第八章吸光光度法

基
本
组
成
1 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具 有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光区：钨灯。
紫外区：氢、氘灯。
2 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从
中选出一任何波长单色光的光学系统。
滤光片 分光棱镜（折射） 光栅（衍射和干涉）
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
2 朗伯—比耳定律
• 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert) ：
A∝b（液层厚度）
• 1852年比耳(Beer) ：
A∝ c （溶液浓度）
• 二者的结合称为朗伯—比耳定律。
2 朗伯—比耳定律
朗伯—比尔定律(只适用于稀溶液)
一束平行单色光通过溶液时，溶液的 吸光度A与溶液 的浓度c 和液层厚度b成正 比：
非单色光或溶液浓度太高等原因均可能 引起朗伯－比耳定律的偏离。
二 吸光光度法
•吸光光度法：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
比色分析法：利用比较溶液颜色的深浅 来测定物质浓度的方法称为比色分析法。 (可见光) 分光光度法：若使用分光光度计进行分析 测定称为分光光度法。
800
λ1
白光
600
500
λ2
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
400
3 吸收池（样品室）
样品室放置各种类型的吸收池（比色皿 ）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池 和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可 见区一般用玻璃池。
4 检测器
利用光电效应将透过吸收池的光信号变 成可测的电信号，并转化为吸光度。常用的 有光电池、光电管或光电倍增管。
λ 的吸收程度越大；反之亦然。
（二）光吸收曲线
将不同波长的光依次透过某浓度一定的 溶液，测量不同波长下溶液对光的吸光度， 用A～λ 作图
某溶液的光吸收曲线
525
不同浓度高锰酸钾溶液 光吸收曲线
光吸收曲线的讨论： 1 相同浓度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。同 一种物质的最大吸收波长相同。 2 不同浓度的同一种物质，吸光度随浓度增大而增大， 在λmax处差异最大，此特性可作为物质定量分析的依 据。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依 据。
Cr2O72-
MnO4-
3 不同浓度的同一种物质，其吸收曲
线形状相似λmax不变。而对于不同物 质，它们的吸收曲线形状和λmax则不 同。——定性分析依据
（三） 光吸收定律
1 透光率T与吸光度A
• 若光全部透过溶液： T＝1（100%）， It = I0 ，A = 0 • 若全部被吸收： T＝0 （0%）， It = 0 ，A = ∞ 吸光度A与透光度T的关系: A ＝ －lg T
（待测物） （显色剂） （有色化合物）
显色反应主要有配位反应和氧化还 原反应，其中绝大多数是配位反应。
影响显色反应的因素 (1) 显色剂用量 （2）溶液的酸度 （3）显色时间 （4）显色温度 （5）溶剂 （6）共存干扰离子的影响
（二）测量条件的选择
1 入射光波长的选择 一般选择最大吸收波长（灵敏度高） （也可考虑灵敏度较低但干扰较少的波长） 2 参比溶液的选择 （考虑因素：样液、显色剂、加入的其他试剂是否有干扰） （1）溶剂空白——蒸馏水 （2）试样空白——样液+蒸馏水 （3）试剂空白——显色剂+试剂+蒸馏水 3 吸光度测量范围的控制 适宜读数：0.2~0.8 控制手段：（1）选择合适的比色皿厚度 （2）调整试样溶液的浓度
A = K b c
A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； b： 液层厚度(光程长度) c：溶液的浓度； K：吸光系数，表示物质对光的吸收能力, （与入射光的波长、物质性质、溶液温度有 关）
A = K b c
• 根据朗伯—比尔定律，溶液在一定波长处的 吸光度与浓度之间有线性关系，因此可以利 用溶液的吸光度求出浓度。 ——朗伯—比耳定律只适用于稀溶液 （0.01mol/L以下）
(4)不同浓度的同一物质，下列表述正确的是: A 光吸收曲线的形状不同 B 最大吸收波长相同 C 吸光度相同 D 以上都不对
(5)影响有色物质吸收系数的因素是 A 吸收池厚度 B 入射光波长 C 有色物质溶液的浓度 D 入射光的强度
预习：实验八 磷的定量测定 思考：P135 第7、8题
• 用分光光度法测铁，在一定条件下
测得浓度为4.0mg/mL铁标准溶液的
