1、第第 八八 章章 吸吸 光光 光光 度度 法法 吸光光度法吸光光度法是基于物质分子对光的选择性吸收而建是基于物质分子对光的选择性吸收而建立的一种分析方法。立的一种分析方法。可见分光光度法可见分光光度法Visible Spectrophotometry特点：特点：灵敏度高灵敏度高，微量、痕，微量、痕量组分（量组分（10-4-10-5%）；）；准确准确度高度高，2%-5%。知识点：知识点：1 单色光单色光 复合光复合光 互补光互补光2 吸收曲线、标准曲线吸收曲线、标准曲线3 吸光度、透光率及其关系吸光度、透光率及其关系 4 朗伯朗伯-比尔定律的应用（计算）比尔定律的应用（计算）5 分光光度计的基本
2、组成部件分光光度计的基本组成部件6 吸光光度法的灵敏度吸光光度法的灵敏度-摩尔吸光系数及其计算摩尔吸光系数及其计算7 影响测定结果准确度的因素（了解）影响测定结果准确度的因素（了解）8 显色反应和测定条件的选择（了解）显色反应和测定条件的选择（了解）8.1 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收物质之所以呈现五彩缤纷的不同颜色，就是因为物质之所以呈现五彩缤纷的不同颜色，就是因为选择性地吸收了某些特定波长的可见光所致。例选择性地吸收了某些特定波长的可见光所致。例如：高锰酸钾为紫色；重铬酸钾为橙色。如：高锰酸钾为紫色；重铬酸钾为橙色。有色溶液颜色的深浅，与有色物质的浓度成正比。有色溶液颜色的深浅
3、，与有色物质的浓度成正比。光是电磁波中的一个很小波段。光是电磁波中的一个很小波段。紫外光紫外光：（：（10-400nm）可见光：（可见光：（400-760nm）红外光红外光 ： (0.76-300um)单色光：单色光：单一波长的光。单一波长的光。复合光：复合光：由不同波长的光组合而成。由不同波长的光组合而成。在可见光区：在可见光区：互补光：互补光：两种特定的色光按一定比例混合得到两种特定的色光按一定比例混合得到 白光。白光。物质颜色与吸收光波长的关系物质颜色与吸收光波长的关系物质颜色物质颜色吸收光吸收光波长波长 / nm物质颜色物质颜色吸收光吸收光波长波长 / nm黄绿黄绿400450（紫）（
4、紫）紫紫560580（黄（黄 绿）绿）黄黄450480（蓝）（蓝）蓝蓝580610（黄）（黄）橙橙480490（绿（绿 蓝）蓝）绿蓝绿蓝610650（橙）（橙）红红490500（蓝（蓝 绿）绿）蓝绿蓝绿650760（红）（红）紫红紫红500560（绿）（绿） 将不同波长的光通过某一将不同波长的光通过某一固定厚度固定厚度和和浓度浓度的有的有色溶液，测量吸光度，以波长为横坐标，吸光度为色溶液，测量吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，作图得到纵坐标，作图得到吸收曲线吸收曲线。吸收曲线吸收曲线最大吸收波长最大吸收波长用用max表示表示高锰酸钾溶液浓度不高锰酸钾溶液浓度不同，同，最大吸收波长不变，最
5、大吸收波长不变，都是都是525nm。在最大吸收波长处测定在最大吸收波长处测定吸光度，吸光度，灵敏度最高灵敏度最高。高锰酸钾溶液吸收曲线高锰酸钾溶液吸收曲线8.2 朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 被溶液被溶液吸收的吸收的光的强光的强度为度为Iabcm I0入射光入射光透射光透射光 It界面界面反射反射损失损失Ir一束一束平行单色光平行单色光通过有色溶液通过有色溶液0atrIIII=+0atIII=+Abc为摩尔吸光系数，单位为为摩尔吸光系数，单位为L/molcm ； b为液层厚度，单位用为液层厚度，单位用cm表示；表示； c为有色溶液的浓度，单位用为有色溶液的浓度，单位用mol/L表示。表示。朗伯朗
6、伯- -比尔定律比尔定律 为摩尔吸光系数为摩尔吸光系数，显色反应的，显色反应的灵敏度灵敏度，越大表示越大表示该显色物质对此波长的光吸收能力越强，显色反应该显色物质对此波长的光吸收能力越强，显色反应越灵敏。越灵敏。 的物理意义的物理意义：吸光物质浓度为：吸光物质浓度为1mol/L，比色皿厚度，比色皿厚度为为1cm，以一定波长的光通过时，所引起的吸光度。，以一定波长的光通过时，所引起的吸光度。测定方法测定方法1 比较法（单点）比较法（单点）标准溶液标准溶液 cs As As=bcs待测溶液待测溶液 cx Ax Ax=bcx 比较比较 得得xxssAccA2 工作曲线工作曲线法法配制一系列已知准确浓
7、度的标准溶液：配制一系列已知准确浓度的标准溶液：c1 c2 c3 c4 cn 测得吸光度值：测得吸光度值： A1 A2 A3 A4 An以浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标作工作曲线。以浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标作工作曲线。c(g/25ml) 测得未知试样的吸光度测得未知试样的吸光度Ax，在标准曲线上找出其，在标准曲线上找出其对应的浓度对应的浓度cx。c(g/25ml)6.3 曲线拟合曲线拟合 根据最小二乘法，利用一系列的标准根据最小二乘法，利用一系列的标准溶液的浓度及吸光度值计算出工作曲线的斜率和截距，溶液的浓度及吸光度值计算出工作曲线的斜率和截距，计算出未知样的浓度。计算出未知样的浓度。(
