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第九章_吸光光度法

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9吸光光度法全解

9吸光光度法全解

A= e bc
e ——摩尔吸光系数 单位: L· mol-1 · cm-1
摩尔吸光系数e
表示吸光物质浓度为1mol/L，液层厚度为1cm时溶液的 吸光度。 e 值越大，溶液的吸光能力越强，显色反应的灵敏度越 高。 e <104 为低灵敏度; e 104～105 为中等灵敏度; e >105为高灵敏度。
9.1.2 物质对光的选择性吸收
M + h M*
M + 热
基态 激发态 E1 （E） E2
M + 荧光或磷光
单色光：具有同一波长的光。 复合光：由不同波长光组成的混合光，如日光。 互补光：白光可由两种颜色的光混合而成，这两种光称 为互补色光。 物质的颜色：对不同波长的光选择性吸收，反射光的颜 色。 溶液的颜色：吸收光的互补光色，透过光的颜色。
A
N(CH3)2
多元络合物
混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O 离子缔合物 AuCl4--罗丹明B 金属离子-配体-表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB
9.4.3 显色条件
1. 显色剂用量 适当过量
M
+
R
= MR
(被测组分) (显色剂) (有色配合物)
R过量，反应完全， MR稳定，A值稳定。
黄 橙 红
绿
青 青蓝
蓝 互补色光
白光
紫
硫酸铜溶液，吸收黄光呈现蓝色。 高锰酸钾溶液，吸收绿光呈现紫色。
互补色
吸收光
物质的颜色
黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
波长范围 ( ,nm) 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750

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

第九章吸光光度法(简)

第九章吸光光度法(简)

解 已知T=0.501，则A=－lgT=0.300，b=2.0cm,
c

25.0 10 6 g 50.0 10 3 L

5.00 10 （4 g L1)
则根据朗伯—比尔定律 A=abc，
a

A bc

0.300 2.0cm 5.00 10 4 g
L1

3.00
10 2 L.g -1.cm1
III
III 0.0006mg/mL
0.3
0.2
II
I
0.1
0.0
400
500
600
/nm
１，１０－邻二氮杂菲亚 铁溶液的吸收曲线
吸收光谱或吸收曲线
max
KMnO4溶液的吸收曲线
(cKMnO4:a<b<c<d)
KMnO4溶液
对波长525nm附近的绿 色光吸收最强，而对紫 色光吸收最弱。光吸收 程度最大处的波长叫做
实验确定 4.溶剂 5.干扰的消除
三 显色剂
1 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。 2 有机显色剂：种类繁多 （1）偶氮类显色剂：性质稳定、显色灵敏度高、选择 性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂III、PAR等。 （2）三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等
§9－4 吸光度测量条件的选择
一 选择适当的入射波长
2.由于溶液本身的原因所引起的偏离
朗伯—比尔定律是建立在 均匀、非散射的溶液这个基础 上的。如果介质不均匀，呈胶 体、乳浊、悬浮状态，则入射 光除了被吸收外，还会有反射 、散射的损失，因而实际测得 的吸光度增大，导致对朗伯— 比尔定律的偏离。
3. 溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化
其中有色化合物的离解是偏离朗伯—比尔定律的主

