第一节 吸光光度法的基本原理第二节 光吸收的基本定律第三节 吸光

二、测定波长的选择
选择溶液具有最大吸收的波长 λmax 作为入
射波长。在λmax处 最大，使测定具有较高的灵
敏度；同时，在λmax处的一个较小范围内，吸光 度变化较小，不会偏离 Lambert-Beer定律，也使 测定具有较高的准确度。如果干扰物质在λmax处 也有强烈吸收时，可选用非最大吸收处的波长， 但应尽可能选择 A 随波长改变而变化不大的区域 内的波长。
三、吸光度范围的选择
在吸光光度分析中，分光光度计的读数误 差也是测定误差的主要来源之一。对于同一台 仪器，透光率读数的绝对误差 T 基本上为一 定值。
由于透光率 T 与试样溶液浓度 cB 之间为 对数关系，因而在不同的透光率读数范围内， 这一恒定误差 T 所引起的浓度 cB 的测定的相 对误差是不同的。
A 与 cB仍保持较好的线性关系。
若
较大时，
不等于
1
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2
，则
A
与
cB 不
成正比而偏离 Lambert-Beer 定律， 1 与 2 相差
越大，偏离就越显著。
2. 非平行入射光引起的偏离 若入射光束为非平行光，就不能保证光束
全部垂直通过吸收池，可能导致光束通过吸收 池的实际平均光程大于吸收池的厚度，使实际 测得的吸光度大于理论值，从而导致与 LambertBeer 定律产生正偏离。
dcB
即总吸光度 A总与浓度 cB仍服从 Lambert- Beer 定 律。此结论可能对应以下两种不同的情况：
（1） 2 1 很小，可近似认为1 2，
入射光近似为单色光，故 A 与 cB仍成正比。
（2）尽管 较大，但在所选择的入射光波长
范围附近吸收曲线较平坦，因此κ变化较小，故
第
第第
第第第
十
五四 节节
三二一 节节节
可 分 选吸 光 吸
三 章
见 光 择光 吸 光
吸光
光收光
吸
光度
度的度
光
光计 度 法
法基法 分本的 析定基
光 度
的
条律本
法
应
件
原
用
的
理
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而
建立的一种分析方法，包括比色法、可见吸光光 度法、紫外吸光光度法和红外光谱法等。
吸光光度法属于仪器分析方法，它所测定的
A = k1·d 1982年，Beer 指出：一束平行单色光通过有 色溶液后，光的吸收程度与溶液的浓度成正比。
A = k2 ·cB 将 Lambert 定律和 Beer 定律合并起来，就得 到 Lambert-Beer 定律。
例题
A= d cB
若溶液的组成用质量浓度表示。LambertBeer 定律可表示为：
（3）仪器设备简单，操作简便、快速，选 择性好。由于新的显色剂和掩蔽剂不断发现， 提高了选择性，一般不需分离干扰物质就能进 行测定。
（4）应用广泛。几乎所有的无机离子和具 有共轭双键的有机化合物都可以直接或间接地 用吸光光度法进行测定。
第一节 吸光光度法的基本原理
一、光的基本性质 二、物质对光的选择性吸收 三、吸收曲线
一、光的基本性质
光是一种电磁波，如果按波长或频率排列，有如 下所示的电磁波谱。
波谱名称 波长范围
分析方法
γ射线 X射线
0.005 ~ 0.17nm 中子活化分析，穆斯堡尔谱法
0.1 ~ 10nm
X射线光谱法
远紫外
10 ~ 200nm
真空紫外光谱法
近紫外 200 ~ 400nm
紫外光谱法
可见光
400 ~ 760nm
可见光区的吸光光度法只能用于测定有色 溶液。对无色溶液和颜色较浅的溶液进行测定时， 必须加入一种能与被测组分反应生成颜色 较深的有色化合物的试剂，然后再进行测定。 将被测组分转变成有色化合物的化学反应称为 显色反应，能与被测组分反应使之生成有色化 合物的试剂称为显色剂。
显色剂必须满足下述条件：
（1）灵敏度要高：可见吸光光度法一般用 于微量组分的测定，因此要求选择的显色剂能 与待测组分生成摩尔吸收系数较大的有色化合 物。生成的有色化合物的摩尔吸收系数越大， 对入射光的吸收程度越大，测定的灵敏度就越 高。
