分析化学 第九章 吸光光度法

1、 吸光光度法（吸光光度法（Absorption Photometry）是一种）是一种基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。包括可见吸光光度法、紫外析方法。包括可见吸光光度法、紫外-可见吸光光可见吸光光度法和红外光谱法等。度法和红外光谱法等。 吸光光度法同滴定分析法、吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特点：重量分析法相比，有以下一些特点： (一一)灵敏度高灵敏度高 吸光光度法测定物质的浓度下吸光光度法测定物质的浓度下限限(最低浓度最低浓度)一般可达一般可达1-10-3%的微量组分。对固的微量组分。对固体试样一般可测到体试样一般

2、可测到10-4%。如果对被测组分事先加。如果对被测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高以富集，灵敏度还可以提高1-2个数量级。个数量级。 (二二)准确度较高准确度较高 一般吸光光度法的相对误差一般吸光光度法的相对误差为为2-5%，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量成分来说，还是比较满意的，因为在这种情对微量成分来说，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，甚至无况下，滴定分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测定。法进行测定。 (三三)操作简便，测定速度快操作简便，测定速度快 (四四)应用广泛应用广泛 几乎所有的无机离子和

3、有机化合几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。一、光的基本性质一、光的基本性质 光是电磁波。光是电磁波。 其波长、频率与速度之间的关其波长、频率与速度之间的关系为：系为：E=h =hc/ h为普朗克常数，其值为为普朗克常数，其值为6.6310-34Js二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收 如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗处，则什么颜色也看不到。可见物质呈现的黑暗处，则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光有着密切的关系，一种物质呈现何种颜颜色与光有着密切的关系，一

4、种物质呈现何种颜色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。 1、 物质的颜色与吸收光的关系物质的颜色与吸收光的关系 从光本身来说、有些波长的光线，作用于眼睛从光本身来说、有些波长的光线，作用于眼睛引起了颜色的感觉，我们把人眼所能看见有颜色的引起了颜色的感觉，我们把人眼所能看见有颜色的光叫做可见光，其波长范围大约在光叫做可见光，其波长范围大约在400-760nm之间。之间。实验证明：白光实验证明：白光(日光、白炽电灯光、日光灯光等日光、白炽电灯光、日光灯光等)是由各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成是由各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成的。的。 如

5、果让一束白光通过三棱镜，就分解为红、橙、如果让一束白光通过三棱镜，就分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。我光的色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。我们把白光叫做复合光；把只具有一种颜色的光，叫们把白光叫做复合光；把只具有一种颜色的光，叫做单色光。做单色光。 实验还证明，不仅七种单色光可以混合成白光，实验还证明，不仅七种单色光可以混合成白光，如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以成为白光。这两种单色光就叫做互补色。合，也可以成为

6、白光。这两种单色光就叫做互补色。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补，等等。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补，等等。 2、物质的颜色、物质的颜色 1）固体物质，当白光照射到物质上时，物质对）固体物质，当白光照射到物质上时，物质对于不同波长的光线吸收、透过、反射、折射的程度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。如果物质对各种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，波长的光完全吸收，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，则呈现白色；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

7、选择性地吸收某些波长的光，则呈现灰色；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。色来决定。 2）溶液，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的溶液，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的质点质点(分子或离子分子或离子)选择性的吸收某种颜色的光所引起选择性的吸收某种颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就长的光被吸收

8、，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；高锰硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。其实，酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。其实，任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度是不相等任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度是不相等的。如果将某种波长的单色光依次通过一定浓度的某的。如果将某种波长的单色光依次通过一定浓度的某一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，以波一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，以波长为纵坐标，以

9、吸光度为纵坐标可以得到一条曲线，长为纵坐标，以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线，叫做吸收光谱曲线或光吸收曲线。它清楚地描述了溶叫做吸收光谱曲线或光吸收曲线。它清楚地描述了溶液对不同波长的光的吸收情况。液对不同波长的光的吸收情况。（三）吸收曲线三）吸收曲线 以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，即可以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，即可得到一条吸光度随波长变化的曲线，称之为吸收曲得到一条吸光度随波长变化的曲线，称之为吸收曲线或吸收光谱。图线或吸收光谱。图102是四个不同浓度的是四个不同浓度的KMnO4溶液的光吸收曲线。从图溶液的光吸收曲线。从图102可以看出，在可见可以看出，在可见光范围内，光范围

10、内，KMnO4溶液对波长溶液对波长525nm附近的绿色附近的绿色光有最大吸收，而对紫色和红色光则吸收很少。光光有最大吸收，而对紫色和红色光则吸收很少。光吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用max表示，任何可见光区内、溶液的颜色主要是由表示，任何可见光区内、溶液的颜色主要是由这个数值决定的。在正常情况下，选用不同浓度的这个数值决定的。在正常情况下，选用不同浓度的某种溶液，最大吸收波长也是固定不变的，说明光某种溶液，最大吸收波长也是固定不变的，说明光的吸收与溶液中物质的结构有关。的吸收与溶液中物质的结构有关。 图图10-2 KMnO4溶液的吸收曲

11、线溶液的吸收曲线(cKMnO4: abcd) 一、朗伯一、朗伯-比耳定律比耳定律（一）朗伯（一）朗伯-比耳定律的推导比耳定律的推导 朗伯朗伯(Lambert)和比耳和比耳(beer)分别于分别于1760年和年和1852年研究了光的吸收与有色溶液按层的厚度及溶液浓年研究了光的吸收与有色溶液按层的厚度及溶液浓度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质（固体、液体或气体），例如溶液时，光的一部分（固体、液体或气体），例如溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液