第九章 吸光光度法

第九章 吸光光度法

2、溶液的酸度：
绘制A-表面活性剂用量曲线 Amax所对应的用量
第四节 吸光光度法分析条件的选择 二、测量条件的选择 1、波长λ的选择 绘制吸收曲线 Amax所对应的λmax 0.15～0.80
2、吸光度范围的控制
3、参比溶液的选择 ●参比溶液用来调节仪器的工作零点,以消除由于 吸收池和溶液中某些共存物质对光的吸收、反射 或散射所造成的误差。 如何选择参比溶液？
（1）选择性要好 （2）灵敏度要高：即κ值大 （3）对比度要大:有色物质与显色剂的最大吸收波 长的差别一般要求60nm。 （4）有色物质要稳定，组成要恒定 （5）显色反应的条件要易于控制
(二)显色反应条件的选择 1、显色剂的用量： 绘制A—显色剂用量曲线
Amax所对应的用量
绘制A—酸度曲线 Amax所对应的酸度 3、时间：绘制A—时间曲线 Amax所对应的时间 4、温度：绘制A-温度(T)曲线 5、有机溶剂和表面活性剂 绘制A-有机溶剂用量曲线 Amax所对应的用量 Amax所对应的温度
第一节 吸光光度法基本原理 三、分类 紫外—可见吸光光度法、红外光谱法等
●本章主要讨论溶液的可见吸光光度法，又称分光
光度法，其测定对象以金属离子为主。
第一节 吸光光度法基本原理 四、光的基本性质 普朗克方程：
E h h
C

h: 普朗克常量=6.63×10-34J· S
电磁波谱（或光谱） —光按照波长的长短顺序排 列成谱就是电磁波谱。 可见光—人眼可以感觉到的电磁波谱就是可见光。 其波长范围是：360～750nm。
第四节
吸光光度法分析条件的选择
一、显色反应条件的选择 (一)显色反应和显色剂
1、显色反应 — 将被测组分转变成有色化合物的 反应。显色反应分为两类，一类是氧化还原反应； 另一类是络合反应。 2、显色剂 — 能与被测组分反应使之生成有色物质 的试剂称为显色剂。分为无机显色剂和有机显色剂

第9章吸光光度法(2)。

第9章吸光光度法(2)。

60nm
二、 显色条件的选择
吸光光度法是测定待测物质的吸光度或显色 反应平衡后溶液的吸光度，因此为了得到准确的 结果，必须控制适当的条件，使显色反应完全和 稳定。
显色条件包括: 溶液酸度，显色剂用量，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、溶液酸度（pH值及缓冲溶液）
在相同条件下测的试液的吸光度， 从工作曲线上就可查到试液的浓 度, 该方法称为工作曲线法。 注意什么？ a. 标准溶液浓度必须在线性范围内，即符合A= bc
b. 试液的吸光度必须在标准曲线范围内，即A1≤ Ax ≤An
五、光度分析法的误差（准确度）
对朗伯－比尔定律的偏离
在实际分析中，常会发现标准曲线发生弯曲，尤其当溶液
2.有机显色剂
有机显色剂分子中含有某些含不饱和键的基 团如偶氮基、对醌基和羰基等生色团（ chromophoric group）和含孤对电子的基团如氨 基 、 羟 基 和 卤 代 基 等 助 色 团 （ auxochrome group）。
生色团：－N＝N－，－N＝O，
O
C=S,－N
（共轭双键）πe
为避免铁的干扰，可以选择波 长 520 nm进行测定，虽然而测镍的 灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干 扰镍的测定。
二、参比溶液的选择
为什么要使用参比溶液？ 目的：扣除非待测组分（吸收池和各种试剂）对光的吸收， 使测得的的吸光度真正反映待测物对光的吸收。
测定时，采用两个材质、厚度相同的比色皿进行测量，其中 一个作为参比池，装入参比溶液，调节仪器使透过参比池的吸光 度为零。则测得待测溶液的吸光度为：
显色剂的用量来消除干扰。 g. 采用预先分离的方法。
三、三元配合物在光度分析中的应用特性简介（自学）

8.第九章(吸光光度法)

8.第九章(吸光光度法)

