下两种情况。 （1）吸收峰互不重叠： （2）吸收峰重叠：
吸收峰不重叠
吸收峰重叠
A( 2)
其中，A:吸光度，T:透光率，
κ :摩尔吸收系数，d:溶液厚度，cB:溶液摩尔浓度
1 A lg κ T
•
d • cB
注意：平行单色光
均相介质 无发射、散射或光化学反应
摩尔吸收系数κ的讨论
κ 表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1dm时溶
液在某一波长下的吸光度(单位：dm2 •mol-1)
def
I0 lg I
T def
A 与 T 的关系为：
I I0
A =－lgT
2、朗伯－比尔定律
朗伯定律(1760年): 光吸收与溶液层厚度成正比 比尔定律(1852年): 光吸收与溶液浓度成正比
当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶 液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度） 成正比关系－－朗伯比尔定律(光吸收定律) 数学表达：
第十三章 吸光光度法
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 吸光光度法的基本原理 光吸收的基本定律 吸光光度法分析条件的选择 分光光度计 吸光光度法的测定方法
本章重点
吸收曲线 朗伯－比尔定律
根据物质对光吸收的波长的不同，吸光 光度法主要可分为:
☺比色法 ☺可见吸光光度法（400～750nm） ☺紫外吸光光度法（10～400nm） ☺红外光谱法（760～1×106nm ）
KMnO4 的吸收曲线

吸光光度法

吸光光度法

非单色光引起的偏离
设入射光仅由 l1 和 l2 两种波长组成，两波长下比尔定 律都是适用的：
l1： l2：
A'
lg
I0' I1
e1bc
A''
——电磁辐射，是一种以极大的速度通过空间，不需要以任
何物质作为传播媒介的能量。
——电磁辐射具有波动性和微粒性。
波动性：波的传播以及反射、衍射、干涉、折射和散射现象
微粒性：光电效应、compton效应说明辐射能量是量子化
的，能量的最小单位是光子。
光子的能量E=hν=hc/λ
电磁波谱表
光谱名称 X射线
ε = Ma = 55.85 ×190
=1.1 ×104 L·mol-1·cm-1
吸光度的加和性
在某一波长，溶液中的多种物质对该波长的光产生 吸收，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的 吸光度之和。
A1 = e1bc1 A2 = e2bc2 A = e1bc1+ e2bc2
根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化 学反应平衡常数的测定。
3、通过理论证明： 分子，原子或离子具有不连续的最子化能级（如图）。
M + h
M*
E h hc l
物质对光的选择性吸收
不同的物质粒子由于结构不同，具有不同的量子化 能级，其能量差也不同，吸收光的波长也不同，这就构 成了物质对光的选择性吸收基础。
物质对光的选择性吸收在实际工作中的应用
低灵敏度
P240
例：铁的质量浓度为(Fe2+)=5.0 ×10-4 g·L-1的溶液，
与1,10邻二氮菲反应。生成橙红色的配合物，最大 吸收波长工业基础508 nm。比色皿厚度为2 cm时, 测得上述显色溶液的A=0.19，计算1,10邻二氮菲亚 铁比色法对铁的a及ε 。