12、、一部分被器皿的表被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的强度为面反射。如果入射光的强度为I0，吸收光的强度为，吸收光的强度为Ia，透过光的强度为透过光的强度为It,反射光的强度为反射光的强度为Ir则它们之间的关则它们之间的关系为系为 I0Ir+Ia+It 在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不同质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的变的(一般约为入射光强度的一般约为入射光强度的4)其影响可以互相抵其影响可以互相抵消，于是可以简化为消，于是可以简化为 I0It+Ia 纯

13、水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸收完全是由溶液中的有色质点造成的。收完全是由溶液中的有色质点造成的。 当入射光的强度当入射光的强度I0一定时，如果一定时，如果Ia越大，越大，It就越小，就越小，即透过光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度即透过光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度就越大。就越大。 实践证明，有色溶液对光的吸收程度，与实践证明，有色溶液对光的吸收程度，与该溶液的浓度、液层的厚度以及入射光的强度等因素该溶液的浓度、液层的厚度以及入射光的强度等因素有关。如果保持入射光的强度不变，则光吸收程度与有关。如果保持入射光的强度不变，则光

14、吸收程度与溶液的浓度和液层的厚度有关。溶液的浓度和液层的厚度有关。 1.朗伯定律朗伯定律 -dI=k1Idb logI0/I=K1b2.比耳定律比耳定律 -dI=k2Idc logI0/I=K2c3.朗伯朗伯-比耳定律比耳定律 如果同时考虑溶液的浓度和液层的厚度都变化，如果同时考虑溶液的浓度和液层的厚度都变化，都影响物质对光的吸收，则上述两个定律可合并为朗都影响物质对光的吸收，则上述两个定律可合并为朗伯伯-比耳定律，即得到：比耳定律，即得到：logI0/I=Kbc 令：令：A=logI0/I 则：则： A=KbC 此式为光吸收定律的数学表达式。此式为光吸收定律的数学表达式。 式中式中A称为吸光

15、度，称为吸光度， K是比例常数，与入射光的波是比例常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。 I/I0称为透光率，用称为透光率，用T表示。它与表示。它与A的关系为：的关系为： A=lg1/T（二）吸收系数和桑德尔灵敏度（二）吸收系数和桑德尔灵敏度 1.吸收系数吸收系数 (1) 吸收系数吸收系数a 当当c的单位为的单位为g/L，b的单位为的单位为cm时时,K用用a表示，表示，称为吸收系数，其单位为称为吸收系数，其单位为L/gcm，这时朗伯，这时朗伯-比耳比耳定律变为：定律变为： Aabc (2) 摩尔吸收系数摩尔吸收系数 当式中浓度当式中浓度c

16、的单位为的单位为mol/L，液层厚度的单位，液层厚度的单位为为cm时，则用另一符号时，则用另一符号表表示，称为摩尔吸收系数，示，称为摩尔吸收系数，它表示物质的浓度为它表示物质的浓度为1mol/L，液层厚度为，液层厚度为1cm时，时，溶液的吸光度。其单位为溶液的吸光度。其单位为L/molcm。这时朗伯。这时朗伯-比比耳定律就变为耳定律就变为: A bc 在分光光度分析实践中在分光光度分析实践中,我们不能直接取我们不能直接取1mol/L这这样高浓度的有色溶液来测定摩尔吸光系数值，而是样高浓度的有色溶液来测定摩尔吸光系数值，而是在适宜的低浓度时测定吸光度，然后通过计算求得在适宜的低浓度时测定吸光度，

17、然后通过计算求得值。值。2. 桑德尔灵敏度桑德尔灵敏度 吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数表示外，表示外，还常用桑德尔灵敏度还常用桑德尔灵敏度S表示。表示。 定义：当光度仪器的检测极限为定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001时，单时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量（gcm-2）。）。由桑德尔灵敏度由桑德尔灵敏度S的定义可得到：的定义可得到： A=0.001= bc MMbcMbcMS 33610001. 0101010001 即：即： S=M/ 可见，某物质的摩尔吸光系数可见，某物质的摩尔吸光系数越大

18、，其桑德尔越大，其桑德尔灵敏度灵敏度S越小，即该测定方法的灵敏度越高。越小，即该测定方法的灵敏度越高。3.标准曲线的绘制及应用标准曲线的绘制及应用 配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定条件配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定条件下进行测定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度为横下进行测定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标作图，得到一条标准曲线，也称做工作曲线。坐标作图，得到一条标准曲线，也称做工作曲线。曲线的斜率为曲线的斜率为b，由此可得到摩尔吸收系数，由此可得到摩尔吸收系数；也；也可根据未知液的可根据未知液的Ax,在标准曲线上查出未知液的浓在标准曲线上查出未知液的浓度度cx。二、引起偏离朗伯二

19、、引起偏离朗伯-比耳定律的原因比耳定律的原因(一一)物理因素物理因素1.单色光不纯所引起的偏离单色光不纯所引起的偏离 严格地讲，朗伯严格地讲，朗伯-比耳定律只对一定波长的单色比耳定律只对一定波长的单色光才成立。但在实际工作中，目前用各种方法得到光才成立。但在实际工作中，目前用各种方法得到的入射光并非纯的单色光，而是具有一定波长范围的入射光并非纯的单色光，而是具有一定波长范围的单色光。那么，在这种情况下，吸光度与浓度并的单色光。那么，在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯不完全成直线关系，因而导致了对朗伯比耳定律的比耳定律的偏离。偏离。2.非平行入射光引起的偏离非平行入射