（5）有色化合物与显色剂的最大吸收波长 的差别要足够大，一般要求相差 60 nm 以上。
（二）显色条件的选择
1. 显色剂的用量 显色剂的适宜用量常通过实验确定，其方
法是取7~10个相同浓度的被测组分的溶液，并 固定其他条件，然后分别在溶液中加入不同量 的显色剂，逐一测定吸光度，绘制吸光度 A与 显色剂浓度 cB 的关系曲线。
三、吸收曲线
如果将不同波长的光通过一定浓度的某一溶 液，分别测定溶液对各种波长的光的吸光度。以 入射光的波长 λ 为横坐标，相应的吸光度 A 为 纵坐标作图，可得到一条吸光度随波长变化的曲 线，称为吸收曲线或吸收光谱。
KMnO4 的吸收曲线
吸收曲线中吸光度最大时所对应的波长称
为最大吸收波长 (max ) 。当溶液的浓度不同时， 其吸收曲线的形状和 max 的位置不变，只是同 一波长下的吸光度随溶液浓度的变化而发生变化。 吸收曲线是吸光光度法选择测定波长的重
是物质对光的吸收程度。
吸光光度法主要具有以下特点：
（1）测定的灵敏度高。常用于测量质量分数 为 10-3 ％ ~ 1％ 的微量组分，甚至可测定质量分 数低至 10-5 ％ ~ 10-4 ％ 的痕量组分。
（2）测定的准确度较高。一般吸光光度法测 定的相对误差为2％ ~ 5％，若使用精密仪器，相 对误差可降至1％ ~ 2％，完全可以满足微量组分 测定的要求。
但在实际测定中，常会出现标准曲线偏离 直线的现象，曲线向上或向下发生弯曲，这种 现象称为偏离 Lambert-Beer 定律。
标准曲线的偏离
引起偏离 Lambert-Beer 定律的原因有物理 因素和化学因素两大类。
（一）物理因素引起的偏离
1. 非单色光引起的偏离 假设入射光仅由波长为 1 和 2 的两种单色
3. 介质不均匀引起的偏离 若溶液中生成溶胶或发生浑浊，当入射光
通过该溶液时，除一部分被吸光物质吸收外， 还有一部分被溶胶粒子和粗分散粒子散射而损 失，使透光率减小，实测的吸光度偏高，从而 对 Lambert-Beer 定律产生正偏离。
（二）化学因素引起的偏离
1. 溶液浓度过高引起的偏离 若吸光物质溶液的浓度较高时，吸光粒子之
光组成， 其强度分别为 I01 和 I02 ，当通过浓度 为cB，厚度为d 的吸光物质溶液后，透射光的强 度分别为 I1 和 I2。
对波长为 1 的单色光：
A1
lg
I 01 I1
1dcB
I1 I01101dcB
对波长为 2 的单色光：
A2
lg
I 02 I2
2dcB
I2 I02102dcB
溶液之所以呈现不同的颜色，是由于溶液对 不同波长的单色光选择吸收而产生的。当一束白 光通过一有色溶液时，某种波长的单色光被溶液 吸收，而其他波长的单色光透过溶液。因此，溶 液呈现的颜色取决于透过光的颜色。
如果将两种单色光按适当的比例混合后得到 白光，则这种单色光称为互补色光。显然，透过 光和吸收光是互补色光。
要依据。
第二节 光吸收的基本定律
一、Lambert-Beer 定律 二、偏离 Lambert-Beer 定律的原因
一、Lambert-Beer 定律
吸光度和透光率的定义分别为：
A def lg I0 I
T def I I0
吸光度与透光率的关系为：
A =－lgT
1760 年， Lambert 指出：一束平行单色光通 过有色溶液后，光的吸收程度与溶液液层的厚度 成正比。
pH 与吸光度的关系曲线
3. 显色温度 显色反应一般在室温下进行，但有些显色反
应需要加热到一定温度时才能完成，而有些化合 物当温度较高时又容易发生分解。对不同的显色 反应，应通过实验找出各自的最佳温度范围。 4 . 显色时间
通过实验来确定合适的测定时间。实验的方 法是配制一份待测溶液，从加入显色剂起计算时 间，每隔几分钟测定一次吸光度，绘制 A-t 关系 曲线，根据曲线选择合适的测定时间。
κ
与
a
A
的关系为：
a
d
B
=a M B
溶液中含有多种吸光物质时，若吸光物质
之间没有相互作用，则溶液吸光度等于各吸光
物质的吸光度之和。
A= A1+A2 + +Ai = d (1c1 2c2 ici )
二、偏离 Lambert-Beer 定律的原因