8、 )( )yaxbAcxxAbca 8.5 吸光光度分析的方法和仪器吸光光度分析的方法和仪器1 目视比色法目视比色法 吸光光度分析的方法吸光光度分析的方法2 光电比色法光电比色法 光电比色法是利用光电比色法是利用光电比色计光电比色计测定溶液的吸光测定溶液的吸光度以进行定量分析的方法。度以进行定量分析的方法。 光电比色计利用光电比色计利用滤光片滤光片获得入射光。获得入射光。 借助借助光电池和检流计光电池和检流计测得吸光度。测得吸光度。3 分光光度法分光光度法 可见光分光光度法的测定方法和原理与光电比可见光分光光度法的测定方法和原理与光电比色法相同，但获得单色光的方法不同。色法相同，但获得单色光的
9、方法不同。 光电比色法：滤光片光电比色法：滤光片 分光光度法：分光光度法：棱镜、光栅棱镜、光栅 分光光度法采用的仪器是分光光度法采用的仪器是分光光度计分光光度计。 分光光度计的主要组成部件分光光度计的主要组成部件光光 源源 单色器单色器 吸收池吸收池 检测系统检测系统 （1）光源）光源要求：发出所需波长范围内的连续光谱，由足要求：发出所需波长范围内的连续光谱，由足够强度且在一定时间内保持稳定。够强度且在一定时间内保持稳定。 常用：钨丝灯、钨卤素灯常用：钨丝灯、钨卤素灯（2）单色器）单色器将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置，将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置，称为单色器。称为单色器。 单
10、色器由棱镜或光栅灯色散元件及狭缝和透镜单色器由棱镜或光栅灯色散元件及狭缝和透镜组成。组成。（3）吸收池）吸收池 也叫比色皿也叫比色皿, 用于盛装参比溶液和待测溶液，能用于盛装参比溶液和待测溶液，能透过所需光谱范围内的光线。透过所需光谱范围内的光线。（4）检测系统）检测系统 检测器检测器 将透射光信号转化为电信号进行测量的将透射光信号转化为电信号进行测量的装置。光电管（灵敏度高、不易疲劳）。装置。光电管（灵敏度高、不易疲劳）。 指示器指示器 把放大的信号以适当的方式显示或记录把放大的信号以适当的方式显示或记录下来。和检测器一起组成检测系统。下来。和检测器一起组成检测系统。 8.3 吸光光度法的灵
11、敏度与准确度吸光光度法的灵敏度与准确度灵敏度的表示灵敏度的表示-摩尔吸光系数摩尔吸光系数 例例 0.0880mg Fe3+在酸性溶液中，以硫氰酸钾显色在酸性溶液中，以硫氰酸钾显色后，用水稀释到后，用水稀释到50.00ml，在，在480nm处用处用1cm比色皿比色皿测得吸光度测得吸光度A为为0.220，计算该显色反应的摩尔吸光，计算该显色反应的摩尔吸光系数。系数。 解解3350.0880 10()3.15 10/55.85 0.0500c Femol L50.2206981 /1 3.15 10AL mol cmbc3+（Fe ）影响测定结果准确度的因素影响测定结果准确度的因素1 仪器的测量误差
12、及其减免方法仪器的测量误差及其减免方法透光率透光率T与待测与待测物浓度物浓度c是负对是负对数关系数关系透光率读数误差透光率读数误差T相同，但所相同，但所造成的浓度误差造成的浓度误差却不一样。却不一样。误差最小时误差最小时 T=36.8%, A=0.434误差误差5% A为为0.20.8测量的相对误差与透光率、吸光度的关系测量的相对误差与透光率、吸光度的关系 溶液浓度较高时，会出现标准曲线不成直线的现溶液浓度较高时，会出现标准曲线不成直线的现象，称为偏离比耳定律。象，称为偏离比耳定律。偏离原因：偏离原因： （1）非单色光）非单色光引起的偏离；引起的偏离； （2）化学因素）化学因素引起的偏离。引起
13、的偏离。2 对比尔定律的偏离引起的误差对比尔定律的偏离引起的误差(1) 显色反应及其选择显色反应及其选择 将待测组分转变成有色化合物的反应叫做显色反应。将待测组分转变成有色化合物的反应叫做显色反应。 与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。 选择显色剂应考虑的因素：选择显色剂应考虑的因素： 灵敏度高：一般希望灵敏度高：一般希望 达到达到104 105 选择性好：其它离子干扰少选择性好：其它离子干扰少 显色剂在测定波长处无明显吸收显色剂在测定波长处无明显吸收 反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定。反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定。 8.