吸光光度法讲解

吸光光度法讲解

吸光光度法讲解吸光光度法是化学分析中常用的一种分析方法，用于测定物质溶液中某种物质的浓度。

其原理是利用物质对特定波长的光吸收的特性，通过测量光的透射或反射来推算出物质的浓度。

吸光光度法的基本原理是比尔定律，即物质溶液对光的吸收与其浓度成正比。

根据比尔定律，当光通过物质溶液时，其强度将减弱，而减弱的程度与物质的浓度成正比。

比尔定律的数学表达式为：A=εlc，其中A表示吸光度，ε表示摩尔吸光系数，l表示光程长度，c表示溶液浓度。

在使用吸光光度法进行分析之前，首先需要选择适当的波长。

每种物质对光的吸收有其特定的波长范围，称为吸收峰。

选择适当的波长可以提高分析的准确性和灵敏度。

吸光光度法的实验步骤通常包括以下几个步骤：1. 准备样品：根据需要测定的物质选择相应的样品，并将其溶解在适当的溶剂中，以得到一个浓度在可测范围内的溶液。

2. 校准仪器：使用一系列已知浓度的标准溶液，通过测量它们的吸光度与浓度之间的关系，建立起一条标准曲线。

这条曲线可以用来根据样品的吸光度推算出其对应的浓度。

3. 测量样品：将校准好的仪器置于样品测量位，并使样品溶液通过光路。

根据仪器的操作方法，控制光源的强度，选择波长，并记录下通过样品溶液的光的吸收强度。

4. 计算浓度：根据标准曲线上对应的吸光度值，利用比尔定律的数学关系，计算出样品的浓度。

需要注意的是，在进行吸光光度法测量时，还需要注意以下几个因素：1. 光程长度：光程长度会直接影响到吸光度的数值。

因此，在进行测量时，要保持光程长度一致，以避免测量结果的误差。

2. 溶剂选择：溶剂选择要适合样品的性质，并且要尽量选择透明度高的溶剂，以减少光的吸收。

同时，还要注意溶剂对标准溶液的影响，以保证测量结果的准确性。

3. 波长选择：选择合适的波长可以提高分析的准确性和灵敏度。

通常情况下，选择物质的吸收峰为测量波长是一个比较好的选择。

4. 仪器校准：在进行样品测量之前，需要对仪器进行校准。

校准的目的是建立起样品吸光度与浓度之间的关系，以便后续计算浓度。

十二章节吸光光度法

十二章节吸光光度法
子组成) 互补色光：如果把适当颜色的两种单色光按
一定的强度比例混合，也可以得到白光，这 两种单色光就叫做互补色光 。如绿光和紫 光互补，蓝光和黄光互补。
互补色光：如绿光和紫光互补，蓝光和黄光 互补。
绿
黄
青（蓝绿）
橙
青蓝（绿蓝）
红
蓝
紫
表12-2* 物质的颜色与吸收光颜色的互补关系
武汉大学（四版）*
错。 ε改变，εmax 不变。
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻二 氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为 2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
解：已知 b=2.0cm A=0.380 铁的摩尔质量M=55.85 g • mol–1
吸光光度法的特点： （1）灵敏度高； （2）准确度高； （3）操作简便 快速； （4）应用广泛。
二、物质对光的选择性吸收
1、物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择 性吸收而产生的。
物质对光产生选择性吸收的原因 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级。
只有照射光中光子的能量hν与被照射物质粒子的基 态和激发态能量之差△E相等的那部分色光才会被物 质或其溶液所吸收。不同的物质微粒由于结构不同
光而呈现蓝色
光的互补：蓝 黄
用不同波长的单色光照射，测吸光度— 吸收曲线
与最大吸收波长 max；
3、光吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度， 以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制曲线， 描述物质对不同波长光的吸收能力。
吸收曲线
17
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax
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光的衍射
光的偏振
光的干涉
光电效应
粒子性 普朗克方程
hc E h

E：光子的能量（J, 焦耳） ν ：光子的频率（Hz, 赫兹） λ：光子的波长（nm） c：光速（2.9979×1010cm· s-1）
一、物质对光的选择吸收 可见光：人眼所能感觉到的光，波长360-750 nm 的电磁波
光的电磁波性质 10-2 nm 10 nm
最大吸收波长（ λmax ）：吸收
（1） λmax处测量吸光度的灵敏度 最高为选择入射光波长提供依据。 （2）吸收曲线x 525nm
曲线上吸光度最大值所对应的吸收波长。
KMnO4溶液的吸收曲线
一、物质对光的选择吸收 吸收曲线的作用 定性分析基础
A 物质对光的选择吸收： 不同物质因其结构不同 具有各自的吸收曲线 B
A
定量分析基础
同一物质，在一定的实验 条件下，物质对光的吸收 与物质的浓度成正比。尤 其在λmax处
A
max ( A) max ( B)
增 大
C

