分析化学第章

第8章吸光光度法8.1概述

1.吸光光度法：利用待测物对光的选择性吸收为基础的分析方法。一.吸光光度法的基本属性通过测量物质对光的吸收情况来进行物质的定性或定量分析。二、吸光光度法特点

1.灵敏度高测定浓度可达0.1

～1

mg·L-1；

2.准确度较高相对误差2%～5%

用精密仪器，可达1%～2%3.操作简便、测定快速、易实现自动化

4.应用广泛2.吸光光度法的分类：

(1)分光光度法

(2)比色法可见分光光度法紫外分光光度法……1.光的电磁波性质射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光400nm750nm

8.2吸光光度法基本原理一、光的基本性质2.光的波粒二象性

(1)波动性c=(光的折射、衍射、反射等)(2)粒子性E=h=hc/(光电效应、光压等)3.单色光和复合光实际：单一颜色，波长范围窄的光。单色光：单一波长的光。复合光：几种单色光的混合物。如：可见光段

紫蓝青绿

(nm)400~450450~480480~500500~560

黄橙红

560~590590~650650~750如两种单色光按一定强度比例混合后变为白光，则这两种单色光具有互补作用。可见光区

=400～750nm

1.光的互补作用与互补色光二、

溶液对光的选择性吸收与吸收曲线具有互补作用的两种单色光称为互补色光。红橙黄绿青青蓝蓝紫

白光隔三互补

光的互补关系：2.物质的颜色与对光的选择性吸收物质的颜色与光的关系完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意

KMnO4吸收白光中绿光，溶液呈紫红色。

CuSO4吸收白光中黄光，溶液呈蓝色。

浓度越大，液层越厚，吸光质点越多，吸收程度越大，颜色越深。物质的呈色机理：

物质选择性地吸收了其本身颜色的互补色。溶液的颜色与被吸收光的颜色互补。3.吸收曲线

(1)制作：对某一有色溶液，改变波长

，测溶液对不同波长光的吸光度A，作图，得A－曲线，即该溶液中吸光物质的吸收曲线。如KMnO4吸收曲线4004805606407202.01.61.20.80.4A

/nmc1

c2

c3

c4

c1>c2>c3>c4

由图可知:a.KMnO4对525nm附近的绿光吸收最多，最大吸收波长

max=525nm；b.浓度不同，曲线形状相似，

max不变，形状与c无关，

曲线形状取决于物质结构；c.在

max处,A随c变化最大所以用

max测定，灵敏度高。

Aλ/nmc1

c2

c3

c4

c1>c2>c3>c4

4004805606408.3光吸收定律一、吸光度A和透光率TI0－入射光强度

It—透过光强度

b—液层厚度 It

透光率：T=

I0

吸光度：全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光

I0透射光

Itb

二、光吸收定律（朗伯—比尔定律）定律表达式:

A=lg（I0/It)=kbc

物理意义:

一定温度下，波长为λ的单色光通过均匀的某吸收溶液时，溶液的吸光度与溶液中吸光物质浓度及光通过的液层厚度成正比。

k－比例系数b－液层厚度

c—吸光物质的浓度注意：

a.入射光必须为单色光；

b.吸收过程中溶液各物质无相互作用；

c.入射光与物质的作用仅限于吸收过程;

d.吸收物质是均匀连续的分布体系。

适用条件:1.适用于用可见光、紫外光、红外光、原子光等进行测量的吸光光度法；2.适用于溶液及其他均匀的，非散射的吸光物质，包括固体和气体。三、光吸收定律中的比例常数

A=kbc

b的单位为cm

c的单位

a

叫吸光系数，单位为L·g–1·cm-1

mol·L-1

A=εbc

A=abcε叫摩尔吸光系数，单位为

L·mol-1·cm-1

g·L-1

a与吸光物质性质、温度、溶剂、入射光波长有关，与浓度和液层厚度无关

。关于：a.物理意义:

表示溶液浓度为1mol·L-1，液层厚度为1cm时，一定T下波长为的单色光通过某溶液的吸光度。

值越大，吸光物质的吸收能力越强。同一物质与不同显色剂作用，生成具有不同

的有色化合物，反映显色反应灵敏度的高低。测定时通常选

值大的化合物以提高灵敏度。

c.测定:由A=bc=A/bcb.与吸光物质的结构、溶剂、波长、温度等有关

例：5.00×10-4g·L-1Fe2+溶液，与邻二氮菲生成橙色配合物，在510nm，比色皿厚度为2cm，测得A=0.190，计算有色配合物的摩尔吸光系数。=1.06×104L·mol-1·cm-1

ε=A/bc=

0.1902cm×8.95×10-6mol·L-1

解

cr(Fe2+)=5.00×10-4/55.85=8.95×10-6mol·L-1例:

某有色溶液盛于1cm比色皿中，在=514nm处测得T1=60.0%，求:(1)若c1=2.00×10-5mol/L，=

?(2)当溶液浓度增大一倍时，A2=?T2=?解:(1)A1=-lgT1=-lg0.600=0.222

由A1

=bc1得

=A1/bc1

=1.11×104(L·mol-1·cm-1)A2

=2A1

=0.444

lgT2

=-0.444T2

=36.0%(2)由A1=-lgT1

=bc1A2

=-lgT2

=bc2得

四.吸光度的加和性条件：各组分间不相互干扰。

A=ΣAi=A1+A2+······+An=1bc1+2bc2+······+nbcn

吸光度具有加和性是吸光光度法中测量吸光度、使用参比溶液和进行多组分测定的理论依据。

同一溶液中含有几种吸光物质：物理意义：总吸光度等于各个组分的吸光度之和。8.4偏离朗伯-比尔定律的原因一、有色溶液偏离朗伯-比尔定律所引入的误差Ac213A=εbc

一定条件下,得到过原点的直线。实际工作中

(1)单色光不纯

非单色光，ε不是常数，引起偏离1.物理因素减小偏离的方法:

①使用好的单色器②选作入射光（2）散射光的影响

若介质不均匀，入射光通过时，光的消耗除吸收外，还有反射、折射及散射，使实测A偏大，导致偏离。A或122.化学因素(1)吸光质点的相互作用(2)平衡效应浓溶液时，相互影响较大，会改变其吸光性能，故引起偏离。吸光物质的离解、缔合、互变异构及化学变化若稀释一倍，则cAB不只降至1/2(由于电离度增大，降低1/2还多，故引起偏离)例如

AB型有色化合物(在溶液中存在以下平衡)

ABA++B－(3)溶剂效应8.5显色反应及要求使试样中的被测组分与化学试剂R作用生成有色化合物的反应叫显色反应。mX+nR=XmRn(待测组分)(显色剂)(有色化合物)一、反应条件的选择1.显色反应(1)灵敏度足够高，选择性好；(2)有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式；且有色化合物的化学性质应足够稳定；(3)对比度要大，即有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大；

△=︱max(MR)-max(R)︱≥60nm(4)显色过程要易于控制。对显色反应的要求：

2.影响显色反应的因素

(1)溶液的酸度

溶液的酸度一般用缓冲溶液来控制。

a.影响显色剂R的存在型体和颜色；

b.影响被测X离子的存在状态；

c.使干扰组分影响主反应的程度

d.影响有色化合物的组成。(2)显色剂用量一般显色剂过量20～50%Ac(R)abaAc(R)b(3)显色时间(4)显色温度(5)溶剂(6)共存干扰离子

现象：(1)共存离子本身具有颜色或与显色剂

生成有色化合物→正干扰；

(2)共存离子与被测组分或显色剂生成

无色化合物→负干扰。

干扰离子的消除: (1)控制溶液酸度；

(2)加入掩蔽剂；

(3)改变干扰离子的价态；

(4)分离干扰离子;(5)选择适当的参比溶液和测量波长。3.常用的显色剂（自学）8.5吸光光度法的测定方法和仪器一、目视比色法和吸光光度法

1.目视比色法：用眼睛观察，比较溶液颜色深浅标准系列未知样品比较的是透射光强度优点：仪器简单、操作方便、灵敏度高、胶体及乳浊液等也可测定。缺点：标准色阶溶液不能久存，主观误差大，准确度不高，且不可分辨多组分。2.光电比色法