20、光引起的偏离 非平行入射光将导致光束的平均光程非平行入射光将导致光束的平均光程b大于吸大于吸收池的厚度收池的厚度b，实际测得的吸光度将大于理论值。，实际测得的吸光度将大于理论值。3介质不均匀性引起的偏离介质不均匀性引起的偏离 朗伯朗伯-比耳定律是建立在均匀、非散射基础比耳定律是建立在均匀、非散射基础上的一般规律、如果介质不均匀，呈胶体、上的一般规律、如果介质不均匀，呈胶体、乳浊、悬浮状态存在，则入射光除了被吸收乳浊、悬浮状态存在，则入射光除了被吸收之外、还会有反射、散射作用。在这种情况之外、还会有反射、散射作用。在这种情况下，物质的吸光度比实际的吸光度大得多，下，物质的吸光度比实际的吸光度大得

21、多，必然要导致对朗伯必然要导致对朗伯-比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。 （二）化学因素（二）化学因素1溶液浓度过高引起的偏离溶液浓度过高引起的偏离 朗伯朗伯-比耳定律是建立在吸光质点之间没有相比耳定律是建立在吸光质点之间没有相互作用的前提下。但当溶液浓度较高时，吸光物互作用的前提下。但当溶液浓度较高时，吸光物质的分子或离子间的平均距离减小，从而改变物质的分子或离子间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能力，即改变物质的摩尔吸收系数。质对光的吸收能力，即改变物质的摩尔吸收系数。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范围内浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范围内摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度

22、之间的线摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度之间的线性关系被破坏。性关系被破坏。2. 化学变化所引起的偏离化学变化所引起的偏离 溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏化合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了平衡浓度与分析浓度之间的正比关系，也就破了平衡浓度与分析浓度之间的正比关系，也就破坏了吸光度坏了吸光度A与分析浓度之间的线性关系。产生与分析浓度之间的线性关系。产生对朗伯对朗伯-比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。一、基本部件一、基本部件 一般由光源、单色器（分光系统）、吸收池、检一般由光源、单色器（分光系统）、吸

23、收池、检测系统和信号显示系统等五部分组成。测系统和信号显示系统等五部分组成。 （一）光源（一）光源 常用的光源为常用的光源为6-12伏低压钨丝灯，电源由温器供伏低压钨丝灯，电源由温器供给，为了保持光源强度的稳定，以获得准确的测定给，为了保持光源强度的稳定，以获得准确的测定果，电压必须稳定。果，电压必须稳定。 （二）单色器（分光系统）（二）单色器（分光系统） 单色器的作用从光源发出的复合光中分出所需要单色器的作用从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。的单色光。 单色器通常由由入射狭缝、准直镜、色散元件、单色器通常由由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦镜和出射缝组成。聚焦镜和出射缝组成。（三）吸收

24、池（比色皿）（三）吸收池（比色皿） 比色皿是用透明无色的光学玻璃制作的。大多数比色皿是用透明无色的光学玻璃制作的。大多数比色皿为长方形，也有圆柱形的。一般厚度为比色皿为长方形，也有圆柱形的。一般厚度为0.5、1、2和和3厘米。厘米。（四）检测系统（四）检测系统(又叫光电转化器又叫光电转化器) 在光度计中，常用的是硒光电池。晒光电池和眼在光度计中，常用的是硒光电池。晒光电池和眼睛相似，对于各种不同波长的光线，灵敏度是不同的。睛相似，对于各种不同波长的光线，灵敏度是不同的。对于波长为对于波长为500-600nm的光线最灵敏。而对紫外线，的光线最灵敏。而对紫外线，红外线则不能应用。红外线则不能应用。

25、 光电管和光电倍增管用于较精密的分光光度计中。光电管和光电倍增管用于较精密的分光光度计中。具有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。具有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。 （五）信号显示系统（五）信号显示系统 早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录仪等。压表、自动记录仪等。 现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记录仪、示波器及数据处理台等。录仪、示波器及数据处理台等。 测量光电流的检流计常用悬镜式检流计测量光电流的检流计常用悬镜式检流计(也称作也称作直流复射式检流计直流复射式检流计)，

26、其灵敏度可达，其灵敏度可达10-9安培格。安培格。为了保护检统计，使用中要防止震动或大电流通过。为了保护检统计，使用中要防止震动或大电流通过。检流计标尺上有两种刻度，等刻度的是表示百分透检流计标尺上有两种刻度，等刻度的是表示百分透光率光率(T)，对数刻度表示吸光度，对数刻度表示吸光度(A)。 根据透光率根据透光率T，如果把入射光强度，如果把入射光强度IO当作当作IO光强单光强单位，透过光强度当作位，透过光强度当作100光强单位中的一部分，这一光强单位中的一部分，这一数值为百分透光度，亦称为百分透光率。数值为百分透光度，亦称为百分透光率。 二、吸光度的测量原理二、吸光度的测量原理 分光光度计实际

