分析 第九章 吸光光度法

第九章吸光光度法

9-1吸光光度法的基本原理

9-2光度计及其基本部件

9-3显色反应及显色条件的选择

9-4吸光度测量条件的选择

9-5吸光度法的应用提示：

吸光光度法的基本原理：物质对光的选择吸收、朗伯-比尔定律、偏离比尔定律的原因

光度计及其基本部件：

光度计的结构、主要部件、各部分的作用用吸光度法进行定量分析标准曲线法9-1吸光光度法的基本原理简介：吸光光度法：

基于物质对光的选择吸收而建立的分析方法吸光光度法包括：

比色法、可见分光光度法、紫外分光光度法比色法：比较待测溶液的颜色深浅测定物质的浓度分光光度法：计量物质的吸光程度吸光光度法的优点：灵敏度高（浓度下限10-5~10-6mol·L-1）；相对误差小于2%~5%；测定迅速；操作简单；应用广泛。∥物质对光的选择吸收物质发光的原因：

在可见光区，不同波长的光呈现不同的颜色当一束白光通过有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过。溶液的颜色由透射光的波长所决定。吸收光与透射光为互补色I0It红黄橙蓝青紫青蓝绿白光物质颜色与吸收光颜色的互补关系物质颜色吸收光颜色波长/nm黄绿紫400~450黄蓝450~480橙绿蓝480~490红蓝绿490~500紫绿绿500~560紫黄绿560~580蓝黄580~600绿蓝橙600~650蓝绿红650~780

当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的分子、原子或离子与光子发生“碰撞”，光子的能量被分子、原子所吸收，使这些离子由最低能态（基态）跃迁到较高能态（激发态）：

M+hv

→M＊

（基态）（激发态）光子的能量被分子、原子吸收的条件：照射光的能量（hv）与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差相当时才能发生吸收物质对光的选择吸收：

不同物质微粒由于结构不同而具有不同的量子化能级，能量差也不相同，物质对光有选择性吸收。1234B纯电子跃迁A双原子分子能级跃迁△E=hv=hc/λ吸收曲线：

将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度有色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度（吸光度A），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图得一曲线不同浓度KMnO4溶液的光吸收曲线

Aλ讨论：不同物质吸收曲线形状和λmax各不相同（定性依据）

不同浓度同一物质最大吸收波长不变，浓度增加吸光度值增加（定量依据）★吸收曲线是吸光光度法定量分析时选择测定波长的重要依据

光的吸收基本定律----朗伯-比尔定律描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸收光物质溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就要减弱，溶液的吸光度与溶液浓度及液层厚度成正比。A-吸光度

T-透光率（T=I/I0）I0

-入射光强度I-透射光强度

b-液层厚度c-溶液浓度（单位g·L-1

或mol·L-1）

a-吸收系数（质量吸收系数）ĸ-（摩尔吸收系数）例：铁(Ⅱ)质量浓度为5.0×10-4g·L-1的溶液，与1，10–邻二氮杂菲反应，生成红色配合物。该配合物在波长500nm，比色皿厚度为2cm时，测得A=0.19计算1，10-邻二氮杂菲亚铁的a及ĸ解：a=A/bc=0.19/2×5.0×10-4=190L·g-1·cm-1ĸ=Ma=55.85×190=1.1×10-4L·mol-1·cm-1ĸ=MaA-无量纲的物理量

如果b的单位取：cm

c的单位取：g·L-1a的单位为：L·g-1cm-1c

的单位取：mol·L-1ĸ的单位为：L·mol-1cm-1标准曲线

入射光在固定液层厚度及强度的情况下，测定一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，以标准溶液浓度为横坐标作图。根据朗伯比尔定律应得到一条通过原点的直线。在相同条件下测得试液的吸光度，从标准曲线上查得试液的浓度。在实际工作中特别是在溶液浓度较高时，常会出现标准曲线不成直线的现象。这种现象称为偏离比尔定律偏离比尔定律标准曲线

