第七章 分光光度法

分光度光度法分光光度法学习资料一、分光光度法的基本概念1. 定义- 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。

它利用物质对光的选择性吸收特性，不同的物质由于其分子结构不同，对不同波长的光有不同程度的吸收。

2. 原理基础- 朗伯 - 比尔定律（Lambert - Beer law）是分光光度法的基本定律。

- 朗伯定律指出：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与光通过的路径长度成正比，即A = k_1b（其中A为吸光度，b为光程长度，k_1为比例常数）。

- 比尔定律指出：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度成正比，即A = k_2c（其中c为吸光物质的浓度，k_2为比例常数）。

- 合并朗伯定律和比尔定律得到朗伯 - 比尔定律：A=varepsilon bc，其中varepsilon为摩尔吸光系数，单位为L/(mol· cm)，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，varepsilon越大，表明该物质对该波长光的吸收能力越强。

二、分光光度计的结构与组成1. 光源- 提供足够强度和稳定的连续光谱。

在可见光区常用钨灯或卤钨灯，其发射光的波长范围为320 - 2500nm；在紫外光区常用氢灯或氘灯，发射光的波长范围为180 - 375nm。

2. 单色器- 它的作用是将光源发出的复合光分解为单色光。

主要部件包括狭缝、准直镜和色散元件（如棱镜或光栅）。

通过调节狭缝宽度可以控制出射光的带宽和光强。

3. 样品池- 用于盛放被测溶液。

在可见光区可以使用玻璃样品池，而在紫外光区则需使用石英样品池，因为玻璃对紫外光有吸收。

4. 检测器- 检测透过样品池后的光强，并将光信号转换为电信号。

常见的检测器有光电管和光电倍增管等。

光电倍增管具有更高的灵敏度，可检测微弱的光信号。

5. 信号显示与处理系统- 将检测器输出的电信号进行放大、处理，并以吸光度或透光率等形式显示出来。

第七章可见分光光度法7.1 概述7.1.1分类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点而建立起来的分析方法，它包括比色分析法、可见及紫外吸收光度法以及红外光谱法等。

本章着重讨论可见光区的吸光光度法（又称分光光度法，简称光度法）。

定义：基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法，包括比色法，可见分光光度法及紫外分光光度法等。

比色分析法：许多物质是有颜色的，例如高锰酸钾在水溶液中呈深紫色，Cu2+在水溶液中呈蓝色。

这些有色溶液颜色的深浅与这些物质的浓度有关。

溶液愈浓，颜色愈深。

因此，可以用比较颜色的深浅来测定物质的浓度，这种测定方法就称为比色分析法。

目前已普遍地使用分光光度计进行比色分析。

应用分光光度计的分析方法称为分光光度法。

这种方法具有灵敏、准确、快速及选择性好等特点。

吸光光度法试液的浓度下限：10-5----10-6mol/L。

吸光光度法测定的相对误差：2%—5%，可以满足微量组分测定对准确度的要求。

7.1．2特点分光光度法同化学分析法中的滴定分析法、重量分析法相比，有以下特点：1. 灵敏度高分光光度法测物质的浓度下限（最低浓度）一般可达10-5~10-6mol/L，相当于含量低于0.001~0.0001%的微量组分。

如果将被测组分加以富集，灵敏度还可提高1~2个数量级。

该方法适用于微量组分的测定。

2. 准确度较高一般分光光度法的相对误差为2~5%。

3. 操作简便，测定速度快分光光度法的仪器设备不复杂，操作也简便。

如果采用灵敏度高，选择性好的显色剂，再采用掩蔽剂消除干扰，可以不经分离直接测定，而且速度快。

4. 应用广泛吸光光度法既可测定绝大多数无机离子，也能测定具有共轭双键的有机化合物。

主要用于测定微量组分，也能测定含量高的组分（用示差光度法或光度滴定）。

还可测定络合物的组成、酸（碱）以及络合物的平衡常数。

7.2 基本原理7.2.1 光的基本特性物质呈现的颜色与光有着密切的关系。

第七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—10nm10—200nm200—400nm400—760nm0.76—2.5μm2.5—5.0μm500—1000μm0.1—100cm1—1000mK.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：λγ=c式中λ以cm表示，γ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γhE=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）物质对光的吸收吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱。

原子吸收光谱是由原子外层电子选择性地吸收某些波长的电磁波而引起的。

原子吸收分光光度法就是根据原子的这种性质所引起来的。

分子吸收光谱比较复杂。

分光光度法云南先锋化工有限公司质量监测中心1、分光光度法引言（1）概念：分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。

（是利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量的一项技术。

）（2）阐述概念：在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到不同波长相对应的吸收强度。

如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。

利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。

用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。

它们与比色法一样，都以Beer-Lambert定律为基础。

上述的紫外光区与可见光区是常用的。

但分光光度法的应用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。

（3）特点：灵敏度高、精确度高、操作简便、快速。

对于复杂的组分系统，无须分离即可检测出其中所含的微量组分的特点。

（4）波长范围(1)200～400nm的紫外光区，(2)400～760nm的可见光区，(3)2.5～25μm(按波数计为4000cm<-1>～400cm<-1>)的红外光区。

