第十章 吸光光度法(Absorption photometry) -基于物质对

第十章吸光光度法(Absorptionphotometry)

—基于物质对光的选择吸收而建立起来的分析方法。包括比色法、紫外-可见吸光光度法、红外光谱法。本章讨论溶液的可见吸光光度法（分光光度法，简称光度法）。KMnO4白光吸收绿光。浓度越大,颜色越深。[特点]（与化学分析比较）：a.灵敏（可测1%-10-3%微量组分)b.准确（Er=2-5%）c.操作简便，快速（测微量）d.应用广（无机、有机均可测）1现代分析化学的“武器常规”光的波粒二象性波动性粒子性λν

E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光电效应E：光子的能量（J,焦耳）ν：光子的频率（Hz,赫兹）λ：光子的波长（nm）c：光速（2.9979X1010cm.s-1）一、光的基本性质（复习）2

第一节物质对光的选择性吸收（普朗克方程）↘，E↗；↗，E↘

射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光近紫外：200-400nm人眼所能感觉到的波长范围400-750nm近红外：750－2500nm3电磁波谱可见光3色散红橙黄绿青青蓝蓝紫650-750

nm600-650

nm580-600

nm500-580

nm490-500

nm480-490

nm450-480

nm400-450

nm单色光:单一波长的光复合光:由不同波长的光组合而成的光

光的互补:若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。蓝黄紫红绿紫黄绿绿蓝橙红蓝绿4完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意复合光二、物质对光的选择性吸收Why???

光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色。物质呈现的颜色与光有着密切的关系，物质呈现何种颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。6（一）颜色与光的关系

物质选择性地吸收白光中某种颜色的光，物质就会呈现其互补色光的颜色。

（二）吸收曲线（吸收光谱）

7

物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。溶液颜色的深浅，取决于溶液中吸光物质浓度的高低。

吸光度（A）与波长（λ）的关系曲线。

红蓝绿紫红绿紫黄绿蓝黄绿蓝橙定性分析基础不同的物质具有不同的分子结构，因而具有不同的吸收曲线，可以根据吸收曲线的形状和最大吸收波长的位置，对物质进行定性分析。定量分析基础在同一波长下，物质的浓度越大，物质对光吸收程度越大。

图10-2KMnO4溶液的吸收曲线(cKMnO4:a<b<c<d)

吸收曲线中吸光度最大值处（吸收峰）对应的波长称为最大吸收波长，以λmax表示。

同一物质，浓度不同，其吸收曲线的形状和λmax的位置不变。8第二节光吸收的基本定律（一）吸光度A与透射比（透光度）TI0It参比I0´IrI0´

=Ir+Ia+ItIaI0´IrI0´

–Ir=Ia+ItI0´

=Ir+I0

真正进入溶液部分的入射光一、朗伯－比耳定律9[定义]：T取值为0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It

T↗，溶液对光的吸收↘；T↘，溶液对光的吸收↗。物质对光的吸收程度用吸光度A表示。实验证明：A=f(C、b、[

Io])=lgIo/It=lg1/T=-lgT10透射比（二）朗伯－比耳定律后人对这两个定律进行了总结，发现：吸光质点之间无相互作用11a.比例系数

与吸光物质的性质、入射波长及温度有关。b.吸光度A具有加和性。溶液中有几种吸光物质，彼此间不发生化学反应，则可：注意：12a的单位:L·g-1·cm-1

当b用cm、c用g·L-1为单位时，K用吸收系数a表示，此时

A＝abc

为常数，它表示物质对光吸收的能力。

值随C的单位不同有两种表示方式。

的单位:L·mol-1·cm-1

当b用cm、c用mol·L-1表示时，K用

表示.

－摩尔吸收系数

A＝

bc

桑德尔灵敏度：当光度仪器的检测极限为A＝0.001时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量。ug/cm2与a的关系为：=Ma13解：14（三）标准曲线的绘制及其应用01234C/mol·L-1A。。。。*0.80.60.40.20依A=

bC标准曲线的斜率为：tan=dA/dc=

b

b为定值故由曲线的斜率即可求出

标准曲线：A-C（吸光度-浓度）曲线，又称校准曲线或工作曲线

15二、引起偏离朗伯－比耳定律的因素（一）物理因素AC原因：1.非单色光；2.非平行入射光；3.介质不均匀1.非单色光（仪器本身所致）

仪器使用的是连续光源，用单色器分光，由于单色器色散能力的限制和出口狭缝要保持一定的宽度，所以我们不可能得到纯的单色光。16A

克服方法：尽量选用较好的单色器入射波长选择在峰值位置（在波峰有一个A值相差较小的区域）3.介质不均匀散射、假吸收。克服方法：避免溶液产生胶体或浑浊2.非平行入射光导致光束的平均光程b′大于吸收池厚度b，实际测得的吸光度大于理论值，产生正偏离。入射光会因散射而损失，导致T减小，实测的A偏高17例，聚合引起的对吸光定律的偏离单体：2

max=660nm二聚体：

max=610nmA

660nm610nmAC

max=660nm（二）化学因素1.溶液浓度过高；2.化学反应—有色物离解、缔合.......18第三节吸光光度法及仪器一、目视法c4c3c2c1c1c2c3c42.特点：简单、可测微量，复合光，误差大。观察方向观察方向1.方法：19二、光电比色法

