吸光光度法-原理介绍PPT

2、摩尔吸光系数ε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，ε 仅与吸收物质本身的性质有关，与待测
物浓度无关；
（3）可作为定性鉴定的参数； （4）同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸 收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax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
1.显色剂用量
吸光度A与显色剂用量CR 的关系会出现如图所示的几种 情况。选择曲线变化平坦处。
2.反应体系的酸度
在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件 下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且 恒定的平坦区所对应的pH范围。
3.显色时间与温度
实验确定
4.溶剂
一般尽量采用水相测定，
三、共存离子干扰的消除
(4)不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性 可作为物质定量分析的依据。 (5)在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以 测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波 长的重要依据。
二、光的吸收定律 1.朗伯—比耳定律
•
布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和
应控制A：0.2~0.8之间。控制方法：
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 （2）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。（动画）
吸收曲线的讨论：
(3)吸收曲线可以提供物质的 结构信息，并作为物质定性 分析的依据之一。
本章主要讲授紫外可见吸光光度法。
二、特点
比色分析和可见光光度法主要应用于测试样中微 量组分，与滴定分析、重量分析法相比，有如下特点：
1、灵敏度高 下限一般可达：10-5~10-6mol/L
2、准确度高 相对误差：比色法5~6%，光度法2~5%
3、操作简便、测定快速
4、应用广泛
第二节
吸光光度分析基本原理
第三节 显色反应及其条件的选择
Section 3 Color Rection and Choice of its Optimum Conditions
一、显色反应的选择 1.选择显色反应时，应考虑的因素
灵敏度高、选择性高、生成物稳定、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。
Section 2 Basic Theory of Spectrophotometric Analysis
一、物质的颜色和对光的选择性吸收
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。
白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光 单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区：400 -760 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm 远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
波长 /nm 颜色 400~430 430~480 480~500 500~560 560~590 590~620 620~760 紫色 蓝色 青色 绿色 黄色 橙色 红色
可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为： Tmin＝36.8%, Amin＝0.434
二、测量条件的选择
1.选择适当的入射波长
一般应该选择λ max为入射光波长。
如果λ max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度 稍低但能避免干扰的入射光波长。
2.控制适宜的吸光度范围
浓度测量值的相对误差（Δc/c）不仅与仪器的透光度误 差ΔT 有关，而且与其透光度读数T 的值也有关。
朗伯—比耳定律数学表达式
A＝lg（I0/It)= εb c
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：溶液的物质的量浓度，单位mol· L－１； ε：摩尔吸光系数，单位L· mol－１· cm－１； 或: A＝lg（I0/It)= a b c
c：溶液的浓度，单位g· L－１
(2) 化学性因素
• 朗—比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相 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。例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： 2CrO42- ＋2H＋ = Cr2O72- ＋H2O 溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也 不相同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。
2、物质的颜色
物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择 性吸收作用而产生的。
物质吸收黄光，透过蓝光： CuSO4吸收黄光，显蓝色。 物质吸收蓝光，透过黄光
互补光: 蓝光和黄光
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同；不 同波长的单色光照射，吸光度不同— 吸收曲线与最大吸收波长
max
3、光吸收曲线
可能达到的最大灵敏度。
（5）εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该 物质的灵敏度越高。 ε> 105：超高灵敏； ε= (6～10）×104 ：高灵敏；
ε< 2×104 ：不灵敏。
（6）ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶 液在某一波长下的吸光度。
3.偏离朗伯—比耳定律的原因
2.配位显色反应
当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生 电荷转移跃迁，产生很强的紫外—可见吸收光谱。
3.氧化还原显色反应
某些元素的氧化态，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在紫外或
可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行 显色后测定。 例如：钢中微量锰的测定，Mn2＋不能直接进行光度测 定 2 Mn2＋ ＋5 S2O82-＋8 H2O =2 MnO4＋ + 10 SO42-＋ 16H+ 将Mn2＋ 氧化成紫红色的MnO4＋后，在525 nm处进行测 定。
1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b
• •
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收 二者的结合称为朗伯—比耳定律，一束平行单色
物浓度之间也具有类似的关系。A∝c 光通过有色溶液，溶液的吸光度与溶液的浓度和厚度 成正比，其数学表达式为： A ＝ lg（I0/It) = εb c
第十章
吸光光度法
Chapter 1 Light Absorption Method
第一节 吸光光度法概述
Section 1 Summary of Light Absorption
第四节 光度测量的误差及测量条件 的选择
Section 4 Errors of Spectrophotometric Determination and Choice of its Optimum Section 2 Basic Theory of Spectrophotometric Conndition Analysis
是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？
最佳读数范围与最佳值
设：ΔT =1%，则可绘出溶液浓度 相对误差Δc/c与其透光度T 的关系曲线 。如图所示： 当：ΔT =1%，T 在15%～65%之
间时，浓度相对误差较小，最佳读数
范围。 用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在T %=15～65% (
吸光度 A =0.80～0.20)。
a：吸光系数，单位L· g－１· cm－１ a与ε的关系为： a =ε/M （M为摩尔质量）
透光度(透光率)T
透过度T : 描述入射光透过溶液的程度:
T = I t / I0
（T：0~1）
吸光度A与透光度T 的关系: A ＝ －lg T = εb c 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。
内容提要

本章主要介绍了吸光光度分析的基本原 理、显色反应的条件、分析误差、测量 条件的选择及常见分光光度计的结构、 性能、使用方法和应用。
第一节 吸光光度法概述
Section 1 Summary of Light Absorption
一、方法
基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称 之为光化学分析法。 分为:光谱分析法和非光谱分 析法。 光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下
，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的
波长和强度来进行分析的方法。
主要吸收而建立起来 的分析方法称为吸光光度法,按所用光的波长不同分为: 红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围
2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 200400 nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。 可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。
2.选择适当的显色反应条件
3.分离干扰离子
第四节 光度测量的误差及测定条件的选择