第-08-章-吸光光度法

*第八章吸光光度法§8.1吸光光度法基本原理§8.2光度计及其基本部件§8.3显色反应与条件的选择§8.4吸光度测量条件的选择§8.5吸光光度法的应用原子吸收光谱法（或吸光光度法或分光光度法）

分子吸收光谱法紫外—可见光分光光度法红外分光光度法核磁共振谱法

1、定义：基于物质对光的选择性吸收的分析方法

吸光光度法概述*2、特点：（1）灵敏度高：10-3~10-6mol·L-1，适用微量组分的测定。（2）准确度高：比色分析，相对误差5~10%，分光光度法，2~5%；（3）应用广泛：可测定几乎所有无机物和许多有机物；生产、科研广泛应用。（4）操作简便、仪器设备易普及。*3、原理：利用物质的颜色深浅与浓度的关系确定其含量许多物质具有颜色，[例如]MnO4-

粉红Cr2O72-橙黄FeSCN2+血红颜色深浅与浓度有关.

2023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry54、光学光谱区（真空紫外）远红外中红外近红外可见近紫外远紫外10nm~200nm中层电子200nm

~400nm价电子400nm

~800nm价电子800nm~2.5

m分子振动2.5

m

~50

m分子振动50

m

~300

m分子转动*

5、可见光：

(1)单色光：某一波长的光(2)白光：七色光按不同比例混合的复合光(3)互补光：按一定比例混合为白光的两种光紫外|紫|蓝|青|绿|黄|橙|红|红外400450480500560600650750nm*6、物质颜色与光

①互补色光：把两种适当颜色的光按一定的强度比例混合，成为白光，称为互补色光。②无色：对光谱中各种色光透过程度相同。③有色：物质的颜色由它透过或反射的光决定。④黑色:几乎吸收所有的入射光。⑤白色:几乎全部反射入射光。2023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry8/nm颜色互补光400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490青蓝橙490-500青红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙青蓝650-760红青不同颜色的可见光波长及其互补光*如：KMnO4溶液呈紫红色，是因为其吸收了白光中的绿色光，透过其互补色紫红色光；CuSO4溶液呈蓝色，是因为其吸收了黄色光，透过其互补色蓝色光。光的互补：蓝

黄*8.1光的吸收基本定律

──朗伯-比尔（Larnbert-Beer）定律一朗伯-比耳定律(光吸收的基本定律)

1.透光率T和吸光度A

当强度为I0

的一束平行单色光通过任何均匀、非散射性的吸光物质时，一部分被吸收(强度为Ia),一部分被透过(强度为It同时还有部分被折射或反射(强度可略)。则*2.朗伯-比尔定律A=εLcA—吸光度(absorbance)L—介质厚度(length/cm)c—浓度(concentration)ε—

吸光系数(absorptivity)*2）吸光系数(Absorptivity)

的单位:L·mol-1·cm-1当c的单位用mol·L-1表示时，用k表示.

k－摩尔吸光系数(Molarabsorptivity)

A＝εbc

摩尔吸光系数k的物理意义：它表示物质的浓度为1mol·L-1、液层的厚度为1cm时，溶液的吸光度。通常配制低浓度的溶液，测得A后，通过计算求得ε。

*3）吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系ATcA=εbc线性关系*（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L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）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处的摩尔吸收系数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可能达到的最大灵敏度。

5.摩尔吸收系数ε的讨论*7.朗伯-比尔定律的分析应用

(AnalyticalapplicationsofLambert-Beer’slaw)

01234mol/LA。。。。*0.80.60.40.20溶液浓度的测定A＝εLcA~c工作曲线法(校准曲线)Calibrationcurve*偏离比耳定律的原因1.现象

标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯—比耳定律的偏离。2.引起偏离的因素（两大类）（1）物理性因素，即仪器的非理想引起的；（2）化学性因素。*物理性因素：1、难以获得真正的纯单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯—比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。

*2、介质不均匀引起的偏离：胶体、乳浊液或悬浮物质溶液吸收、散射。*(2)化学性因素朗伯—比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；仅在稀溶液(c<10-2mol·L-1)时才基本符合。当溶液浓度c>10-2

mol·L-1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。

例：CrO42-+2H+

=Cr2O72-+H2O*3.朗伯-比尔定律的适用条件1)单色光:

应选用

max处测定2)吸光质点形式不变：离解、络合、缔合会破坏线性关系，应控制条件(酸度、浓度、介质等)3)稀溶液：浓度增大，分子之间作用增强*7、吸收曲线与最大吸收波长分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同，用不同波长的单色光照射，测吸光度—

吸收曲线与最大吸收波长

max；吸收曲线：测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，得到的一条吸收光谱曲线。*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，判断干扰。（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。*吸收曲线的讨论：（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。*§8.2目视比色法、分光光度法及光度计一、目视比色法1、定义：用眼睛比较溶液颜色深浅以测定物质含量的方法。2、优点：设备简单，操作方便，不要求严格遵守比尔定律。3、用途:用在要求不高的常规分析中。4、缺点：准确度不高，标准系列制作麻烦，容易受干扰。*5、测定方法：标准系列法。

1）用同质材料的比色管2）配制不同量的标准溶液3）同量的显色剂，相同的实验条件，配成一套标准色阶4）待测物与标准色阶的配制条件相同，置于色阶中比较颜色度*方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。观察方向目视比色法c4c3c2c1c1c2c3c4*二.光电比色法(colorimetry)通过滤光片(filter)得一窄范围的光(几十nm)光电比色计结构示意图灵敏度和准确度较差*三.吸光光度法(spectrophotometer)光源单色器吸收池检测系统稳压电源通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调,故选择性好,准确度高.分光光度法的基本部件*

吸光光度分析法中几种方法对比方法原理入射光单色器检测量常用仪器特点目视比色A=Kbc标准系列复合光透过光强度比色管简便易行快速、准确度低光电比色A=Kbc标准曲线单色光滤光片吸光度透光率光电比色计准确度较高分光光度A=Kbc标准曲线单色光棱镜或光栅吸光度透光度分光光度计准确度高应用广泛*

光度分析仪器的基本部件无论是光电比色计或分光光度计，都是由以下基本部件组成：

光源→单色器→比色皿→光电转换器→检测器

作用产生复合光把复合光变盛待测液将透过光转测量光电流并成单色光变为光电流将其转为A、T常用

6-12v钨丝灯滤光片光学玻璃光电池、光电管元件

棱镜或光栅石英玻璃、光电倍增管光学玻璃*四、光度计及其基本部件分光光度计*分光光度计*基本组成光源单色器样品室检测器显示*

主要部件图示：2023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry351.光源(Lightsource)：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm)

紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)2.单色器(monochromator)：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。棱镜:玻璃350～3200nm,石英185～4000nm光栅:波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便2023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry36

单色器①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；⑤出射狭缝：2023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry37单色器棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同8006005004002023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry38光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm)。M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅光栅衍射示意图原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.2023/9/27NWNU-DepartmentofChemistry39光栅*光栅**3.样品室

样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。*4.检测系统

将光强度转换成电流来进行测量,用光电检测器测量。要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。*§8.3显色反应及显色条件的选择显色反应：将待测组分转变为有色化合物的反应。显色剂：与待测组分形成有色化合物的试剂。8.3.1

显色反应的选择：1)、显色反应的类型：配位反应和氧化还原反应。*2)、对显色反应的要求：⑴灵敏度足够高:κ＞105超高灵敏，κ=(6~10)104

高灵敏,κ=(2~6)104中等，κ＜2×104不灵敏⑵选择性好：显色剂只与一组分（或少数组分）显色．⑶显色剂在测定波长处无明显吸收，试剂空白小。对比度：两有色物质最大吸收波长之差Δλ=|λMAXMR-λMAXR|≥60nm⑷化合物组成及化学性质稳定以及选择性好干扰小。*2.

显色剂无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。有机显色剂：种类繁多偶氮类显色剂：性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大，应用最广泛。双硫腙、偶氮胂III、PAR等。

三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等*3.显色条件的选择cRcRcR1).显色剂用量(cM、pH一定)Mo(SCN)32+

浅红;Mo(SCN)5

橙红;Mo(SCN)6-浅红Fe(SCN)n3-n用量范围宽用量范围窄严格控制R量*2).显色反应酸度（cM、cR一定）pH1<pH<pH2pH*酸度的影响pH3.5～5.7为适宜的酸度范围*3).显色温度及显色时间另外，还有介质条件、有机溶剂、表面活性剂等T1(℃)T2(℃)t