通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)光电比色计结构示意图1.方法：（滤光片获取单色光）AC2.特点：准确度较高（消除人眼的主观因素）选择性较好（滤光片、参比液可消除干扰）三、分光光度法1.方法：同上。不同点：光栅或棱镜获取单色光四、基本构造由光源、单色器（分光系统）、吸收池（比色皿）、检测系统、信号显示系统五大部分组成。单色光纯度高（可精选某一波长，准）测定多组分（利用A的加和性）应用范围广（无色、有色）2.特点：紫外-可见分光光度计组件光源单色器吸收池检测器信号显示系统氢灯，氘灯，185~375nm；钨灯，400~2500nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光棱镜光栅玻璃，360~3200nm,石英，200~4000nm平面透射光栅，反射光栅玻璃，光学玻璃，石英作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）表头、记录仪、屏幕、数字显示第四节吸光光度法分析条件的选择

（科研初步,与时俱进）一、显色反应及其条件的选择（一）显色反应和显色剂[定义]：将被测组分转变为“有色物质”的反应

M无色+R=MR有色(主要是络合、氧化还原反应）1.对显色反应或显色剂的要求：ⅰ选择性好（最好是特效反应）ⅱ灵敏度高（

max﹥104L•mol-1•cm-1）ⅲ对比度要大，(

max)最大吸收波长相差60nm以上ⅳMR稳定，组成恒定ⅴ显色反应的条件要易于控制广义，有吸收2.显色剂R（自学P289－P290）（二）显色反应条件的选择11112345661.溶液的酸度：[H+]一切反应的基础a.影响M的存在状态，[H+]↘，M会水解；b.影响[R]及颜色，[H+]↗，影响[R]（大多有机弱酸）影响颜色（大多酸碱指示剂）c.影响MRn组成2.显色剂的用量（CR）

为使显色反应完全，一般R过量（同离子效应），但R也不能大过头，否则，物极必反。a.R本身有色，空白↗b.改变络合比，例：Mo(Ⅴ)与SCN-:CR由实验确定3.时间tAt

t由实验确定。显色后，至少应保持到测定工作做完。4.温度T

大多显色反应在室温下进行，但也有需要加热才能完成的。

V=f(T)T↗,V↗。但T太↗，有色物分解。合适的T由实验确定。5.溶剂和表面活性剂溶剂影响有色络合物的离解度溶剂影响有色络合物的显色速度溶剂影响有色络合物的颜色表面活性剂胶束增溶形成三元络合物－－实验确定，有点运气6.干扰及消除a.干扰干扰物本身有色或与显色剂显色，+干扰干扰物与M、N反应，使显色不完全，－干扰b.消除控制酸度，使M显色，干扰不显色氧化还原，改变干扰离子价态掩蔽校正系数参比液：可消除显色剂和某些离子的干扰选择

测，可避开干扰的吸收增加显色剂用量，将干扰灌饱分离二、仪器测量误差

光度分析法的误差除了来源于朗伯－比耳定律的偏离以外，仪器测量不准确也是导致误差的原因。任何光度计都有一定的测量误差。这些误差可能来源于光源不稳定、实验条件的偶然变动、读数不准确等。P286页图10－5：偏离A=

bC对同一台仪器，读数的波动对T是确定值，dT=0.002-0.01；但对A却不确定

我们关心的是浓度测量的相对误差，它就等于吸光度测量的相对误差，从图10-5可以看出，在刻度标尺上，dA在不同位置，不是定值，故改成dT来算。(6)代入(3):将TEr的关系描绘于书293页图10－81086420204060800.70.40.20.1AT%Er(36.8)0.434实际工作中，应控制T在15～70％,

A在0.15～0.80之间(调c,b,

)

可见：1）当dT一定，T较大和较小时，dC/C均较大；2）T在15%-70%（即A为0.15-0.8）时，由dT引起的Er较小；3）当T=e-1=0.368,即A=0.434时，Er最小。三、测量条件的选择1.测量波长

的选择(1)“最大吸收”原则—无干扰，选择

max为测量波长(2)“吸收较大，干扰最小”原则—有干扰，选择不受干扰的次强吸收波长为测量波长A

A

2.吸光度范围的控制控制A=0.15~0.80T=70%~15%

方法选择CA=KbC

选择bA=KbC1）非单色光影响小2）灵敏度高3.参比溶液的选择原则：扣除非待测组分的吸收A（样）=A（待测吸光物质）+A（干扰＋池）A（参比）=A（干扰+池）M无色+R=MR有色试液不只是M试剂不只是R示意图参比液无色无色

MR

溶剂空白有色无色M’MR试样空白无色有色MRR’试剂空白有色有色M’MRR’显色空白第五节吸光光度法的应用一、定量分析（一）单组分的测定

1一般