定义：利用光电效应通过光电计和检流计测量有色溶液的吸光度来测定试样中吸光物质的方法叫光电比色法。是比较有色溶液对入射光的吸收程度。

特点利用滤光片产生较粗糙的单色光使用光电计和检流计测定，消除主观误差准确度较高，且可分辨多组分单色光单色性不好1.标准比较法

二、吸光光度法的定量测定方法3.吸光光度法(1)入射光纯度高用棱镜或光栅等作单色器；(2)可同时测定多种组分；(4)应用范围扩大。(3)有较高的灵敏度和准确度;特点：原理：同光电比色法同样条件下分别测定标准溶液和待测溶液吸光度AsAx=cscx标准溶液As=εbcs未知溶液Ax=εbcx

cx=

cs

AxAs使用标准比较法注意：

1.标准溶液与试液浓度接近；

2.测定条件相同。例1:

测土样含磷量，进行如下反应:(1)称取1.000g土样,消化处理(P→PO43-),

定容至100.00mL,取10.00mL于50.00mL

容量瓶中,显色,定容,用1cm比色皿,

测得Ax=0.250;(2)取4.00mL浓度为10.00mg·L-1的磷标准液于50.00mL容量瓶中,显色,定容,用1cm

比色皿,测得As=0.125求:

土样中w(P)=?

解:

ρs=4.00×10.00/50.0=0.800(mg·L-1)

ρx=Axρs/As=0.250×0.800/0.125=1.60(mg·L-1)w(P)=m(P)/ms=8.00×10-4/1.000=0.000800=0.0800%

ρx´=50.0ρx/10.0=8.00(mg·L-1)m(P)=ρx´×100.0×10-3

=0.800(mg)=8.00×10-4g

2.标准曲线法(工作曲线法)

(1)步骤:

a.绘制工作曲线标准溶液浓度：c1、

c2、

c3、c4、

c5

吸光度：A1、A2、

A3、

A4、

A5

b.测未知液Axc.查未知液浓度cxAAxcx

c(3)使用标准曲线法注意：

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≤Anc.标准曲线要定期校对。(2)适用：批量样品分析，准确度较高。3.标准加入法

基本原理：取一份试液cx，测得其吸光度为Ax；另取一等量试液，加入一定量的含待测组分的标准溶液，使被测组分的浓度增加ck，在相同的条件下测定其吸光度为Ax+k。有：Ax=bcx

Ax+k=b(cx+ck)∴（1）两点比较法

(2)标准加入工作曲线法

a.绘制工作曲线加标准溶液后浓度增加：

0ck2ck

3ck

4ck5ck

吸光度：Ax

A1A2A3A4A5

Ax+k=b(cx+ck)=bcx+bck

=Ax+bck

－cxAc0b.求未知液浓度Ax三、分光光度计1.分光光度计的基本部件及作用产生白光获得单色光盛放溶液将光转变为光电流进行测量显示电信号光源单色器吸收池检测器显示器显示A

、T2.分光光度计的类型（1）721型（2）722型

……（自学）

一、

仪器本身引入的误差

1.仪器的性能不好由灰尘的反射、光学系统的缺陷等引起。杂散光是指波长刻度所示的狭窄光谱带之外的、没有通过样品池的少量光。杂散光进入检测器后会产生额外的信号。如光源强度不稳、单色器分辨率不高等。

2.杂散光的影响

8.7测量误差与测量条件的优化

二、吸光度测量误差引起的浓度误差

测量误差Er=dc/c依据A=-lgT=-0.4343lnT=bc

dA=-0.4343dT/T=bdc

若dT=0.01说明:

浓度测量相对误差与透光率的读数误差dT

成正比，且与透光率T本身的读数有关。

00.700.400.220.0970A

20406080100T/%

0.4343

24681036.8

浓度测量的相对误差与T或A的关系Er

由Er～T曲线可知：(1)T值较大或较小时，浓度测量相对误差迅速增大；(2)当T=36.8%或A=0.4343时，Er最小，为2.72%；

(

A越接近0.4343，Er越小)

(3)当T=15%～65%

或A=0.8～0.2

时,|Er|<4%；

(4)某一T下，Er可计算如:T=95%时，Er=0.20=20.0%

T=5%时，Er=0.067=6.7%牢记！！

为使相对误差较小应控制测量时读数范围A=0.2～0.8

或T＝65%～15%

(2)多组分、有干扰，按

“吸收最大，干扰最小”原则

如：MnO4-,max=525nm,MnO4-与Cr2O72-共存时，测MnO4-

在525nm，Cr2O72-有干扰，应选545nm。三、吸光度测量条件的选择

1.