根据 Lambert-Beer 定律，以 A 为纵坐标， 以 cB或ρB 为横坐标作图，应得到一条通过原 点的直线。
比色法，可见吸光光度法
近红外 中红外 远红外 微波 射频
0.76 ~ 2.5 m 2.5 ~ 50 m 50 ~ 1000 m
1 ~ 1000 mm 1 ~ 1000 m
红外光谱法 红外光谱法 红外光谱法 微波光谱法 核磁共振光谱法
光具有波粒二相性。光的波长λ、频率 、速率
c、能量 E 之间的关系为：
（3）溶液酸度对有色化合物组成的影响： 在不同 pH 的溶液中，显色剂与待测离子形成的 有色化合物的组成往往不同，其颜色也不同。必 须控制合适的pH，才能获得好的分析结果。
不同的显色反应的适宜 pH 是通过实验确定 的。具体方法是: 固定溶液中被测组分和显色剂 的浓度， 改变浓度的 pH ，测定此 pH 下溶液的 吸光度， 以 pH 为横坐标， 以吸光度为纵坐标， 作出 pH 与吸光度的关系曲线，从中可找出适宜 的 pH 范围。
实际测定时，只能测得它们的总吸光度 A总。 由于总入射光强度为 I01＋I02，总透射光强度 为 I1＋I2 ，故：
A总
lg
I01 I02 I1 I2
lg
I01 I02
I
101dcB
01
I 0210 2dcB
若κ1＝κ2＝κ，则有：
A总
lg
( I01
I01 I02 I02 )10dcB
间的相互作用较强，改变了吸光粒子对光的吸收 能力，使溶液的吸光度与溶液浓度之间的线性关 系发生了偏离。 2. 化学反应引起的偏离
Lambert-Beer 定律中的浓度是指吸光物质的 平衡浓度，而在实际工作中常用吸光物质的分析 浓度来代替。当吸光物质的平衡浓度等于其分析 浓度或与分析浓度成正比时，A 与 cB的关系服从 Lambert-Beer 定律。
物质的颜色与吸收光颜色的关系
物质的 颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红
吸收光
颜色
λ/nm
紫
400 ~ 450
蓝
450 ~ 480
绿蓝 480 ~ 490
蓝绿 490 ~ 500
绿
500 ~ 560
物质的 颜色
紫 蓝 绿蓝 蓝绿
吸收光 颜色 λ/nm 黄绿 560 ~ 580 黄 580 ~ 600 橙 600 ~ 650 红 650 ~ 760
吸光度与显色剂用量的关系
2. 溶液的酸度 溶液的酸度对显色反应的影响主要表现在
以下三个方面： （1）溶液的酸度对被测组分存在状态的影
响： 大多数被测金属离子易水解，当溶液 pH 增大时，可能生成各种类型的氢氧基配合物， 甚至生成氢氧化物沉淀，使显色反应不能进行 完全。
（2）溶液的酸度对显色剂的平衡浓度和颜 色的影响：大多数显色剂是有机弱酸或有机弱 碱，当溶液的 pH 变化时，将影响显色剂的平 衡浓度，并影响显色反应的完全程度。另外， 有一些显色剂本身就是酸碱指示剂，它们在不 同 pH 的溶液中具有不同的结构，而产生不同 的颜色，所以对显色反应也有影响。
E hv hc /
不同波长的光具有不同的能量，光的波长越短， 光的能量就越大；光的波长越长，光的能量就越小。
二、溶液对光的选择性吸收
人的眼睛能感觉到的光称为可见光，其波长 大约在 400 ~ 760 nm范围内。通常将具有同一波 长的光称为单色光，由不同波长的单色光组合得 到的光称为复合光。
被测吸光物质在溶液中常发生缔合、解离、 互变异构、逐级配位等反应，形成新的化合物而 改变了其平衡浓度与分析浓度之间的正比关系， 从而导致偏离 Lambert-Beer 定律。
第三节 吸光光度法分析条件的选择
一、显色反应及其条件 二、测定波长的选择 三、吸光度范围的选择 四、参比溶液的选择
一、显色反应及其条件
（2）选择性要好：选用的显色剂最好只与 待测组分发生显色反应，而与溶液中共存的其 他干扰离子不显色，或者显色剂与被测组分所 生成的有色化合物的颜色和显色剂与干扰离子 所生成有色化合物的颜色有明显的不同。
（3）显色剂与被测组分生成的有色化合物 要有足够的稳定性，不易受外界条件的影响而 发生变化。
（4）显色剂与被测组分生成的有色化合物 的组成要恒定，符合一定的化学式，否则测定 的再现性就较差。