27、上测得的是光电流或电压，通过分光光度计实际上测得的是光电流或电压，通过转换器将测得的电流或电压转换为对应的吸光度转换器将测得的电流或电压转换为对应的吸光度A。测定时，只要将待测物质推入光路，即可直接读出测定时，只要将待测物质推入光路，即可直接读出吸光度值。吸光度值。测定步骤：测定步骤： 1调节检测器零点，即仪器的机械零点。调节检测器零点，即仪器的机械零点。 2应用不含待测组分的参比溶液调节吸光零点。应用不含待测组分的参比溶液调节吸光零点。 3. 待测组分吸光度的测定。待测组分吸光度的测定。三、分光光度计的类型三、分光光度计的类型 可见分光光度计、紫外可见分光光度计、紫外-可见分光光度计和红外可

28、见分光光度计和红外分光光度计。分光光度计。 (一一)单光束分光光度计单光束分光光度计 721、722、751型。型。 751型分光光度计是一种波长范围较宽型分光光度计是一种波长范围较宽(200-1000nm)、精密度较高的分光光度计。由光源、精密度较高的分光光度计。由光源(钨丝钨丝灯或氢灯灯或氢灯)发出的光线由反射镜反射，使光线经狭缝发出的光线由反射镜反射，使光线经狭缝的下半部，经准光镜进入单色器棱镜色散底，由准的下半部，经准光镜进入单色器棱镜色散底，由准光镜将光聚焦于狭缝上半部而射出，经液槽照射于光镜将光聚焦于狭缝上半部而射出，经液槽照射于光电管上。由此可见，仪器用同一狭缝作入光和出光电管上

29、。由此可见，仪器用同一狭缝作入光和出光狭缝，它们始终具有相同的宽度。光狭缝，它们始终具有相同的宽度。 棱镜和透镜均由石英材料作成，反光镜和准光棱镜和透镜均由石英材料作成，反光镜和准光镜表面镀铝。所以全部系统保证紫外光谱通过。波镜表面镀铝。所以全部系统保证紫外光谱通过。波长长200-320nm范围用氢灯作光源，波长范围用氢灯作光源，波长320-1000nm范围用钨丝灯作光源波长范围用钨丝灯作光源波长200-625nm用蓝敏光电管用蓝敏光电管(GD-5)测量进射光强度，波长测量进射光强度，波长625-1000nm用红放光用红放光电管电管(GD-6)测量透射光强度。吸光度和透光度刻在测量透射光强度。

30、吸光度和透光度刻在读数电位差计转盘上，而电流计起示零作用。读数电位差计转盘上，而电流计起示零作用。 (二二)双光束分光光度计双光束分光光度计 一、显色反应及其条件的选择一、显色反应及其条件的选择（一）显色反应和显色剂（一）显色反应和显色剂 1.显色反应显色反应 在分光光度分析中，将试样中被测组分转变成有在分光光度分析中，将试样中被测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。显色反应可分两大类，色化合物的反应叫显色反应。显色反应可分两大类，即络合反应和氧化还原反应，而络合反应是最主要即络合反应和氧化还原反应，而络合反应是最主要的显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称的显色反应。与被测组分化合成有

31、色物质的试剂称为显色剂。同一组分常可与若干种显色剂反应，生为显色剂。同一组分常可与若干种显色剂反应，生成若干有色化合物，其原理和灵敏度亦有差别。一成若干有色化合物，其原理和灵敏度亦有差别。一种被测组分究竞应该用哪种显色反应，可根据所需种被测组分究竞应该用哪种显色反应，可根据所需标准加以选择。标准加以选择。(1) 选择性要好。一种显色剂最好只与一种被测组分选择性要好。一种显色剂最好只与一种被测组分起显色反应，这样干扰就少。或者干扰离子容易被起显色反应，这样干扰就少。或者干扰离子容易被消除、或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的有消除、或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的有色化合物的吸收峰相隔较远。

32、色化合物的吸收峰相隔较远。 (2)灵敏度要高。由于吸光光度法一般是测定微量组灵敏度要高。由于吸光光度法一般是测定微量组分的，灵敏度高的显色反应有利于微量组分酌测定。分的，灵敏度高的显色反应有利于微量组分酌测定。灵敏度的高低可从摩尔吸光系数值的大小来判断，灵敏度的高低可从摩尔吸光系数值的大小来判断， 值大灵敏度高，否则灵敏度低。但应注意，灵敏度值大灵敏度高，否则灵敏度低。但应注意，灵敏度高的显色反应，并不一定选择性就好，对于高含量高的显色反应，并不一定选择性就好，对于高含量的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。(3)对比度要大。即如果显色剂有颜色，则有色化合

33、对比度要大。即如果显色剂有颜色，则有色化合物与显色剂的最大吸收波长的差别要大，一般要求物与显色剂的最大吸收波长的差别要大，一般要求在在60nm以上。以上。 (4)有色化合物的组成要恒定有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳化学性质要稳定。有色化合物的组成若不确定，测定的再定。有色化合物的组成若不确定，测定的再现性就较差。有色化合物若易受空气的氧化、现性就较差。有色化合物若易受空气的氧化、日光的照射而分解，就会引入测量误差。日光的照射而分解，就会引入测量误差。 (5)显色反应的条件要易于控制。如果条件要显色反应的条件要易于控制。如果条件要求过于严格，难以控制，测定结果的再现性求过于严格，难以控制，