第九章吸光光度法§9—1 填充题1．朗伯－比尔定律只有在（）光下才能成立。

2．吸光度Ａ与透光度Ｔ的关系为（）。

3．光度分析中,要求入射光的颜色与被测溶液的颜色的关系为（）。

4．某种溶液在254nm处的透过百分率T％=10％，则其吸光度为（）。

5．某化合物的ε＝14500，若比色杯厚度为1.0cm，c＝1.0×10-4mol·L-1时则透过百分率T%＝（）% 。

6．吸光光度法对显色反应的要求是( )、( )、（）。

7．吸光光度法是基于（）而建立起来的分析方法。

8．吸光度A＝abc, 其中符号c代表（）,b代表（）, a称为（)。

当c等于（）, b等于（）时，则a以符号（）表示，并称为（)。

9．在吸光光度法中，透光率(T)和溶液浓度的函数关系式为( ) 。

10．在分光光度法中，吸光度Ａ在（）范围内浓度测量的相对误差较小，与其相对应的透光率范围为（）。

11．蓝色和黄色按一定强度和比例组合成（）光。

因此，这两种单色光互相称为（）光。

12．用分光光度法测定Ni2+，在470nm 处用2cm 比色皿测得c(Ni2+) ＝1.0×10-5 mol·L-1，溶液的透光率为55%，吸光度A =（）；摩尔吸光系数ε= （）；其单位是（）。

13．光度计的种类和型号繁多，但都是由下列基本部件组成的：（）→( ) →( ) →( )14．分光光度法的原理与光电比色法相同，只是分光的方法不同。

前者用（）或（）作分光器，后者则用（）。

15．同一种有色溶液，其浓度越大, 液层越厚, 吸收的光越（），颜色也越（）。

16．目视比色法是借助比较未知液与标准溶液颜色（）来判断待测物质浓度的一种方法。

而光电比色计和分光光度计则用辐射光被显色溶液所（）来判断待测物质的（）。

18．光电比色法和目视比色法的原理相同，只是测量透过光强度的方法不同，前者用（）来判断，而后者却用（）来判断。

答案1．单色；2．－lgＴ；3．互补色；4．1.0 ；5．3.5；6．选择性要好；灵敏度要高；有色物质组成要恒定。

第九章 吸光光度法解析

第九章 吸光光度法解析

9.1.1 物质对光的选择性吸收
吸收曲线——以波长为横坐标，吸光度为 纵坐标作图，可得到一条物质对不同波长光吸 收情况的曲线。 吸收曲线能描述物质对不同波长光的吸收能 力。如：c一定，改变入射光波长 λ，测相应 吸光度： λ1——A1 λ2——A2 λ3——A3 λ4——A4 λ5——A5
吸收曲线是吸光光度法定量分析时选择测定 波长的依据： 1. λmax称为最大吸收波长。 2. 浓度c不同，曲线形状相同，λmax不变。 3. c不同，A不同。
9.1.3 对朗比定律的偏离
——标准曲线不成直线，尤其是高浓度。 1. 物理原因(负偏离)： 单色光不纯。 A实测<A平均 2. 化学原因(正偏离)： 介质不均匀，有胶体， I散射↑，It↓，A↑。 或离解、缔合及化学变化使 c改变。 3. 标准曲线不通过原点： 参比液选择不当; 溶液性质（悬浊液不通过0）; 比色皿有问题。 4. 标准曲线呈折线状： 标液配得不准; 测量不准。
(4) MR有色化合物组成恒定，性质稳定
例：
Fe
3
SCN Fe(SCN) 偏黄

2
Fe(SCN) 2
SCN
Fe(SCN) 3
SCN
偏红
显色剂浓度不同，会形成一系列不同 组成的络合物。
例：测某些染料，溶于丙酮，一 边测，丙酮一边挥发，则c↑，A↑， ∴比色皿需盖上盖子。
瓶号 加标液 1 1ml 2 2ml 3 3ml 4 4ml 5 5ml 6 未知液
(3) 相同操作条件
加等量试剂：盐酸羟胺、缓冲液pH=4.6 加等量显色剂：邻菲罗啉（橙红色） 摇匀
(4) 标准色列
浓度由小→大，颜色由浅→深。
未知液与标准色列比较，从管上

