1、第九章吸光光度法教学要求教学要求 一一掌握掌握朗伯朗伯比耳定律的定义比耳定律的定义和数学表达式和数学表达式,掌握掌握偏离偏离朗伯朗伯比耳定律比耳定律的原因。的原因。二二掌握掌握摩尔吸收系数摩尔吸收系数定义定义和计算和计算教学要求教学要求 三了解光度计及其基本部件。三了解光度计及其基本部件。四掌握显色条件的选择方法四掌握显色条件的选择方法五掌握吸光度测量条件的选五掌握吸光度测量条件的选择方法择方法教学重点教学重点及难点及难点 教学重点：教学重点： 摩尔吸收系数摩尔吸收系数定义定义朗伯朗伯比耳定律比耳定律吸光度测量条件的选择方法吸光度测量条件的选择方法参比溶液的选择方法参比溶液的选择方法教学重点教
2、学重点及难点及难点 教学难点教学难点 ：吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择参比溶液的选择参比溶液的选择朗伯朗伯比耳定律比耳定律偏离比耳定律的原因偏离比耳定律的原因光分析法光分析法原子吸收法原子吸收法红外法红外法原子发射法原子发射法核磁法核磁法荧光法荧光法紫外可见法紫外可见法分子光谱分子光谱原子光谱原子光谱1. 方法原理方法原理2. 方法分类和比较方法分类和比较3. 方法评价方法评价1. 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收2. 光的吸收定律光的吸收定律(1) Beer-Lanbert定律定律(2) 吸光度光度法吸光度光度法(3) 偏离光吸收定律的原因偏离光吸收定律的原因概述概述仪器和
3、方法仪器和方法 显色反应和显色条件的选择显色反应和显色条件的选择吸吸光光光光度度法法原理原理物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收光的吸收定律光的吸收定律具体应用具体应用单组分测定单组分测定多组分测定多组分测定示差法测定示差法测定测定条件的选择测定条件的选择参比液参比液入射光入射光读数范围读数范围 吸光光度法吸光光度法: 基于基于物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收而建立的而建立的分析方法。分析方法。适用面广适用面广快速、简便快速、简便分析有色、无色、浅色物分析有色、无色、浅色物溶液状态、均质固态样品溶液状态、均质固态样品灵敏度高：灵敏度高：准确度高：相对误差通常为准确度高：相对误差通常
4、为25，显色显色 比色比色用于化学平衡等的研究用于化学平衡等的研究阳光阳光棱镜棱镜连续光谱连续光谱物质物质不连续光谱不连续光谱由两种或两种以上波长的光所组成由两种或两种以上波长的光所组成复合光复合光400 450 500 550 600 650 760/nm光的互补：蓝光的互补：蓝黄黄物质的颜色吸收光 颜色波长范围(nm)黄绿黄橙红紫红紫蓝绿蓝蓝绿紫蓝绿蓝蓝绿绿黄绿黄橙红400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-600600-650650-750互互补补色色光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系完全吸收
5、完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光KMnO4的颜色及吸收光谱 （3）同一物质）同一物质c不同时，吸收曲线不同不同时，吸收曲线不同, max 不变不变; （4） max有特征性，可作为定性依据。有特征性，可作为定性依据。（1）同一物质对不同波长光的吸收程度不同）同一物质对不同波长光的吸收程度不同;（2）每种物质都有一个最大吸收波长）每种物质都有一个最大吸收波长(max);物质对光的选择性吸收及吸收曲线物质对光的选择性吸收及吸收曲线A c1c2（5）物质对光的选择性吸收及吸收曲线物质对光的选择性吸收及吸收曲线A c1c2同一种物质，浓度不同，在某一定波长下吸光度同一种物质，浓度不同，在某