34、测定结果的再现性就差。就差。2.显色剂显色剂(1)无机显色剂无机显色剂 许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如Cu2+与氨水形成深蓝色的络离子与氨水形成深蓝色的络离子Cu(NH4)42+，SCN-与与Fe3+形成红色的络合物形成红色的络合物Fe(SCN)2+或或Fe(SCN)63-等。但是多等。但是多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高，其中性能较数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高，其中性能较好，目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水好，目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水和过氧化氢等。和过氧化氢等。(2)有机显色剂有机显色剂 许多有机试剂，在一定

35、条件下，能与金属离子生许多有机试剂，在一定条件下，能与金属离子生成有色的金属螯合物成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物具有环状结构的络合物)。 将金属螯合物应用于光度分析中的优点是：将金属螯合物应用于光度分析中的优点是： 1大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色，摩大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色，摩尔吸光系数大于尔吸光系数大于104，因而测定的灵敏度很高；，因而测定的灵敏度很高； 2金属螯合物都很稳定，一般离解常数都很金属螯合物都很稳定，一般离解常数都很小，而且能抗辐射；小，而且能抗辐射； 3专用性强，绝大多数有机整合剂，在一定专用性强，绝大多数有机整合剂，在一定条件下，只与少数或其一种金属离

36、子络合，而且同条件下，只与少数或其一种金属离子络合，而且同一种有机螯合剂与不同的金属离子络合时，生成具一种有机螯合剂与不同的金属离子络合时，生成具有特征颜色的螯合物有特征颜色的螯合物 4虽然大部分金属螯合物难溶于水，虽然大部分金属螯合物难溶于水，但可被萃取到有机溶剂中，大大发展了萃取但可被萃取到有机溶剂中，大大发展了萃取光度法。光度法。 5在显色分子中，金属所占的比率很在显色分子中，金属所占的比率很低，提高了测定的灵敏度。因此，有机显色低，提高了测定的灵敏度。因此，有机显色剂是光度分析中应用最多最广的显色剂，寻剂是光度分析中应用最多最广的显色剂，寻找高选择性、高灵敏度的有机显色剂，是光找高选择

37、性、高灵敏度的有机显色剂，是光度分析发展和研究的重要内容。度分析发展和研究的重要内容。 在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的基团如基团如NN、NO、NO2、对醌基、对醌基、CO(羰基羰基)、CS(硫羰基硫羰基)等，一般都具有颜色，等，一般都具有颜色，原因是这些基团中的原因是这些基团中的电子被光激发时，只需要较电子被光激发时，只需要较小的能量，能吸收波长大于小的能量，能吸收波长大于200nm的光，因此，称的光，因此，称这些基团为生色团；某些含有未共用电子对的基团这些基团为生色团；某些含有未共用电子对的基团如胺基如胺基NH2，RHN，R2N(具有一对未共

38、用电子具有一对未共用电子对对)，羟基，羟基-OH(具有两对末共用电子对具有两对末共用电子对)，以及卤代，以及卤代基基F，Cl，Br，I等，它们与生色基团上的不等，它们与生色基团上的不饱和键互相作用，引起永久性的电荷移动，从而减饱和键互相作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的活化能促使试剂对光的最大吸收小了分子的活化能促使试剂对光的最大吸收“红移红移” (向长波方向移动向长波方向移动)，使试剂颜色加深，这些基团称，使试剂颜色加深，这些基团称为助色团。为助色团。 含有生色基团的有机化合物常常能与许多全含有生色基团的有机化合物常常能与许多全属离子化合生成性质稳定且具有特征颜色的化合属离子化合生

39、成性质稳定且具有特征颜色的化合物，且灵敏度和选择性都很高，这就为用光度法物，且灵敏度和选择性都很高，这就为用光度法测定这些离子提供了很好的条件。测定这些离子提供了很好的条件。 有机显色剂的种类很多，下面仅将应用较广有机显色剂的种类很多，下面仅将应用较广泛的几种介绍如下：泛的几种介绍如下： 1.邻二氮菲邻二氮菲 2.双硫腙双硫腙 3. 二甲酚橙二甲酚橙 4. 偶氮胂偶氮胂III 5铬天青铬天青S（二）显色反应条件的选择（二）显色反应条件的选择 显色反应能否完全满足光度法的要求，除了与显显色反应能否完全满足光度法的要求，除了与显色剂的性质有主要关系外，控制好显色反应的条件也色剂的性质有主要关系外，

40、控制好显色反应的条件也是十分重要的，如果显色条件不合适，将会影响分析是十分重要的，如果显色条件不合适，将会影响分析结果的准确度。结果的准确度。1.显色剂的用量显色剂的用量 显色就是将被测组分转变成有色化合物，表示：显色就是将被测组分转变成有色化合物，表示： M + R = MR (被测组分被测组分) (显色剂显色剂) (有色化合物有色化合物) 反应在一定程度上是可逆的。为了减少反应的可反应在一定程度上是可逆的。为了减少反应的可逆性，根据同离子效应，加入过量的显色剂是必要的，逆性，根据同离子效应，加入过量的显色剂是必要的，但也不能过量太多，否则会引起副反应，对测定反而但也不能过量太多，否则会引起