第9章、吸光光度法

第9章、吸光光度法

如果入射光的强度为I 如果入射光的强度为I0，吸收光的 强度为I 透过光的强度为I 强度为Ia，透过光的强度为It,反射光的 强度为I 强度为Ir则它们之间的关系为 I0＝Ir+Ia+It
在分光光度测定中， 在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都 是采用相同质量的光学玻璃制成的， 是采用相同质量的光学玻璃制成的，反射光 的强度基本上是不变的(一般约为入射光强 的强度基本上是不变的 一般约为入射光强 度的4％ 其影响可以互相抵消 其影响可以互相抵消， 度的 ％)其影响可以互相抵消，于是可以简 化为 I0＝It+Ia
2、准确度较高
一般吸光光度法的相对误差为2 5%， 一般吸光光度法的相对误差为2-5%，其准确 度虽不如滴定分析法及重量法， 度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量成分来 还是比较满意的，因为在这种情况下， 说，还是比较满意的，因为在这种情况下，滴定 分析法和重量法也不够准确了， 分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测 定。
对固体物质来说，当白光照射到物质上时，物质 对固体物质来说，当白光照射到物质上时， 对于不同波长的光线吸收、透过、反射、 对于不同波长的光线吸收、透过、反射、折射的程度 不同而使物质呈现出不同的颜色。 不同而使物质呈现出不同的颜色。如果物质对各种波 长的光完全吸收，则呈现黑色；如果完全反射， 长的光完全吸收，则呈现黑色；如果完全反射，则呈 现白色；如果对各种波长的光吸收程度差不多， 现白色；如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈 现灰色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么， 现灰色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么， 这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来决定。 这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来决定。
第九章、吸光光度法 第九章、

第九章_吸光光度法

第九章_吸光光度法

C：影响配合物的组成 对于某些生成逐级络合物的显色反应，
酸度不同，配合物的配合比不同，颜色也不 同。
如：磺基水杨酸与Fe3+生成1︰1、 1︰2 和1︰3三种颜色不同的络合物，测定时需控 制酸度。
D：显色反应酸度的确定
固定被测组分、显色剂浓度，在不同pH值下测 定吸光度，绘制pH～A曲线，曲线平直部分对应的 pH值为测定条件。
玻璃棱镜－用于可见光范围
石英棱镜－用于紫外、可见光范围
（2）光栅
根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为 不同波长的单色光，然后使所需波长的光通过 一个很窄的狭缝照射到吸收池上。它的分辨率 比棱镜大，可用的波长范围亦较宽。
3、比色皿 • 比色皿由无色透明耐腐蚀的玻璃制成， 用于盛放比色溶液，一般为长方形，有厚度 为0.5cm、1cm、2cm、3cm几种规格。同样厚 度比色皿之间的透光率相差应小于0.5％。 • 比色皿应保持十分干净，尤其要保护它 的透光面，不要用手直接触摸。 3/4体积
实验证明：如果保持入射光波长不变，溶液对光
的吸收程度与溶液浓度、液层厚度成正比。
I0
c
I A 1g I0 abc I
b
式中：A—吸光度；
I0—入射光强度；
I—透射光强度； a—吸光系数
b—液层厚度； c—有色溶液的浓度
（2）吸光系数 b：cm；c：g/L；a：L·g-1·cm-1 b：cm； c：mol/L；a(ε)： L·mol-1·cm-1 ε：摩尔吸光系数
对于溶液浓度（ C ）一定，液层厚度（ b ） 一定的有色溶液，在不同波长下，测定该有色溶液 对光的吸收程度，即可绘制吸收曲线。
A
最大吸 收波长
吸收高峰 吸收曲线
λmax