14、4 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素无机显色剂无机显色剂 种类不多，主要有硫氰酸盐、钼酸铵等。种类不多，主要有硫氰酸盐、钼酸铵等。有机显色剂有机显色剂 有机显色剂种类很多，主要可分为：有机显色剂种类很多，主要可分为： 偶氮类显色剂偶氮类显色剂 如偶氮胂如偶氮胂 三苯甲烷类显色剂三苯甲烷类显色剂 如结晶紫如结晶紫 其它有机显色剂其它有机显色剂 如丁二酮肟如丁二酮肟显色剂用量显色剂用量反应体系的酸度反应体系的酸度显色反应的温度显色反应的温度显色反应的时间显色反应的时间干扰的消除干扰的消除显色反应条件的选择显色反应条件的选择加入配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂加入配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂控制溶液
15、酸度控制溶液酸度 选择适当的波长选择适当的波长 选择适当的参比溶液。选择适当的参比溶液。（2）吸光度测量条件的选择）吸光度测量条件的选择 入射光波长的选择入射光波长的选择 入射光的波长根据入射光的波长根据吸收光谱吸收光谱选择，选择的原则选择，选择的原则是是吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小。 一般情况下选择被测溶液的一般情况下选择被测溶液的最大吸收波长最大吸收波长为入为入射光波长。这样测定的灵敏度和准确度都较高。射光波长。这样测定的灵敏度和准确度都较高。 如果干扰物质在最大吸收波长处有强烈的吸收，如果干扰物质在最大吸收波长处有强烈的吸收，则可选其它波长，但要注意尽可能选择值随波长改则可选其它
16、波长，但要注意尽可能选择值随波长改变而变化不太大的范围内的波长。变而变化不太大的范围内的波长。 最大吸收波长处有干扰时，可选择其它一最大吸收波长处有干扰时，可选择其它一处合适的波长来测定。处合适的波长来测定。参比溶液的选择参比溶液的选择 在吸光度测量中，将发生反射、吸收和透射等在吸光度测量中，将发生反射、吸收和透射等作用，由于反射以及溶剂、试剂等对光的吸收会造作用，由于反射以及溶剂、试剂等对光的吸收会造成透射光的减弱，为使光强度减弱仅与溶液中待测成透射光的减弱，为使光强度减弱仅与溶液中待测物质的浓度有关，必须进行校正。物质的浓度有关，必须进行校正。 校正方法：采用光学性质完全相同、厚度相同校正
17、方法：采用光学性质完全相同、厚度相同的比色皿贮放参比溶液，调节仪器使透过参比皿的的比色皿贮放参比溶液，调节仪器使透过参比皿的吸光度为零。吸光度为零。 参比溶液的选择方法：参比溶液的选择方法： （1）如果仅所测物质有吸收，其它试剂均无吸收，）如果仅所测物质有吸收，其它试剂均无吸收，则可用纯溶剂做参比溶液；则可用纯溶剂做参比溶液； （2）如果显色剂或其它试剂略有吸收，应用空白）如果显色剂或其它试剂略有吸收，应用空白溶液（不加试样溶液）做参比溶液；溶液（不加试样溶液）做参比溶液； （3）如果试样中其它组分有吸收，但不与显色剂）如果试样中其它组分有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶
18、液做参比溶反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液做参比溶液；当显色剂略有吸收时，或干扰离子也与显色剂反液；当显色剂略有吸收时，或干扰离子也与显色剂反应时，可在试液中加入掩蔽剂后再加显色剂，以此溶应时，可在试液中加入掩蔽剂后再加显色剂，以此溶液作为参比。液作为参比。吸光度读数范围的选择吸光度读数范围的选择 当当 T = 0.368（A=0.434）时，浓度测定的相对误差）时，浓度测定的相对误差最小。最小。 浓度相对误差的大小和透光度读数范围有关。当浓度相对误差的大小和透光度读数范围有关。当所测吸光度所测吸光度 A 在在0.2 0.8 内，仪器本身所带来的浓度内，仪器本身所带来的浓度测量误差测量误差5%。