41、副反应，对测定反而不利。不利。2.溶液的酸度溶液的酸度 溶液酸度对显色反应的影响很大，这是由于溶液溶液酸度对显色反应的影响很大，这是由于溶液的酸度直接影响着金属离子和显色剂的存在形式以及的酸度直接影响着金属离子和显色剂的存在形式以及有色络合物的组成和稳定性。因此，控制溶液适宜的有色络合物的组成和稳定性。因此，控制溶液适宜的酸度，是保证光度分析获得良好结果的重要条件之一。酸度，是保证光度分析获得良好结果的重要条件之一。 (1)酸度对被测物质存在状态的影响酸度对被测物质存在状态的影响 大部分高价金属离子都容易水解，当溶液的酸度大部分高价金属离子都容易水解，当溶液的酸度降低时，会产生一系列羟基络离子

42、或多核羟基络离子。降低时，会产生一系列羟基络离子或多核羟基络离子。高价金属离子的水解象多元弱酸的电离一样，是分级高价金属离子的水解象多元弱酸的电离一样，是分级进行的。进行的。 随着水解的进行，同时还发生各种类型的聚合反随着水解的进行，同时还发生各种类型的聚合反应。聚合度随着时间增大，而最终将导致沉淀的生成。应。聚合度随着时间增大，而最终将导致沉淀的生成。显然，金属离子的水解，对于显色反应的进行是不利显然，金属离子的水解，对于显色反应的进行是不利的，故溶液的酸度不能太低。的，故溶液的酸度不能太低。 (2) 酸度对显色剂浓度和颜色的影响酸度对显色剂浓度和颜色的影响 光度分析中所用的大部分显色剂都是

43、有光度分析中所用的大部分显色剂都是有机弱酸。显色反应进行时，首先是有机弱酸机弱酸。显色反应进行时，首先是有机弱酸发生离解，其次才是络阴离子与金属离子络发生离解，其次才是络阴离子与金属离子络合。合。 M + HRMR + H+ 从反应式可以看出，溶液的酸度影响着从反应式可以看出，溶液的酸度影响着显色剂的离解显色剂的离解,并影响着显色反应的完全程并影响着显色反应的完全程度。当然，溶液酸度对显色剂离解程度影响度。当然，溶液酸度对显色剂离解程度影响的大小，也与显色剂的离解常数有关，的大小，也与显色剂的离解常数有关，Ka大时，允许的酸度可大；大时，允许的酸度可大；Ka很小时，允许很小时，允许的酸度就要小

44、些。的酸度就要小些。 许多显色剂本身就是酸碱指示剂，当溶液酸许多显色剂本身就是酸碱指示剂，当溶液酸度改变时，显色剂本身就有颜色变化。如果显色度改变时，显色剂本身就有颜色变化。如果显色剂在某一酸度时，络合反应和指示剂反应同时发剂在某一酸度时，络合反应和指示剂反应同时发生，两种颜色同时存在，就无法进行光度测定。生，两种颜色同时存在，就无法进行光度测定。例如、二甲酚橙在溶液的例如、二甲酚橙在溶液的pH6.3时呈红色，在时呈红色，在pH6.3时呈柠檬黄色，在时呈柠檬黄色，在pH6.3时，呈中间色，时，呈中间色，故故pH6.3时时,是它的变色点。而二甲酚橙与金属是它的变色点。而二甲酚橙与金属离子的络合物

45、却呈现红色。因此，二甲酚橙只有离子的络合物却呈现红色。因此，二甲酚橙只有在在pH6的酸性溶液中可作为金属离子的显色剂。的酸性溶液中可作为金属离子的显色剂。如果在如果在pH6的酸度下进行光度测定，就会引入的酸度下进行光度测定，就会引入很大误差。很大误差。 (3)对络合物组成和颜色的影响对络合物组成和颜色的影响 对于某些逐级形成络合物的显色反应、对于某些逐级形成络合物的显色反应、在不同的酸度时，生成不同络合比的络合在不同的酸度时，生成不同络合比的络合物。例如铁与水杨酸的络合反应，当物。例如铁与水杨酸的络合反应，当 pH4 Fe3+(C7H4O3)2-+ 紫色紫色 4pH9 Fe3+(C7H4O3)

46、22- 红色红色 pH9 Fe3+(C7H4O3)32-3- 黄色黄色 在这种情况下，必须控制合适的酸度，在这种情况下，必须控制合适的酸度，才可获得好的分析结果。才可获得好的分析结果。 3.时间和温度时间和温度 显色反应的速度有快有慢。显色反应速度，几乎显色反应的速度有快有慢。显色反应速度，几乎是瞬间即可完成，显色很快达到稳定状态，并且能是瞬间即可完成，显色很快达到稳定状态，并且能保持较长时间。大多数显色反应速度较慢，需要一保持较长时间。大多数显色反应速度较慢，需要一定时间，溶液的颜色才能达到稳定程度。有些有色定时间，溶液的颜色才能达到稳定程度。有些有色化合物放置一段时间后，由于空气的氧化，试

47、剂的化合物放置一段时间后，由于空气的氧化，试剂的分解或挥发，光的照射等原因，使颜色减退。适宜分解或挥发，光的照射等原因，使颜色减退。适宜的显色时间和有色溶液稳定程度，也必须通过实验的显色时间和有色溶液稳定程度，也必须通过实验来确定。实验方法是配制一份显色溶液，从加入显来确定。实验方法是配制一份显色溶液，从加入显色剂计算时间、每隔几分钟测定一次吸光度，绘制色剂计算时间、每隔几分钟测定一次吸光度，绘制A-t曲线，根据曲线来确定适宜的时间。曲线，根据曲线来确定适宜的时间。 不同的显色反应需要不同的温度，一般显色反不同的显色反应需要不同的温度，一般显色反应可在室温下完成。但是有些显色反应需要加热至应可