二、Lambert-Beer定律 透过率 Transmittance ,(T)
二、 Lambert-Beer定律 Lambert-Beer定律成立的前提： 1. 入射光为平行单色光且垂直入射 2. 吸光物质为均匀非散射体系 3. 吸光物质间无相互作用 4. 辐射与吸光物质间的作用仅限于光的吸收过 程，无荧光和光化学现象发生 吸光物质对光的吸收具有加和性
A A1 A2 An
K：吸收系数，表示吸光质点（分子、离子、原子）对 某波长光的吸收本领，与吸光物质的性质、入射光波 长及温度有关。
K：比例常数 物质的性质 入射光波长 温度
K取值与吸光物质浓度的取值有关系
K取值与吸光物质浓度的取值有关系
c= mol· L-1
K→ κ 摩尔吸光系数
应用广泛
A bc
c= g· L-1
激光光源
特有
各种谱学手段
一、分光光度计的组成 （二）单色器（分光系统）
作用：从光源发出的复合光中分出所需要的单色光 组成：入射狭缝、准直镜、色散元件（棱镜或光栅）、聚焦 镜、出射狭缝
800 λ1 600 500 λ2 聚焦透镜 出射狭缝 400
白光
棱镜
入射狭缝
准直透镜
棱镜:玻璃360～3200nm, 石英200～4000nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便
哪种方法灵敏度高？？
二、 Lambert-Beer定律 桑德尔灵敏度S
定义：当光度仪器的检测极限为A＝0.001时，单位截面积光程内 所能检测出的吸光物质的最低质量。单位为 μg/cm2
M S
灵敏度的表示方法 1、摩尔吸收系数 2、Sandell 灵敏度 S
灵敏度 灵敏度
二、 Lambert-Beer定律
A=Kbc =lg(I0/It)
介质厚 吸光度 度(cm)
光吸收的基本定律，不仅适用于可见光也适用于紫外和红外等电 磁辐射，不仅适用于液体，也适用于气体和固体介质。
二、 Lambert-Beer定律
A Kbc
b:吸光介质的厚度，光程，cm
c: 吸光介吸光物质的浓度，g· L-1， mol· L-1
吸收定律与吸收光谱的关系
吸 收 定 律A 吸 收 光 谱 A
C

例1 用邻二氮菲分光光度法测铁。已知溶液中Fe2+浓度为
500ug· L-1，液层厚度为2cm，在508nm处测得透射比为 0.645。计算吸收系数a、摩尔吸收系数κ和桑德尔灵 敏度S。(Fe摩尔质量为55.85g· mol-1)
§11.2 吸光光度法的仪器
入射光 I0 透射光 It
透射率定义：
It T I0
T 取值为0.0 %~ 100.0 % 全部吸收 全部透射 T = 0.0 % T = 100.0 %
二、 Lambert-Beer定律 吸光度 Absorbance,(A)
A lg T Kbc
100
T 10 A 10 Kbc
单位为：L · mol–1 · cm-1
K → a 质量吸光系数
A acb
c= g/100 mL
比吸光系数
单位为： L · g–1 · cm-1
摩尔吸光系数与质量吸光系数的关系：
Ma
二、 Lambert-Beer定律 摩尔吸光系数的讨论
物理意义：当吸光物质摩尔浓度为1 mol· L-1 ，吸光介质 为1cm时，吸光物质度在某波长的吸光度。 注意1：摩尔吸收系数κ的大小除了与吸光物质本身的性 质有关外，仅与温度和波长有关。 在温度和波长一定时， κ是常数。这表明同一吸光物 质在不同波长λ下的κ值是不同的。在写摩尔吸光系数 时，应在下角注上其吸收波长大小κλ。
二、分光光度计的类型 单光束分光光度计
单色器 光源
吸收池
R S
检测器
优点：结构简单、价格低廉、适用于固定波长下的定 量分析 缺定：由于光源和检测系统的不稳定会产生误差；无 法进行吸收光谱的自动扫描；不适用于经常变更测量 波长的定性分析
二、分光光度计的类型 双光束分光光度计
早期的分光光度计多采用检流计（悬镜式光点反射检流计）显示， 直接读出A或T。现代多采用数字电压表等显示和用X-Y记录仪直接绘 出吸收曲线，并配有计算机数据处理台
二、分光光度计的类型
根据波长分：可见分光光度计、紫外－可见分光 光度计、红外分光光度计
根据结构分：单光束分光光度计、双光束分光光度计、 双波长分光光度计
x 射 射 线 线
102 nm 104 nm
紫 外 光 红 外 光
0.1 cm 10cm
微 波
103 cm
无 线 电 波
105 cm
可 见
光
一、物质对光的选择吸收 单色光： 单一波长的光（具有相同能量的光）
复合光：由不同波长的光组合而成的光
若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得 光的互补： 到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种 现象称为光的互补。 绿 黄 青
吸收: M h
M+热
M* M+荧光或者磷光
吸收的本质：价电子的跃迁 物质对光的吸收满足条件
E E2 E0 h hc

