第十二章 分光光度法

第十二章吸光光度法主讲教师：艾华林112.5吸光度测量条件的选择12.4显色反应和显色条件的选择12.3分光光度计

12.2光吸收定律12.1概述12.6吸光光度光法的应用2§12—1吸光光度法概论

引言：红橙黄绿青蓝紫，万紫千红总是春。我们的世界之所以呈现出万紫千红、五光十色的景象。全是因为有了光的缘故。如果没有了光，我们的世将是一片黑暗。31、紫外－可见分光光度：利用被测物质对光具有选择性吸收特性而建立起来的方法。2、紫外－可见分光光度法的特点：高灵敏度、一定的准确度、操作简便快速、应用广泛。3、物质对光的选择性吸收不同的物质对光的吸收不同，溶液之所以呈现出不同的颜色，是以它对光选择性吸收有关。例：KMnO4溶液呈紫色,CuSO4溶液呈现蓝色,K2Cr2O7溶液呈黄色。4红橙黄绿青蓝

紫4.光和电磁辐射按其波长分类55.光的基本性质上式表明光的波长越短，或者说频率越大，光的能量越高。光是一种电磁波，具有波粒二象性，即波动性、粒子性。（Planck常数：h=6.626×10-34

J·S)66.光的互补

两种颜色的光若按适当比例混合，可以形成白光，这两种光称为互补色光。

具有同一波长的光称为单色光。不同波长组成的光称为复合光。日常生活中肉眼所见到的白光，如日光等是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光按适当的强度比例混合而成的，是在400~750nm范围的一种复合光。7光的互补图实验证明：溶液的颜色是由于溶液中的有色物质吸收了某一波长的光所造成的。如KMnO4吸收绿色光，因此KMnO4溶液呈现紫色。白光青蓝青绿黄橙红紫蓝互补色光87、何为紫外光－可见光－红外光？光子的能量与频率成正比，与波长成反比。可见光：肉眼可见的光线称为可见光。只占电磁波谱的很窄部分(400nm－760nm)。不同波长的可见光具有不同的颜色。红外光：波长大于760nm的光线称为红外线。紫外光：波长小于400nm的光线称为紫外线。

98、物质对光吸收的本质物质的吸收光谱10红外吸收光谱法：吸收光波长范围2.51000m,主要用于有机化合物结构鉴定。

紫外吸光光度法：吸收光波长范围200400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。可见吸光光度法：吸收光波长范围400750nm，主要用于有色物质的定量分析。

本章主要讨论可见吸光光度法。在光谱分析中，基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法,依据物质对不同波长范围光的吸收，主要有:11§12—2光的吸收定律

吸收原理当一束白光通过一杯有颜色的溶液时，具有一定波长的光线选择性的被溶液所吸收。不同物质由于其分子结构不同，对不同波长光线的吸收能力不同，因此每种物质都具有其特异的吸收光谱。吸收光谱的测定可以用来鉴定各种不同的物质。12131、透光率T与吸光度A一束平行单色光照射溶液时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液，一部分被器皿的表面反射。Io=I

+Ia+Ir若入射光强度为Io，吸收光的强度为Ia，透过光强度为I，反射光的强度为Ir，它们的关系是Io=I

+Ia在吸光光度法中，测定时都是采用同样材质的比色皿，反射光的强度基本上是不变的，约占4％，其影响可以相互抵消，上式可简化为：14透过光强度I与入射光强度Io之比称为透光度或透光率。用T表示：从上式可以看出：溶液的透光度越大，说明对光的吸收越小，浓度低；相反，透光度越小，溶液对光的吸收越大，浓度高。

15吸光度A：若光全部透过溶液，Io=I，A=0。若全部被吸收，I=0，A=∞。吸光度A是用来衡量溶液中吸光物质对单色光λ

的吸收程度，A值越大，其吸收程度越大；反之亦然。16

2.朗伯—比耳定律朗伯(Lambert)1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A∝c

17Lambert-BeerLaw:当一束单色光（λmax）通过均匀的吸光物质溶液时，其吸光度A（吸收光的多少）与溶液的厚度和浓度成正比：其中：A--AbsorbtionT—Through在实应用中：厚度L是固定的，则A＝kC因此，A与C是一条直线关系18将不同波长的光依次透过某浓度一定的溶液，测量不同波长下溶液对光的吸光度，用A～λ作图（动画）KMnO4溶液的吸收曲线2、吸收曲线19（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。可作为物质定性分析的依据之一。吸收曲线的讨论20（3）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。

（4）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。213、吸光光度法的特点：1、灵敏度高，下限为10-5∼10-6mol/L。适用于微量分析。2、准确度较高，相对误差为2%∼5%。3、快速简便。4、应用广泛。2215.3分光光度计23