吸光度为0.400。在同样条件下，测
得试样的吸光度为0.385，试求试样 的铁含量为多少？
2 分光光度法特点
• • • • • • 分光光度计 入射光为单色光 灵敏度高 准确度较高 可同时多组分测定而无需分离 可以测无色物质
邻菲啰啉分光光度法测定水中微量铁 （国标法） • Fe2++邻菲啰啉 （pH＝2~9） → →橙红色配位化合物
通常测定时用缓冲 溶液将pH调到5， 减少干扰
（510nm处，吸光度与浓度呈线性关系）
该法选择性高，大部分金属离子不影响， 若待测液中含有Fe3+离子，则可预先用 还原剂还原，测定Fe2+和Fe3+总量。
5 结果显示记录系统
检流计、数字显示、微机进行仪器自动 控制和结果处理
注：普通分光光度计使用的A值最适宜读数范围 为0.2～0.8（考虑到仪器透光度读数误差）
几种光路类型的 紫外－可见分光光度计
• 分类： 1 单波长分光光度计： 单光束分光光度计
双光束分光光度计 2 双波长分光光度计
双光束分光光度计
不同浓度标准铁（Fe3+ ）溶液加入有关试剂后（ 在 pH 8～11的氨性溶液中 →黄），（420nm）测得吸光度。
标准铁 溶液浓度 （µ g/mL）
0.0
2.0 0.097
4.0 0.200
6.0 0.304
8.0 0.408
10.0 0.510
12.0 0.613
吸光度
0.000
空白液调零，相同条件下，测得试样溶液的吸光度为 0.413，求试样溶液中的铁含量。 (用作图纸或用回归直线方 程进行计算)
第八章要求掌握知识点
1 复合光与单色光、可见光波长范围、物质呈 现颜色的原因、互补光。 2 光吸收曲线要点、最大吸收波长 3 朗伯－比耳定律的理解：
A = K b c＝ －lg T
吸光系数的物理意义和影响因素 4 分光光度计组成：光源、单色器、吸收池、 检测器、数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ显示。 5 标准曲线法的理解与应用（实验的理解）
（一）比色分析法 （包括目视比色法和光电比色法）
标准系列法（常用）：
比色管
目视比色法特点
a. 利用自然光，目测，方法简便， 无需特殊仪器; b. 比色管液层厚，灵敏度较高; c. 准确度低（与分光光度法相比）; d. 不可分辨多组分.
（二）分光光度法
1 测定方法
（1）工作曲线法（标准曲线法） （2）标准试样计算法或比较法 （3）计算分光光度法 ——多组分的定量方法（了解）
（2） 标准试样计算法或比较法（对照法）
A标＝K标·标·c标 b A样＝K样·样·c样 b 因是同种物质，同台仪器，相同厚度吸收 池及同一波长测定，故： K标＝K样，b标＝b样:
A标 c标 A 样 c样
c样
A样 A标
c标
注：为了减少误差，比较法配制的标准溶 液浓度常与样品溶液的浓度相接近。
思
考
(1)人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范 围是 A 400~760nm B 200~320nm C 200~780nm D 200~1000nm (2) 有色物质溶液呈色的原因是: A. 吸收可见光 B. 选择吸收紫外线 C. 选择吸收可见光 D. 选择吸收红外线
(3)符合比尔定律的一有色溶液，当其浓度增大 时，最大吸收波长和吸光度分别是: A 不变，增加 B 不变，减少 C 增加，不变 D 减少，不变
实验证明：溶液的颜色是由于溶液中的有色 物质吸收了某一波长的光所造成的。 ——溶液所呈现的颜色是其对不同波长的可 见光选择性吸收的结果。
光知识基础
溶液呈现的是与它吸收的 光成互补色的光的颜色
互补色光：如果把适当 颜色的两种单色光按一 定强度比例混合，可以 成为白光，这两种颜色 称为互补色。
一束平行单色光Io照射溶液时，
四 吸光光度法的应用
1 微量磷的测定
原理：磷酸盐＋钼酸铵
酸性溶液 磷钼酸（黄色）
磷钼酸 还原剂 （Sncl2或抗坏血酸） 磷钼蓝（蓝色）
（690－700nm）
步骤： 含磷标准溶液 准曲线 → 显色→ 比色（测吸光度） → 绘制标
被测液 → 显色→ 比色（测吸光度） → 查曲线，计算
2 微量铁的测定
调制器 同步旋转镜 光源 单色器 参比溶液 检测器
样品溶液
特点：对参比信号和试样信号的测量几乎是同步进 行的，补偿了光源和检测系统的不稳定性。
双波长分光光度计
单色器
光源 单色器
λ λ
1
切 光 器
吸收池
检测器
2
特点：采用双单色器，可通过波长选择校正背景吸 收，适用于混浊液和多组分定量分析。
三 显色反应和测量条件的选择 （一） 显色反应 使试样中的待测物与化学试剂（显 色剂）作用生成有色化合物的反应叫显 色反应。 mX ＋ nR ＝ XmRn
第八章 吸光光度法
一 吸光光度法的基本原理
（一）光知识基础 白光(太阳光)：由400-760 nm波长的各种单色 光组成的复合光 单色光：单波长的光 （红光：620～760nm）
肉眼观察到的颜色 ？ 红外区： 770nm - 1mm 可见光区：400-760 nm 近紫外区：200 - 400 nm 远紫外区：10 - 200 nm