第九章 吸光光度法

第九章 吸光光度法
《分析化学》
第九章 吸光光度法
——第1、2、3节
【复习】

溶液浓度的变化。 目视比色法 光电比色法
分光光度法
新课
【学习目标】

熟悉光的波粒二象性和光的组成；
了解互补光 掌握溶液颜色的产生原理（重点）



掌握朗伯比尔定律（难点）
一、光学基础知识


1、光的波粒二象性
光是一种电磁波既具 有波动性（波的性质 如干涉、衍射）又具 有粒子性（光电效应）
2、光的组成

【提问】太阳光是有那几种光组成的？
3、互补光

白光不仅可有七种不同颜色的光混合而成，而 且还可以有两种特定的色光按一定的强度比例 混合而得，这两种颜色的光就成为互补色光。
4、溶液颜色的产生（重点）

请利用互补光的原理，结合书上的内容，解释 高锰酸钾溶液颜色的产生原理。 看到溶液 呈紫色
（一）朗伯-比尔定律（难点） 2、公式——摩尔吸光系数
C mol/L
b cm
那么当溶液浓度为c mol/L，液层厚度为b cm时，我们怎样表示计算呢？
A bc
称为摩尔吸光系数
二、光的吸收定律
（二）吸光光度系数对测定的影响
阅读总结 摩尔吸光系数 越大 该物质对某波 长的光 吸收能力越强 测定灵敏度 越高
紫光被 透过
照射
KMnO4溶液
绿光被吸收
4、光的吸收曲线
【讨论】让不同波长的光一次通过某一固定浓 ①同一物质的 吸收曲线是特 度的溶液，这时光对各种波长的光的吸收程度 ②同一物质不 征的，这一特 是否相同？在主要能吸收的管的波长处吸收是 同浓度的溶液 性可做定性分 在一定波长处 析依据。 强是弱？相反呢？ 吸光度随浓度 的增加而增大， 这一特性可作 为定量分析依 据

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。

分析化学第九章吸光光度法

分析化学第九章吸光光度法

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6
✓ 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
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。
（3）吸收池: 玻璃:可见, 石英:紫外、可见
（4）检测器:光电转换器件（光电管、光电倍增光，光电二极管 阵列）。利用光电效应，光照产生光电流，测定光电流的大小 。
（5）显示器: 检流计：72型。数字显示：722型。数字打印：UV-
入量要严格控制，可通过实验确定。
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。
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16
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，
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14
9.3.2显色条件的选择
1、 溶液的酸度：M＋L＝ML（显色剂L存在酸效 应L（H））
a. 影响显色剂的溶度
b. 影响M的存在状态
c. 影响ML的组成和稳定性，如Fe3＋－磺基 水杨酸pH组成颜色
2-3 1：1 紫红
4-8 1：2 棕褐
8-10 1：3 黄色
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15
2.显色剂用量:显色剂过多有时会引起副反应，加
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第9章-吸光光度法

第9章-吸光光度法

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物理意义
☻当一束平行单色光，通过单一均匀、 非散射的吸光物质溶液时，溶液的A与 溶液的浓度C，液层厚度b的积成正比。
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说明：
☻朗伯比尔定律是光吸收的基本定律， 它的成立也是有前提的。
➢入射光为平行单色光垂直照射； ➢吸光物质为均匀非散射体系； ➢吸光物质质子间无相互作用； ➢辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，
I 0 ' I 0 ' ' ' I 0 ' '）10
bc
bc
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➢ 当两波长相差小时，此时视κ1=κ2，即入射 光近似认为是单色光，A与C仍有线性关系； 当两波长相差大时，则κ1≠κ2，A与C就不成 线性关系，发生负偏离。
➢ 克服非单色光引起的偏离的措施：
使用比较好的单色器； 人射光波长选择在被测物质的最大吸收处； 测定时应选择适当的浓度范围。
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙
吸收光 波长范围/nm
400～450 450～480 480～490 490～500 500～560 560～580 580～600 600～650
蓝绿
红
650～750
返回
☻以溶液为例：它是由于溶液中的粒子选择 性地吸收某种颜色波长光而产生的。
➢若入射光都不吸收（即全部透过时）则溶液为 无色透明；
➢若一部分波长光透过，其他波长光被吸收，则
溶液为透过光颜色。也就是讲，溶液呈现颜色 与吸收光颜色互补。
➢溶液颜色的深浅取决于溶液吸收光的量的多少， 也就是取决于吸光物质浓度的高低。——比色 分析法的依据。
返回
☻有关固体物质颜色：
➢对白光全部吸收时，呈黑色； ➢对白光全部反射时，呈白色； ➢对白光各波长吸收程度差不多时，呈灰色； ➢选择吸收某波长光，这时就由反射或透过