选择适当的入射光波长

(1)单组分、无干扰时,遵循吸收最大原则，选max。(灵敏度高)

2.控制吸光度值在适当的范围内

(A=0.2～0.8或T=65%～15%)

(1)选择合适的比色皿—上策（改变b）

(2)控制溶液浓度—中策（改变c）

(3)调整显色系统—下策（改变

）

3.

选择恰当的参比溶液对光测量产生影响的因素：吸收池、显色剂或共存离子、基体溶液。用参比溶液（空白溶液）进行校正。参比溶液的作用：调节仪器零点

(使T=100%，A=0)，消除溶剂、试剂、吸收池壁对光的反射、吸收引起误差。吸光度具有加和性，故待测溶液吸光度为A待测溶液=A待测组分

+A参比溶液bc则A待测溶液=A待测组分

+0=A待测组分

=bc

(2)试液无色，而试剂和显色剂有色，以

不加试液的试剂和显色剂溶液作参比

→试剂空白(1)试液、试剂、显色剂均无色，用纯溶剂（如蒸馏水）作参比→溶剂空白

选择参比溶液的方法：根据加入试剂和被测试液的颜色性质：(4)试液和显色剂均有色，

参比溶液：

试液+掩蔽剂+显色剂和其它试剂。

(3)试液有色，而试剂、显色剂无色，以不加显色剂等的试液为参比

→试样空白

8.6吸光光度法的应用一、多组分的测定

1.吸收曲线不重叠

A12

IIIA1=-lgT1=1bc1A2=-lgT2=2bc22.吸收曲线单向重叠Amax1max2IIIA1=－lgT1=1,1bc1

A2=－lgT2=1,2bc1+2,2bc22.吸收曲线双向重叠

在

1测得A1

在

2测得A2

A1=

1xbcx+1ybcy

A2=2

xbcx+

2Ybcy

→计算出

cx

,

cyA12XY二、示差吸光光度法

基本原理采用浓度稍低于试样溶液的标准溶液作参比溶液，调节透光率为100%。c2c1，以c1为参比溶液测量c2的吸光度A2，此时有：A2=△A=b(c2-c1)=bc

所得吸光度值与两溶液浓度差成正比。

2.此法特点

测高浓度溶液(遵从朗伯-比耳定律)时，仍能将读数控制在A=0.2~0.8(原理见下图)空白溶液作参比时Tx

不在15%~65%内示差法以cs溶液作参比时Tx在15%~65%内。

因此，测定高浓度溶液时，示差法提高了准确度。2.示差法定量分析的方法(1)标准曲线法cx=Δcx+c１(2)两点比较法

Δcx/Δcs=Ax/As；可推出：作业：P255

第2大题（2）、（4）、（5）第8章小结

1.掌握朗伯-比尔定律的使用条件，的物理意义及决定因素和有关计算；

2.了解仪器测量误差的来源和读数误差对测量结果的影响；

3.熟悉吸光光度法的测定方法；

4.掌握测定条件的选择规则。一、选择题

1.在符合朗伯—比耳定律的范围内，有色物浓度、最大吸收波长、吸光度三者关系是（）

A.增加,增加,增加；B.减小,不变,减小；

C.减小,增加,增加;D.增加,不变,减小自测题（第八章）2.下列说法正确的是（）

A.透光度与浓度成直线关系；

B.摩尔吸光系数随波长而改变；

C.光度法测定FeSCN2+时，选用红光作入射光；

D.玻璃棱镜适用于紫外光区。3.光度分析中，在某浓度下以1.0cm吸收池测得透光度为T

。若浓度增加一倍，透光度为()A.T

2;

B.T/2;C.2T;

D.T4.若分光光度计的仪器测量误差ΔT=0.01,当测得透光度T=70％时，则其测量引起的浓度相对误差为（已知Δc/c=0.434ΔTTlgT

)()

A.2％；

B.8％;C.6％;D.4％质量相同的A,B两物质其摩尔质量M(A)＞M(B)

经相同方式显色测量后，所得吸光度相等，则它们摩尔吸光系数的关系是（）

A.εA

＞ε

B；B.εA

＜ε

B；

C.εA

=ε

B；D.εA

=1/2ε

B

；6.今有两种有色配合物M和N。已知其透过率关系为lgTN

-lgTM

=1,则吸光度关系AN–

AM=()

A.1;B.2;C.-2;D.-1

7.