48、在室温下完成。但是有些显色反应需要加热至一定的温度才能完成；也有些有色络合物在较高温一定的温度才能完成；也有些有色络合物在较高温度下容易分解。因此，应根据不同的情况选择适当度下容易分解。因此，应根据不同的情况选择适当的温度进行显色。温度对光的吸收及颜色的深浅也的温度进行显色。温度对光的吸收及颜色的深浅也有一定的影响，故标样和试样的显色温度应保持一有一定的影响，故标样和试样的显色温度应保持一样。合适显色温度也必须通过实验确定样。合适显色温度也必须通过实验确定,做做A-C曲线曲线即可求出。即可求出。 4.有机溶剂和表面活性剂有机溶剂和表面活性剂 溶剂对显色反应的影响表现在下列几方面。溶剂对显色反应

49、的影响表现在下列几方面。 （1）溶剂影响络合物的离解度）溶剂影响络合物的离解度 许多有色化合物在水中的离许多有色化合物在水中的离解度大，而在有机溶剂中的离解度小，如在解度大，而在有机溶剂中的离解度小，如在Fe(SCN)3溶液中加溶液中加入可与水混溶的有机试剂入可与水混溶的有机试剂(如丙酮如丙酮)，由于降低了，由于降低了Fe(SCN)3的离的离解度而使颜色加深提高了测定的灵酸度。解度而使颜色加深提高了测定的灵酸度。（2）溶剂改变络合物颜色的原因可能是各种溶剂分子的极性）溶剂改变络合物颜色的原因可能是各种溶剂分子的极性不同、介电常数不同，从而影响到络合物的稳定性，改变了络不同、介电常数不同，从而影

50、响到络合物的稳定性，改变了络合物分子内部的状态或者形成不同的溶剂化物的结果。合物分子内部的状态或者形成不同的溶剂化物的结果。（3）溶剂影响显色反应的速度）溶剂影响显色反应的速度 例如，当用氯代磺酚例如，当用氯代磺酚S测定测定Nb时，在水溶液中显色需几小时，如果加入丙酮后时，在水溶液中显色需几小时，如果加入丙酮后,仅需仅需30分分钟。钟。 表面活性剂的加入可以提高显色反应的灵敏度，增加有色表面活性剂的加入可以提高显色反应的灵敏度，增加有色化合物的稳定性。其作用原理一方面是胶束增溶，另一方面是化合物的稳定性。其作用原理一方面是胶束增溶，另一方面是可形成含有表面活性剂的多元络合物。可形成含有表面活性

51、剂的多元络合物。 5.共存离子的干扰及消除共存离子的干扰及消除 共存离子存在时对光度测定的影响有以下几种类共存离子存在时对光度测定的影响有以下几种类型：型： (1) 与试剂生成有色络合物。如用硅钼蓝光度法测与试剂生成有色络合物。如用硅钼蓝光度法测定钢中硅时，磷也能与钼酸铵生成络合物，同时被定钢中硅时，磷也能与钼酸铵生成络合物，同时被还原为钼蓝，使结果偏高。还原为钼蓝，使结果偏高。 (2)干扰离子本身有颜色。如干扰离子本身有颜色。如Co2+(红色红色)、Cr3+(绿绿色色)、Cu2+(蓝色蓝色)。 (3)与试剂结合成无色络合物消耗大量试剂而使被与试剂结合成无色络合物消耗大量试剂而使被测离子络合不

52、完全。如用水扬酸测测离子络合不完全。如用水扬酸测Fe3+时，时，Al3+、Cu2+等有影响。等有影响。 (4)与被测离子结合成离解度小的另一化合物。如与被测离子结合成离解度小的另一化合物。如由于由于F-的存在，能与的存在，能与Fe3 +以以FeF63 -形式存在，形式存在，Fe(SCN)3本不会生成，因而无法进行测定。本不会生成，因而无法进行测定。 （1）控制酸度）控制酸度 控制显色溶液的酸度，是消除干扰的简便控制显色溶液的酸度，是消除干扰的简便而重要的方法。许多显色剂是有机弱酸，控而重要的方法。许多显色剂是有机弱酸，控制溶液的酸度，就可以控制显色剂制溶液的酸度，就可以控制显色剂R的浓度，的浓

53、度，这样就可以使某种金属离子显色，使另外一这样就可以使某种金属离子显色，使另外一些金属离子不能生成有色络合物。些金属离子不能生成有色络合物。 当溶液的情况比较复杂，或各种常数值不当溶液的情况比较复杂，或各种常数值不知道队则溶液最适合的知道队则溶液最适合的pH值须通过实验方法值须通过实验方法来确定。来确定。 （2）加入掩蔽剂）加入掩蔽剂 在显色溶液里加一种能与干扰离子反应生成无在显色溶液里加一种能与干扰离子反应生成无色络合物的试剂，也是消除干扰的有效而常用的方色络合物的试剂，也是消除干扰的有效而常用的方法。例如用硫氰酸盐作显色剂测定法。例如用硫氰酸盐作显色剂测定Co2+,Fe3+有干优有干优可加