第九章 吸光光度法 (工)

第九章 吸光光度法 (工)
该图显示了物质对不同波长光的吸收能力。 最高吸收峰对应下的波长称之为最大吸收波长， 用λmax表示。 定性分析：据物质不同吸收曲线的形状和最大吸 收峰各不相同。 定量分析：同一物质，最大吸收峰位置不变，其 吸光度随浓度增大而增大。
12
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
1.0 0.8 Absorbance 0.6
第九章 吸光光度法
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
吸光光度法的基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光度测量条件的选择 吸光光度法的应用
1
9.1 吸光光度法的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
一、概述： 比色法：比较溶液颜色的深浅确定组分含量的一种 方法。
38
722型分光光度计结构方框图
光 源
分光 系统 吸收池 检测系统
39
分光光度计的主要部件
光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。


可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜:玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm 半宽度 5～10nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使
6
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量 传播方向
7
微粒性 光量子，具有能量。
E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J· s －频率 E－光量子具有的能量
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
8
波粒二象性

定量分析化学：第九章 吸 光 光 度 法

定量分析化学：第九章 吸 光 光 度 法

3).偏离朗伯—比耳定律的原因
标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常 发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗 伯—比耳定律的偏离。
引起这种偏离的因素（两大类）： 物理性因素，即仪器的非理想引起的； 化学性因素。
表观偏离----非定律本身引起的
（1）物理性因素
朗—比耳定律的前提条件之一： 平行单色光 难以获得真正的纯单色光
朗伯—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的 依据。应用于各种光度法的吸收测量；
摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚
度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度；
吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g/L、液层厚度为
1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
2).摩尔吸光系数ε的讨论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
吸光光度法的基本原理
1．光的基本性质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用
波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述： = c ； 波数 = 1/ = /c
光是由光子流组成，光子的能量：
E=h=hc/
（Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J × S )
光的波长越短（频率越高），其能量越大。
故此时溶液pH 对测定有重要影响。 c. 其它（吸收池尺寸， 参比液等）
例题:
含 Fe 量 0 . 0 0 1 % 的 试 样 ， 称 W 试 1 g， 仅 含 0 . 0 1 mgFe， 用 1.6×10-3mol·L-1K2Cr2O7滴定,用去 VK2Cr2O7?
0.01mg=1/6 × 1.6 × 10-3 × V × Mfe VK2Cr2O7=0.02ml
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分光光度计内部光的传播途径