6、一定波长下吸光度 A 有差异，在有差异，在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。波长的重要依据。光程距离光程距离bkIIgA10 dbkIdI1 b01IIdbkIdI0ckIIgA20 babc=AII0lg=A吸光度吸光度 Io 入射光强度入射光强度a吸光系数吸光系数 I透射光强度透射光强度 b光程距离光程距离 c浓度浓度 A cb 当当 b 一定时，一定时， A c， 可以定量可以定量 吸收光吸收光 ， A ， 物质浓度物质浓度 。 （1） 物质不吸光，
7、物质不吸光， I=Io ， A=0 物质吸收部分光，物质吸收部分光， IIo， A0（2） A具有加和性，具有加和性，A总总=A1+A2+ +An（3）入射光的）入射光的：可见光可见光, 紫外光紫外光, 红外光红外光abc=AII0lg（4）光吸收定律的应用条件（）光吸收定律的应用条件（4点）点）6点同一波长,无相互作用主要为（5）也可以用透射光强度（透射率）也可以用透射光强度（透射率T%）表示）表示AT %lg%100II%T0 T %的含义的含义：物质不吸收光物质不吸收光 I=Io ， T% =100%物质吸收部分光，物质吸收部分光， IIo ，T%100%T% ，物质的浓度，物质的浓度
8、。A、T% 和和c 的关系的关系abc=AabcAT=%lg-A 、T% 、c 。（6） 吸光系数的二种表示形式吸光系数的二种表示形式浓度为浓度为1g/L的溶液，在的溶液，在某某波长波长时，用时，用1cm的比色皿，的比色皿，所测得的吸光度所测得的吸光度浓度为浓度为1mol/L的溶液，的溶液，在在某波长某波长时，用时，用1cm的比的比色皿，所测得的吸光度色皿，所测得的吸光度L/gcmL/ mol cm 在数值上等于在数值上等于c=1 mol L-1、b=1cm时该溶液在时该溶液在某一波长下的吸光度。是吸收物质在某一波长下的吸光度。是吸收物质在一定波长一定波长和和溶剂下的溶剂下的特征常数。特征常数
9、。不随不随c和和b的改变而改变的改变而改变。在温度和波长等条件。在温度和波长等条件一定时，一定时， 仅与吸收物质本身的性质有关，故仅与吸收物质本身的性质有关，故可作为可作为定性鉴定的参数定性鉴定的参数。摩尔吸收系数的讨论是物质的吸光能力的度量。同一吸收物质在是物质的吸光能力的度量。同一吸收物质在不同波长下的不同波长下的值不同。在值不同。在max处的处的 max表明了表明了吸收物质最大限度的吸光能力吸收物质最大限度的吸光能力，反映了测定可反映了测定可能达到的最大灵敏度。能达到的最大灵敏度。 max越大，表明该物质的吸光能力越强，用光越大，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。
10、度法测定该物质的灵敏度越高。 105 = (610）104 ：高灵敏；：高灵敏； = 104103 ：中等灵敏；：中等灵敏； 10 -2 mol L-1）时，吸光质点间分子或离子的平均距离减小，就会）时，吸光质点间分子或离子的平均距离减小，就会发生相互作用而改变吸光质点的电荷分布，改变它们对发生相互作用而改变吸光质点的电荷分布，改变它们对光的吸收能力，即改变吸光质点的摩尔吸光系数，浓度光的吸收能力，即改变吸光质点的摩尔吸光系数，浓度越大，这种影响就越显著。越大，这种影响就越显著。朗伯朗伯比耳定律只适用于比耳定律只适用于稀溶液稀溶液(c10-2 mol L-1) 。 （2）溶液以胶体、乳浊、悬浮
11、状态存在溶液以胶体、乳浊、悬浮状态存在时，有反射、散射作用时，有反射、散射作用+242272H2+CrO2OH+OCr-max=450nm-24-272CrOOCr包括离解、缔合、生成新物质、形成异构体包括离解、缔合、生成新物质、形成异构体使吸光物质改变使吸光物质改变吸光度值变化吸光度值变化产生偏离产生偏离max=375nmFe(SCN)n3-n光源光源单色器单色器样品室样品室显示器显示器检测器检测器能发射紫外光区或可见光谱区的连续光谱；能发射紫外光区或可见光谱区的连续光谱；足够的辐射强度、稳定性较好、使用寿命较长足够的辐射强度、稳定性较好、使用寿命较长 将光源发射的复合光分解成单色光的将光源
12、发射的复合光分解成单色光的光学系统光学系统或或等色散元件及狭缝和透镜等等色散元件及狭缝和透镜等光源的光由此进入单色器光源的光由此进入单色器使入射光成为平行光束使入射光成为平行光束将分光后的单色光聚焦至出口狭缝将分光后的单色光聚焦至出口狭缝将复合光分解成单色光将复合光分解成单色光光栅分光原理光栅分光原理 利用不同波长入射光产生干涉条纹，干涉利用不同波长入射光产生干涉条纹，干涉条纹的衍射角不同而将复合光分成单色光。条纹的衍射角不同而将复合光分成单色光。用于放置各种类型的吸收池用于放置各种类型的吸收池(比色皿比色皿)和相和相应的池架附件应的池架附件比色皿比色皿厚度厚度: 0.5, 1, 2, 3,