在分光光度计中，光电转换装置接收的是（）

A.入射光的强度B.透射光的强度

C.吸收光的强度D.散射光的强度8.

下列说法中，不引起偏离朗伯—比耳定律的是（）

A.非单色光B.介质的不均匀性

C.检测器的光灵敏范围D.溶液中的化学反应

9.利用Cu(NH3)42+的蓝色以分光光度法测Cu2+,所选用的光的颜色为（）

A.蓝色B.红色

C.黄色D.绿色10.有色配合物的吸光度与下述因素无关的是（

）

A.入射光的波长B.比色皿的厚度

C.有色配合物的浓度D.配合物的lgKθ稳11.

影响配合物的摩尔吸光系数的因素是（

）

A.比色皿的厚度B.入射光的波长

C.有色物的浓度D.配合物的lgKθ稳

12.

以下说法有错误的是（

）

A.吸光度随浓度增加而增加

B.吸光度随液层厚度增加而增加

C.吸光度随入射光的波长减小而增加

D.吸光度随透光率的增大而减小

13.

下述说法有错误的是（）

A.有色液的最大吸收波长不随有色液的浓度而变

B.红色滤光片透过红色的光，所以适合于蓝绿色溶液的光度测定

C.有色物的摩尔吸光系数越大，显色反应越灵敏

D.比色法就是分光光度法14.

下列表述不正确的是()A.吸收光谱曲线表明了吸光度随波长的变化

B.吸收光谱曲线以波长为纵坐标，以吸光度为横坐标

C.吸收光谱曲线中，最大吸收处的波长为最大吸收波长

D.吸收光谱曲线表明了吸光物质的光吸收特性15.

光度分析中选择参比溶液的原则是（）

A.一般选蒸馏水

B.一般选试剂溶液

C.根据加入试剂和被测试液的颜色性质选择

D.一般选择褪色溶液16.光度分析中，用1cm吸收池测得透光度为T,

若改用2cm吸收池测得透光度为（）

A.2TB.T/2C.T2D.T17.

用邻二氮菲光度法测铁时，浓度为10-4mol/L

时透光率为0.64，若浓度为1.50×10-4mol/L时，其透光率为（）

A.0.512B.0.800C.0.862D.0.743

18.

下列几组吸光度范围内，测量相对误差较小的是（

）

A.0.2～0.8B.0.1～0.8C.0.3～0.6D.0.2～0.6

19.

吸光度A与透光度T的关系为（

）

A.

T1=AB.lgT1=AC.lgT=AD.T=lg

A1

20.

以M表示被检测物质的摩尔质量，则摩尔吸光系数（ε）与吸光系数（a）之间的换算关系是 （

）

A.ε=aMB.

ε=

a

/M

C.ε=aM/1000D.ε=×1000aM

21.

依据分光光度计刻度读数误差判断，符合实际情况的是（）

A.透光度T=12.0％时的浓度相对误差小于24.0％时的浓度相对误差

B.吸光度为0.20时的浓度相对误差大于吸光度为

0.40时的浓度相对误差

C.透光度越大，浓度相对误差越大

D.T=0.368时浓度相对误差最小

22.

已知Mr

(Mn)=55.0。准确称取含锰试样2.000g

处理成100.0mL溶液。取出25.00mL溶液，将其中的Mn2+用KIO4氧化为MnO4,稀释至100mL，

在515nm波长处用2.00cm吸收池，测得吸光度为

0.62。已知MnO4-的ε515=2235L·mol-1·cm-1.则该试样中锰的质量分数为（）

A.0.152％

B.1.52％

C.0.038％

D.0.0152％-

二、填充题某溶液吸收560～590nm范围内的光，它显