1、光源：应有足够的发射强度而且稳定，如钨丝灯、氘灯等。2、单色器：采用棱镜或光栅获得单色光。3、吸收池：比色皿，厚度有0.5、1、2、3cm等。4、检测器：光电池或光电管。光源单色器检测系统吸收池2425数学表达式：

A=Kbc朗伯—比尔定律：一束平行单色光通过溶液时，溶液的吸光度A与溶液的浓度c和液层厚度b成正比。二者的结合称为朗伯—比耳定律

K为常数，表示物质对光的吸收能力，与吸光物质的本性，入射光的波长及温度等因素有关，与浓度c无关，数值随c选择的单位变化。263、吸光系数和摩尔吸光系数（1）吸光系数a（2）摩尔吸光系数εA=abc当c用g/L表示，b用cm表示时，K用a表示，称为吸光系数，单位为L·g-1·cm-1

，则：当c用mol·L-1表示，b用cm表示时，K用ε表示，称为摩尔吸光系数，单位为L·mol-1·cm-1。A=εbc27摩尔吸光系数ε的讨论（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和液层厚度b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；

（4）同一吸光物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。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。

28(6)ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。(5)εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。ε<104反应灵敏度低104<ε<5×104反应灵敏度中5×104<ε<105反应灵敏度高ε>105反应灵敏度超高29当c=1mol·L-1，b=1cm时,

A=εε值是有色物质在一定波长下的特征常数，用它来衡量显色反应的灵敏度。ε值越大，表示该有色物质对此波长光的吸收能力愈强，显色反应愈灵敏。

ε最大≥6×104

灵敏的显色反应在吸收曲线上，与最大吸收波长相对应的摩尔吸收系数ε，以ε最大

表示。30【例】：有一浓度为1.0g/mlFe2+的溶液，以邻二氮菲显色后，在比色皿厚度为2cm、波长510nm处测得吸光度为0.380，计算（1）透光度T；(2)吸光系数a；（3）摩尔吸光系数

。解（1）T＝10-A＝10-0.380＝0.417

（2）（3）3132+3NNFe+

Fe2+32注意：因为在吸光光度法中，b是一定的，A与c成正比，但T不与c成正比。334、吸光度的加合性A总=∑Ai＝ε1bc1+ε2bc2+……εnbcn在多组分体系中如果各吸光物质之间无相互作用这时体系总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。34溶液中多组分测定3515.2.2偏离朗伯-比尔定律引起的误差

1.物理因素：

(1)单色光不纯，导致负偏差。CA标准工作曲线图正误差负误差(2)散射光的影响，胶体、乳浊液或悬浊液由于散射的作用使吸光度增大，或入射光不是垂直通过比色皿产生正偏差。362.化学因素(1)吸光质点的相互作用，浓度较大时，产生负偏差，朗伯-比尔定律只适合于稀溶液（C<10-2mol/L)。(2)平衡效应，物质的离解、缔合、互变异构及化学变化引起的偏离，如：Fe(SCN)3Fe3++3SCN-Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+

*3.仪器引起的误差3715.3分光光度计38

1、光源：应有足够的发射强度而且稳定，如钨丝灯、氘灯等。2、单色器：采用棱镜或光栅获得单色光。3、吸收池：比色皿，厚度有0.5、1、2、3cm等。4、检测器：光电池或光电管。光源单色器检测系统吸收池394015.4显色反应和显色条件的选择411.显色反应和显色剂在分光光度分析中，利用显色反应把待测组分X

转变为有色化合物，然后再进行测定。使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物的反应叫显色反应。mX（待测物）＋nR（显色剂）＝XmRn（有色化合物）显色反应主要有配位反应和氧化还原反应，其中绝大多数是配位反应。422.对显色反应的要求(1)灵敏度高，选择

较大(104～105)的显色反应。避免共存组分干扰。

(2)选择性好，显色剂只与被测组分反应。

(3)有色物组成固定，如：Fe3++磺基水杨酸→三磺基水杨酸铁(黄色)（组成固定）Fe3++SCN-→FeSCN2+、Fe(SCN)2+……（组成不固定）43(4)有色物稳定性高，其它离子干扰才小。如三磺基水杨酸铁的Kf=1042,F-、H3PO4对它无干扰。(5)显色过程易于控制，而且有色化合物与显色剂之间的颜色差别应尽可能大。443.显色反应条件(1)显色剂用量，适当过量。(2)溶液酸度，既要防止被测离子生成沉淀，又需防止有色配合物离解。有效的方法是加入缓冲溶液（考虑干扰）在pH＝2～3Fe(ssal)+在pH＝4～7Fe(ssal)22-在pH＝8～10Fe(ssal)3在pH>12Fe(OH)3棕橙色

沉淀黄色紫红色