13、cm比色皿比色皿:比色皿配对：对于光的吸收应一致玻璃比色皿会吸收可见光作用作用:通过光电效应，使透过吸收池的光通过光电效应，使透过吸收池的光信号变成可测的电信号的装置。信号变成可测的电信号的装置。（光电管或光电倍增管）（光电管或光电倍增管）要求：要求：对测定波长范围内的光有快速、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。检测器上的光强度成正比。(1)光电管光电管(2)光电二极管阵列：可以在极短时间内，获得全光光谱。 (1)光电管光电管涂光敏材料涂光敏材料光照光照光敏材料光敏材料产生电子产生电子产生电流产生电流电压光强
14、度大光强度大电流大电流大由检流计、数字显示、微机组由检流计、数字显示、微机组成的自动控制和结果处理系统成的自动控制和结果处理系统对比度对比度=max有色物有色物 -max显色剂显色剂60nm根据吸光度根据吸光度A与显色剂浓度与显色剂浓度cR的关系来确定的关系来确定cR选择选择引起引起A变化最小处的变化最小处的cR（即曲线平坦处）（即曲线平坦处）M + R MRFe(ssal)+ 紫红色紫红色pH=1.82.5pH=48Fe(ssal)-2 橙红色橙红色pH=811.5Fe(ssal) 3 3- 黄色黄色显色时间和温度显色时间和温度由实验得出由实验得出溶剂溶剂一般选择水作溶剂一般选择水作溶剂 测
15、定不同测定不同pH值下，显色溶液的吸光度值下，显色溶液的吸光度A，以以A为纵坐标，为纵坐标，pH为横坐标，制图。为横坐标，制图。本身有颜色本身有颜色 与显色剂反应生成有色物与显色剂反应生成有色物* 加掩蔽剂加掩蔽剂（掩蔽剂不与被测离子反应，本身及反应产物不影响测定）（掩蔽剂不与被测离子反应，本身及反应产物不影响测定）选择合适的显色反应条件：选择合适的显色反应条件：Fe3+与磺基水杨酸，与磺基水杨酸，Cu2+的干扰，的干扰，pH2.5* 分离干扰离子分离干扰离子 与显色剂与显色剂 与被测物与被测物生成更稳定的有色物生成更稳定的有色物共存离子共存离子若有干扰按实际情况而定若有干扰按实际情况而定原则
16、：原则： 吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小bc=T-=II-=A0lglgTlgTT434.0cc bc=Tln434.0cbTTTd=d434. 0=)(lgd-TTTbc)T(-Tcclgd434. 0=d434. 0=dTlgTT434.0cc %CC %CC %CC T=1步骤步骤:标准溶液和样品的配制方法，工作曲线的制作和标准溶液和样品的配制方法，工作曲线的制作和样品测定时，所使用的仪器、条件必须一致。样品测定时，所使用的仪器、条件必须一致。c11）选择显色反应）选择显色反应2）选择显色剂）选择显色剂3）优化显色反应条件）优化显色反应条件4）选择检测波长）选择检测波长5）选择合适
17、的浓度）选择合适的浓度6）选择参比溶液）选择参比溶液7）建立标准曲线）建立标准曲线8）样品测定）样品测定吸收曲线吸收曲线标准曲线标准曲线I. 各组分吸收曲线的各组分吸收曲线的max互不干扰互不干扰在各自的在各自的max处处,按单组分的测定方法进行测定按单组分的测定方法进行测定A1=1 b caA2= 2 b cb II. a组分的组分的1处，处，b组分无干扰，但组分无干扰，但 b组组 分分的测量的测量2处，处，a组分有吸收组分有吸收III. 各组分吸收曲线的各组分吸收曲线的max互有干扰互有干扰lgTxlgTssxrTTTlglg Tr:相对透光度相对透光度 普通法：普通法：若标准溶液若标准溶液(cs)的透光度的透光度Ts=10%， 被测溶液被测溶液(cx)的透光度的透光度Tx=5%以标准溶液（以标准溶液（cs）为参比溶液，）为参比溶液，调节透光度调节透光度T=100%，所以测得所以测得cx所对应的所对应的Tx=50%；%50TTTsxr 相相对对透透光光度度课后作业 习题习题（P271）第第1、2、4、题题