9.2 显色反应及其影响因素 一、显色反应
选用适当的试剂将待测离子转化为有色物质的反应，称之 “显色反应”，所用试剂称之“显色剂”。
如：
被测离子 显色剂 有色物
Fe3 SC络N 合反F应eSCN2 Fe3 3磺基螯水合杨反酸应 FeR3
Mn2 S2O82氧 化 Ag还原M反n应O4
3）溶液本身的化学反应引起的偏离
朗伯-比耳定律除要求吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作 用，因此稀溶液能很好地服从该定律。 在高浓度时(通常＞0.01 mol·L－1)由于吸收组分粒子间的平均 距离减小，粒子间的相互作用增强，可使它们的吸光能力发生 改变。吸光度与浓度间的关系就偏离线性关系，浓度越大，相 互作用越强，偏离就越大。
第九章 吸 光 光 度 法
9.1 吸光光度法概述 9.2 显色反应及其影响因素 9.3 吸光光度法分析及误差控制 9.4 吸光光度法的应用
9.1 吸光光度法概述
化学分析法
仪器分析法
✓ 容量分析法：酸碱滴定法，配位滴定法， ✓光学分析法
氧化还原滴定法，沉淀滴定
✓电化学分析法
✓ 重量分析法
✓色谱
化学分析(Chemical analysis)： 常量组分(>1%), Er 0.1%～0.2% 依据化学反应, 使用玻璃仪器
吸光度与透光率
lg T Kcb A T 10A 10Kbc
T ： 透光率
A： 吸光度
T = 0.0 % A = ∞
1.0
TA
100
T = 100.0 % A = 0.0
A T%
0.5
50
T = 36.8 % A = 0.434
0
0
C
✓朗伯-比尔定律
b I0
当一束强度为I0的平行单色光垂直照射到长度为b的液层、 浓度为c的溶液时，由于溶液中吸光质点(分子或离子)的吸 收，通过溶液后光的强度减弱为I：
络合物
络合物
试剂
515 655
415 500
2）标准曲线的制作 A bc
在确定的测定波长和实验条件下，测定一系列含量不同的 标准溶液的吸光度，A-C
A
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22
C
2、对朗伯－比尔定律的偏离
实际工作中常出现标准曲线不 成直线（发生弯曲）的现象，特 别是溶剂液浓度较高时（＞ 0.01mol/L），常发生向C轴的弯 曲(负偏离)；有时会发生向A轴弯 曲（正偏离），此现象称之对朗 伯－比尔定律的偏离。
能检测出来的吸光物质的最小含量，其单位为μg·cm-2，
A 0.001 bc
S 1 bcM 106 bcM 103 0.001 M 103 M
1000
SM
吸光度的加和性：当某一波长的单色光通过一种含有多 种吸光物质的溶液时，溶液的总吸光度应等于各吸光物 质的吸光度之和。这一规律称吸光度的加和性。 利用这一性质，可进行多组分测定及某些化学反应 平衡常数测定。
分子内能量 E = E电子 + E振 + E转 = Ee + Ev+ Er 当 △E = E光子= h v时， 才会产生跃迁
★由于分子结构的复杂造成
了分子光谱比较复杂：同一 电子能级中由几个振动能级； 而在同一振动能级中又有几 个转动能级。
★在电子能级变化时，不可 避免地伴随有分子振动和转 动能级的变化，因此分子光 谱比原子光谱复杂得多，成 带状光谱。
准确度高
仪器分析(Instrumental analysis)： 微量组分(<1%), Er 1%～5%
灵敏度高
依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
一、物质对光的选择性吸收
1、光的基本性质
电磁辐射谱
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
仪器型号 光源 单色器 比色皿
检测器 显示器
72 钨灯 玻璃棱镜 玻璃
硒光电池 检流计
721 钨灯 玻璃棱镜 玻璃
硒光电池 检流计
722 钨灯 光栅
玻璃
光电管 数显
724 钨灯 光栅 玻璃、石英 光电倍增管 数显
753 氘灯 光栅 玻璃、石英 光电倍增管 数显
工作范围 (nm)
420～700 360～700 180～860 325～850 200～800
样品池
检测器
显示装置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.吸收池(cell):用于盛待测及参比溶液。
玻璃 — 能吸收UV光，仅适用于可见光区 石英 — 不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 ✓ 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）
★ 吸光光度计基本部件
光源
单色器
样品池
检测器
显示装置
4、检测器(detector)：利用光电效应，将光能转成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管