入射光在固定液层厚度及强度的情况下，测定一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，以标准溶液浓度为横坐标作图。根据朗伯比尔定律应得到一条通过原点的直线。在相同条件下测得试液的吸光度，从标准曲线上查得试液的浓度。在实际工作中特别是在溶液浓度较高时，常会出现标准曲线不成直线的现象。这种现象称为偏离比尔定律偏离朗伯比尔定律的原因非单色光的影响：

Beer定律应用的重要前提——入射光为单色光照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光其波长宽度由入射狭缝的宽度和棱镜或光栅的分辨率决定为了保证透过光对检测器的响应，必须保证一定的狭缝宽度这就使分离出来的光具一定的谱带宽度化学因素引起的偏离Beer定律适用的另一个前提：稀溶液,浓度过高会使C与A关系偏离定律9-2光度计及其基本部件

光源单色器吸收池检测器显示单波长单光束分光光度计单光束分光光度计：特点：使用时来回拉动吸收池→移动误差对光源要求高比色池配对光源：

能够发出测量所需波长范围内的连续光谱，要求具有一定的光强度并在一定时间内能保持稳定钨灯或卤钨灯——可见光源350~1000nm氢灯或氘灯——紫外光源200~360nm单色器：产生高光谱纯度辐射束（包括狭缝、准直镜、色散元件）色散元件：将混合光按波长顺序分散为不同波长的单色光波

棱镜——对不同波长的光折射率不同色散元件分出光波长不等距

光栅——衍射和干涉

分出光波长等距吸收池：盛装样品试液玻璃——仅适用于可见光区石英——适用于紫外和可见光区要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）记录装置：

讯号处理和显示系统光电池光电管光电倍增管二极管阵列检测器检测器：将光信号转变为电信号的装置光电管☆双光束分光光度计：

特点：双光束一束照射参比溶液，一束照射待测溶液，不用拉动吸收池，可减小移动差，对光源要求不高，可以实现自动扫描吸收光谱

☆双波长分光光度计

特点：利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差9-3显色反应及显色条件的选择显色反应显色反应：将待测组分转变成有颜色化合物的反应

在吸光光度分析中所用到的显色反应主要有配位反应、氧化还原反应等。用于吸光光度分析的显色反应应满足下列要求：

⑴选择性好，干扰少；

⑵灵敏度高；

⑶有色化合物的组成恒定；

⑷有色化合物的性质稳定

⑸色差大显色反应条件的选择

1.显色剂用量2.溶液的酸度3.显色温度4.显色时间5.溶剂

6.测定中的干扰及其消除方法显色剂

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。偶氮胂III、PAR等。三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等9-4吸光度测量条件的选择参比溶液的选择⑴如果样品溶液、试剂、显色剂均无色时，选溶剂作参比，称为“溶剂空白”；⑵如果样品溶液有色，而试剂、显色剂无色时，选不加显色剂的样品溶液作参比，称为“样品空白”；⑶如果试剂、显色剂有色，而样品溶液无色时，选不加样品的试剂、显色剂溶液作参比，称为“试剂空白”。入射光波长的选择入射光的波长选择应根据吸收光谱曲线,一般选择λmax。此波长处摩尔吸收系数值最大，测定有较高的灵敏度，同时在此波长处的一个较小范围内，吸光度变化不大。

控制适当的读数范围

因为吸光度在0.2～0.8范围内测量的读数误差较小，所以，应尽量使吸光度读数控制在此范围内，为此可采取以下措施：

①控制试液的浓度：含量大时，少取样或稀释试液；含量少时，可多取样或萃取富集。

②选择不同厚度的比色皿。读数太大时，可改用厚度小的比色皿；读数太小时，改用厚度大的比色皿。透光率的测量误差-ΔT影响测定结果的相对误差两个因素：

T和ΔTΔT-仪器刻度读数不可靠所引起的误差（±0.2%）当T=0.368（A=0.434）时，浓度相对误差最小当吸光度在0.15~1.0范围内浓度的测量误差约为1.4%-2.2%9-5用吸光光度法进行定量分析单组分的测定

--标准曲线法芦丁含量测定

多组分分析

设某溶液中含有x和y两种组分，其浓度分别为c(x)和c(y)，它们的吸收光谱可能会出现如图所示的几种情况：1．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）2．两组分吸收光