选择性吸收的本质：不同的物质微粒因结构不同而具有不同的 特征能级，能量差也不同，所以对光的吸收波长也不同。
一、物质对光的选择吸收 物质对光选择性吸收的本质
例： A 物质
二、分光光度计的组成
（三）吸收池（比色皿）
作用：盛待测及参比溶液 厚度（光程）：0.5、1、2、3cm 可见光区：光学玻璃池；紫外区：石英池
（四）检测系统
作用：利用光电效应，将光能转换成电流讯号并放大
光电管：普通分光光度计；光电倍增管：中高档分光光度计
（五）信号显示系统
作用：把放大的信号以适当方式显示或记录下来
3、特点 a) b) c) d) 灵敏度高 仪器设备简单、操作简单、快速 准确度较高 2% ~ 5% ；1% ~ 2% 应用范围广
4 5 ； 10 % ~ 10 % 1% ~ 10 %
3
§11.1 吸光光度法基本原理
一、物质对光的选择吸收 光的基本性质: 波动性
光的波粒二象性
光的折射
λν E
一般情况
κmax < 104
κmax ~ 104 ~105
低灵敏度
中等灵敏度 高灵敏度
κmax > 105
二、 Lambert-Beer定律 摩尔吸光系数的讨论
注意3：对同一种待测物质，不同的方法具有不同的κ， 表明具有不同的灵敏度。 例如：分光光度法测铜
铜试剂法测 Cu 双硫腙法测 Cu κ 426 = 1.28 104 L ·mol-1 ·cm-1 κ 495 = 1.58 105 L ·mol-1 ·cm-1
B hc
E
物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这 就构成了物质对光的选择吸收基础。
一、物质对光的选择吸收 吸收曲线（吸收光谱）
以不同波长的单色光依次照射某一吸光物质，并测量该物质在每一 波长处对光吸收程度的大小（吸光度），以波长（λ）为横坐标，吸光度 （A）为纵坐标，可以得到一条吸光度随波长变化的曲线，称之为吸光曲线。
二、 Lambert-Beer定律 摩尔吸光系数的讨论
注意 2 最大吸收波长λmax 下的摩尔吸收系数κmax是一 个重要的特征常数。 它反映了该物质吸光能力可能达到的最大限度，反映了 用光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。 κmax越 大，表明物质对光的吸收能力越强，用光度法测定该物 质的灵敏度也越高。 故常用κ来衡量光度法灵敏度的 高低。。
A= ∞
A= 0.0 A= 0.434
1.0
T
T = 0.0 %
T = 100.0 % T%
A
50
A
0.5
T = 36.8 %
0
0
C
二、 Lambert-Beer定律
朗伯定律(1760) A=lg(I0/It)=k1b
比尔定律(1852)
A=lg(I0/It)=k2c
Lambert-Beer定律物理意义：当一束平行单色光垂直通过某一均 匀非散射的吸收物质，其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸光介 质厚度b成正比。
目视比色法—比色管
光电比色法—光电比色计 分光光度法与分光光度计
可见光分光光度计
紫外分光光度计 红外分光光度计
目视比色法
观察方向 特点 利用自然光 比较吸收光的互补色光 准确度低（半定量） 不可分辨多组分 标准系列
未知样品
方法简便
光电比色法
利用光电池或光电管等光电转换元件作检测器，来测量通过有 色溶液后透射光的强度，从而求出被测物质含量的方法叫做 光电比色法。