光电管
光电倍增管（160-700 nm） 1个光电子可产生106～107个电子
★ 吸光光度计基本部件
光源
单色器
样品池
检测器
显示装置
5、指示器(display) 刻度显示、数字显示，自动扫描记录、计算机
按工作波长分 按入射光束数量分
紫外 用于无机物和有机物的测定 可见 用于无机物和有机物的测定 红外 用于有机物的结构分析 单光束 双光束
A lg Io Kbc I
★ 摩尔吸收系数 当浓度c用mol·L-1，液层厚度b用cm为单位表示，则K
用符号ε来表示。ε称为摩尔吸收系数，单位为L·mol-l·m-1， 它表示物质的量浓度为l mol·L-1，液层厚度为l cm时溶液的 吸光度。
A bc
★桑德尔(Sandell)灵敏度或称(灵敏度指数) 用S来表示。 S是指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积光程内所
吸收光谱 以λ为横坐标，被吸收能（A）为纵坐标，所绘制的谱图称
之“吸收光谱”。
①物质对光具选择性吸收 λmax或各吸收峰(谷)的λ值—鉴定不同物质(定性) ②对同一物质，当C不同时， λmax不变，在λmax处：A∝C——测定物质含量（定量）； ③在λmax处，测量吸光度A的灵敏度最高——波长选择依据
二、显色反应的选择性（符合的条件） （1）灵敏度高、选择性好 （ε>104）； （2）有色络合物组成恒定，符合一定的化学式； （3）有色络合物性质稳定； （4）有色络合物与显色剂间颜色差别足够大（即显色剂在 测定波长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：
“对比度”，要求△ > 60nm）；
（5）显色反应条件易于控制（以保证测定结果良好的重现 性）。
灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6 mol/L 准确度能够满足微量组分的测定要求：
相对误差2～5％ （1～2％） 操作简便快速 应用广泛
二、光吸收的基本定律---朗伯-比尔定律
当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 Ia，透过光强度为It，反射光强度为Ir。
A lg Io Kbc A lg Io lg 1
I
IT
A lg Io Kbc I
朗伯-比尔定律表明：当一束单色光通过含有吸光物质的 溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度 成正比。这是进行定量分析的理论基础。 比例常数K与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因 素有关。
摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度
假设入射光强为Ｉ。吸收光强为Ｉ ，透射光强为Ｉ， a
损失的散射光强为Ir，则Ｉo=Ia + Ir + I 实际测得的透光率
T实＝ＩＩt o
＝Ｉo
Ia Io
Ir
如果没有发生散射，Ir=0，Ia不变，则理想的透光率
T理
I I0
Io Ia Io
可见Ｔ实＜Ｔ理，或Ａ实＞Ａ理
故在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊
2．吸收光谱产生的原理
吸收光谱的产生：电磁辐射作用于粒子，粒子选择性地吸收
某些频率的辐射能，并从低能级跃迁至高能级：
M + hv 基态E1
吸 收E 激M发* 态（E量2子化）
原子吸收光谱 Atomic absorption spectrum
吸收光谱 分子吸收光谱
molecular absorption spectrum
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
光的波粒二象性
光的折射
波动性
光的衍射 光的偏振
光的干涉
粒子性
E
光电效应
E h hc
E：光子的能量（J, 焦耳） ：光子的频率（Hz, 赫兹） ：光子的波长（cm） c：光速（2.99791010 cm.s-1）
h：Plank常数（6.625610-34 J.s 焦耳. 秒）
1 2 A 1bc 成线性关系 1 2 A与c不成线性关系，偏离Beer定律 （1 2） A与c偏离线性关系越严重
结论： • 选择较纯单色光（Δλ↓，单色性↑） • 选λmax作为测定波长（Δ↓，S↑且成线性）
2）介质不均匀引起的偏离
朗伯－比耳定律要求吸光物质的溶液是均匀的。 如果溶液不均匀，例如产生胶体、乳浊液或悬浊液，当λ 射光通过不均匀溶液时，除了被吸光物质所吸收，还将有部分 光强因散射等而损失，使透光率减小，即吸光度增大，导致工 作曲线向吸光度轴弯曲偏离。
1) 非单色光的影响
✓ Beer定律应用的重要前提——入射光为单色光