2、分光光度法的原理• Lambert 定律：一束单色光在通过透明溶液时，由于溶液吸收一部分光能，使光的强度减弱，若溶液浓度不变，则溶液的厚度越大，光线强度的减弱也越显著，即光吸收的量与溶液的厚度成比例关系。

若以I 0表示入射光强度，I 表示透过光强度，L 表示溶液的厚度，而I/ I 0表示光线透过溶液的程度，称为透光率，用T 表示，则T= I/I 0。

K 为消光系数，在入射波长、溶液种类和温度一定的条件下，K是一个定值。

• Beer 定律：一束单色光在通过透明溶液时，若溶液的厚度不变，则溶液浓度愈高，光线强度的减弱也愈显著，即溶液对光的吸收与溶液的浓度成比例关系。

第七章分光光度法【基本要求】1.1 掌握分光光度法基本原理—Lambert-Beer定律，能熟练运用Lambert-Beer 公式进行有关计算。

1.1 掌握吸光度、透光率、吸光系数、摩尔吸光系数的概念。

1.2 明确溶液颜色与光吸收的关系。

1.3 了解物质对光的选择性吸收及吸收光谱。

1.4 了解分光光度计的基本构造；提高测量灵敏度和准确度的方法。

1.5 了解紫外分光光度法进行物质定性分析和定量测定的基本原理。

【重点难点】2.1 重点分光光度法原理－Lambert-Beer定律。

紫外分光光度计的使用2.2 难点提高测量灵敏度和准确度的方法。

【讲授学时】4学时4.1 第一节概述一、比色分析法比色分析法：利用比较溶液颜色深浅的方法来确定溶液中有色物质的含量。

有色物质溶液颜色越深，浓度越大；颜色越浅，浓度越小。

二、比色分析法测定步骤①选择适当显色剂，使被测组分转变成有色物质，称为显色阶段。

测定无色溶液时要进行显色阶段。

②选择最佳条件测定溶液的深浅度，称为比色阶段。

三、发展过程：目视比色法→光电比色法→分光光度计（吸光光度法）四、比色与分光光度法的特点比色和分光光度法主要用于测定微量组分。

1、灵敏度高：测定试样中微量组分（1～0.001%）常用方法，甚至可测定10-4 ~ 10-5%的痕量组分。

2、准确度高：一般比色法相对误差为5～10%，分光光度法为2～5%，其准确度虽比重量法和滴定法低，但对微量组分的测定已完全满足要求。

如采用精密蓝450-480紫400-450红650-750青蓝480-490青490-500绿500-580黄580-600橙600-650白光分光度计，误差将减少至1～2%。

3、应用广泛：几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用比色法和分光光度法进行测定。

4、操作简便、快速，仪器设备也不复杂。

例如：试样中含Cu 量为0.001%，即在100mg 试样中含Cu 0.001mg ，用比色法可以测出。

第七章原子吸收分光光度法第一节原子吸收分光光度法的基本原理第二节原子吸收分光光度计第三节干扰及其消除第四节原子吸收光谱法的几种常用的定量方法浙江师范大学仪器分析第一节原子吸收分光光度法的基本原理一、概述¾原子吸收分光光度法又称原子吸收光谱法，是上世纪五十年代提出，最近几十年才发展起来的一种新的仪器分析方法。

它是通过测定某一具有特定波长的光通过试样原子蒸气后被吸收的多少来测定被测元素的含量的一种方法。

¾在原子发射光谱分析中，我们曾提到过光源的自吸现象，即光源中内层原子发射的光被外层基态原子吸收，其实，这就是原子吸收。

如果我们把中间层作为一个光源，使之发出的光通过试样原子蒸气，测定吸收了多少，这就实现了原子吸收分析。

浙江师范大学仪器分析对原子吸收现象的认识是19世纪初的事。

¾1802年，渥拉斯通（W.H.Wollaston）发现太阳光的连续光谱中有几条黑线。

¾1860年，由柯希霍夫（G.Kirchoff）解释了产生黑线的原因，他认为这是由于比太阳温度低的气体吸收了从太阳发出的光。

¾1955年，澳大利亚物理学家瓦尔士（A.Walsh）首先提出利用原子吸收进行化学分析的可能性，随后，人们在实践和理论上不断总结和研究。

¾原子吸收分光光度法广泛应用于冶金、地质、石油、化工、医学、环保等行业，目前这种方法能分析70多种元素，如果利用间接分析法，还可测定非金属元素。

浙江师范大学仪器分析二、原子吸收分光光度法的特征选择性高灵敏度高准确度高操作方便浙江师范大学仪器分析1.选择性高因各原子均具有自己的固有能级，每个元素的气态基态原子只对某些具有特定波长的光有吸收。

所以，原子吸收分光光度法的选择性很高，在无机分析中，不必经任何分离即可进行测定。

2.灵敏度高火焰原子吸收法，其绝对灵敏度可达10-10g，而近年来发展的非火焰原子吸收法使绝对灵敏度达到了10-14g，而原子发射法的灵敏度通常在10-10g左右；相对灵敏度可达到ppb、ppt级。