第九章 分光光度法

第七章 分光光度法

分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。（在选定波长下，被测定溶液对光的吸收程度与溶液中吸光组分的浓度有简单的定量关系）。根据被利用的光波长范围可分为可见、紫外、红外光谱法。利用可见光进行分光光度分析时，通常将被测定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。因此分光光度法在一定意义上使用着比色法，吸光光度法等名词，本章重点讨论可见分光光度法。

一、分光光度法

（一）光的基本性质

光是电磁波。其波长范围很广，如果以波长或频率为序排列可得到如下电磁波谱图。

光谱名称 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

近紫外光

中红外光

远红外光

微波

无线电波 0.1—10nm

10—200nm

200—400nm

400—760nm

0.76—2.5μm

2.5—5.0μm

500—1000μm

0.1—100cm

1—1000m K.L层电子

中层电子

价电子

分子振动

分子振动和低位转动

分子振动 X—射线光谱法

真空紫外光度法

紫外可见光度法

比色可见光度法

近红外光谱法

中红外光谱法

远红外光谱法

微波光谱法

核磁共振光谱法

光有微粒二象性，波动性是指光按波的形式传播。如光的折射、衍射、偏振和干涉等，光的波长λ，频率γ与速度c的关系为：

c

式中以cm表示，以Hz表示，c为光速2.7979×1010cm/s（真空中）

光同时又具有粒子性，如电效应就明显地表现其粒子性。

光是由“光微粒子”（光量子或光子）组成的，光量子的能量可表示为

hE h为普朗克常数6.6262×10-34J.S

可见上式把光的波粒两相性用h统一起来了。

结论：不同波长（或频率）的光，其能量不同，短波的能量大，长波的能量小。

（二）物质对光的吸收

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KIO3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AT已知KMnO4的ε545=2.2×103，计算此波长下浓度为0.002%（m/v）KMnO4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NiDx2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[NH4Fe(SO4)2·12H2O]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。

1 第九章 分光光度法简介

例1 将精制的纯品氯霉素(Mr=323.15)配成2.0010-2gL-1的溶液，在波长278nm处，用1.00cm吸收池测得溶液的吸光度A=0.614，试求氯霉素的摩尔吸光系数。

解 bcAεεbcA)nm278(

将有关数据代入

114121092.915.3231000.200.1614.0)278(cmmolLg/molcmnmLgε

例2. 某遵守Lambert-Beer定律的溶液，当浓度为c1时，透光率为T1，当浓度为0.5 c1、2 c1时，在液层不变的情况下，相应的透光率分别为多少？何者最大？

解 根据Beer定律 A= -lgT = kc

当浓度为c1时 -lg T1= k c1

当浓度为0.5 c1时 -lg T2= k c2 = k(0.5 c1) = 0.5(-lg T1)

 -lg T2= -lg (T1)1/2 T2= T11/2

当浓度为2 c1时 -lg T3= k c3 = 2(k c1) = 2(-lg T1)

 T3= T12

 0

例3 某化合物，其相对分子质量Mr =125,摩尔吸光系数 = 2.5105Lmol-1cm-1，今欲准确配制该化合物溶液1 L，使其在稀释200倍后，于1.00cm吸收池中测得的吸光度A = 0.600，问应称取该化合物多少克？

解 设应称取该化合物x克

 A = bc

0.600=2.50105Lmol-1cm-1cm00.1200L1molg125/x1

x = 0.0600g

例4 为测定某试液铁含量，称0.4320g (NH4) Fe (SO4)212H2O溶于水配成50.00ml标准铁溶液，吸取此溶液4.00ml，加磺基水杨酸显色后，稀释成50.00ml，测得A = 0.408。取未知试液5.00ml稀释成25.00ml，再吸取稀释后试液4.00ml在上述相同条件下显色后，稀释成50.00ml，测得A = 0.413，试计算试样中的铁含量(gL-1)。

第9章 分光光度法

9-1 概述

一、发展概况：

许多物质的溶液显现出颜色，例如KMnO4溶液呈紫红色，邻二氮菲亚铁配合物的溶液呈红色，等等，而且溶液颜色的深浅往往与物质的浓度有关，溶液浓度越大，颜色越深，而浓度越小，颜色越浅。历史上，人们用肉眼来观察溶液颜色的深浅来测定物质浓度，建立了“比色分析法”。即“目视比色法”。随着科学技术的发展，出现测量颜色深浅的仪器，即光电比色计，建立“光电比色法。”再到后来，出现了分光光度计，建立“分光光度法”。并且其原理已早不局限于溶液颜色深浅的比较。用光电比色计、分光光度计不仅可以客观准确地测量颜色的强度，而且还把比色分析扩大到紫外和红外吸收光谱，即扩大到无色溶液的测定。

二、定义

基于物质对光选择性吸收而建立起来的分析方法，称为吸光光度法。在选定波长下，被测溶液对光的吸收程度与溶液中的吸光物质的浓度有简单的定量关系。被利用的光波范围是紫外，可见和红外光区。它所测量的是物质的物理性质－物质对光的吸收，测量所需的仪器是特殊的光学电子学仪器，所以光度法不属于传统的化学分析法，而属于近代的仪器分析，这里只是按照我国现行教学习惯把可见光的光度法作为化学分析部分的一章。

三、特点

因为光度法本质上属于仪器分析法。主要应用于测定试样中微量组分的含量，所以与化学分析法相比，它有一些不同于化学分析法的特点。

(一)灵敏度高 光度法常用于测定物质中的微量组分(大约1－10-3%)。对固体试样一般可测至10-4%。如果对被测组分进行先期的分离富集，灵敏度还可以提高2~3个数量级。

(二)准确度高 一般分光光度法测定的相对误差为2-5%，虽然这比一般化学分析法的相对误差要大(3‟以内)，但由于光度法多是用来测定微量组分的，故由此引出的绝对误差并不大，完全能够满足微量组分的测定要求。如果用精密性能更高的分光光度计测量，相对误差可低至1~2%。

(三)操作简便快速。 分光光度法所用的仪器都不复杂，操作方便。先把试样处理成溶液，一般只经历显色和测量吸光度两个步骤，就可得出分析结果。