54、入氟化物，使可加入氟化物，使Fe3+与与F-结合生成无色而稳定结合生成无色而稳定的的FeF63-，就可以消除干扰。，就可以消除干扰。 在另外的情况下，也可通过氧化在另外的情况下，也可通过氧化还原反应，改还原反应，改变干扰离子的价态以消除于扰。变干扰离子的价态以消除于扰。（3）采用萃取光度法）采用萃取光度法 用适当的有机溶剂萃取有色用适当的有机溶剂萃取有色组分组分,如用丁二酮肟测定钯时如用丁二酮肟测定钯时,钯与丁二酮肟所形成钯与丁二酮肟所形成的内络盐的内络盐,可被氯仿从酸性溶液中选择性地萃取。许可被氯仿从酸性溶液中选择性地萃取。许多干扰离子则不被萃取。多干扰离子则不被萃取。（4）在不同波长下测定

55、两种显色配合物的吸光度）在不同波长下测定两种显色配合物的吸光度,对它们进行同时测定。对它们进行同时测定。（5）寻找新的显色反应）寻找新的显色反应 如将二元配合物改变为三元配合物。如将二元配合物改变为三元配合物。（6） 分离干扰离子分离干扰离子 在没有适当掩蔽剂时，干扰离于可用电解法，淀在没有适当掩蔽剂时，干扰离于可用电解法，淀法或离子交换法等分离除去。法或离子交换法等分离除去。 此外，还可以通过选择适当的测量条件，消除干此外，还可以通过选择适当的测量条件，消除干扰离子的影响。扰离子的影响。二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择 光度分析法的误差来源有两

56、方面，一方面是光度分析法的误差来源有两方面，一方面是各种化学因素所引入的误差，另一方面是仪器精各种化学因素所引入的误差，另一方面是仪器精度不够，测量不准所引入的误差。度不够，测量不准所引入的误差。（一）仪器测量误差（一）仪器测量误差 任何光度计都有一定的测量误差。仪器测量任何光度计都有一定的测量误差。仪器测量误差主要是指光源的发光强度不稳定，光电效应误差主要是指光源的发光强度不稳定，光电效应的非线性，电位计的非线性、杂散光的影响、滤的非线性，电位计的非线性、杂散光的影响、滤光片或单色器的质量差光片或单色器的质量差(谱带过宽谱带过宽)，比色皿的透，比色皿的透光率不一致，透光率与吸光度的标尺不准等

57、因素。光率不一致，透光率与吸光度的标尺不准等因素。对给定的光度计来说，透光率或吸光度的读数的对给定的光度计来说，透光率或吸光度的读数的准确度是仪器精度的主要指标之一，也是衡量测准确度是仪器精度的主要指标之一，也是衡量测定结果准确度的重要因素。定结果准确度的重要因素。 光度计主要仪器测量误差是表头透射比的读数误光度计主要仪器测量误差是表头透射比的读数误差。光度计的读数标尺上透射比差。光度计的读数标尺上透射比T的刻度是均匀的，的刻度是均匀的，故透射比的读数误差故透射比的读数误差T（绝对误差）与（绝对误差）与T本身的大本身的大小无关，对于一台给定仪器它基本上是常数，一般小无关，对于一台给定仪器它基本

58、上是常数，一般大大0.002-0.01之间，仅与仪器身身的精度有关。之间，仅与仪器身身的精度有关。bcTAln434. 0Tbcln434. 0TdTbdc434. 0TTdTTTdTcdcErlg434. 0ln。，AeTTTTTdTTTTTdTcdc小浓度测量的相对误差最时即吸光度故令434. 0,368. 001ln)ln()ln1 ()ln()ln()(122（二）测量条件的选择（二）测量条件的选择 选择适当的测量条件，是获得准确测定结选择适当的测量条件，是获得准确测定结果的重要途径。择适合的测量条件，可从下列果的重要途径。择适合的测量条件，可从下列几个方面考虑。几个方面考虑。 1.测

59、量波长的选择测量波长的选择 由于有色物质对光有选择性吸收，为了使由于有色物质对光有选择性吸收，为了使测定结果有较高的灵镀度和准确度，必须选择测定结果有较高的灵镀度和准确度，必须选择溶液最大吸收波长的入射光。如果有干扰时，溶液最大吸收波长的入射光。如果有干扰时，则选用灵敏度较低但能避兔干扰的入射光，就则选用灵敏度较低但能避兔干扰的入射光，就能获得满意的测定结果。能获得满意的测定结果。 2.吸光度范围的控制吸光度范围的控制 吸光度在吸光度在0.15-0.80时，测量的准确度较高。为此时，测量的准确度较高。为此可以从下列几方面想办法：可以从下列几方面想办法： （1）计算而且控制试样的称出量，含量高时

60、，少）计算而且控制试样的称出量，含量高时，少取样，或稀释试液；含量低时，可多取样，或萃取取样，或稀释试液；含量低时，可多取样，或萃取富集。富集。 （2）如果溶液已显色，则可通过改变比色皿的厚）如果溶液已显色，则可通过改变比色皿的厚度来调节吸光度大小。度来调节吸光度大小。 3.参比溶液的选择参比溶液的选择 参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶参比溶液是用来调节仪器工作零点的，若参比溶液选得不适当，则对测量读数准确度的影响较大。液选得不适当，则对测量读数准确度的影响较大。选择的办法是：选择的办法是： （1）当试液、试剂、显色剂均无色时，可用蒸馏水）当试液、试剂、显色剂均无色时，可用蒸馏水作参