1、第九章第九章 吸光光度法吸光光度法9.1 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理9.2 分光光度计及吸收光谱分光光度计及吸收光谱9.3 显色反应及影响因素显色反应及影响因素9.4 光度分析法的设计光度分析法的设计9.5 吸光光度法的误差吸光光度法的误差9.6 吸光光度法的应用吸光光度法的应用化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较化学分析：化学分析：常量组分常量组分(1%), Er 0.1%0.2% 依据化学反应依据化学反应, 使用玻璃仪器使用玻璃仪器 准确度高准确度高仪器分析：仪器分析：微量组分微量组分(105：超高灵敏；：超高灵敏； =(610）104 ：高灵敏；：高灵敏； 21
2、04 ：不灵敏。：不灵敏。（6）在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时该时该溶液在某一波长下的吸光度。溶液在某一波长下的吸光度。对同一种待测物质，不同的显色反应具有不同的对同一种待测物质，不同的显色反应具有不同的 ，表明具有不同的灵敏度。表明具有不同的灵敏度。例例 分光光度法测铜分光光度法测铜铜试剂法测铜试剂法测 Cu 426 = 1.28 104 L.mol-1.cm-1双硫腙法测双硫腙法测 Cu 495 = 1.58 105 L.mol-1.cm-1 越大越大, 灵敏度越高灵敏度越高: 105为高灵敏度为高灵敏度。b. 桑德尔桑德尔(Sandell
3、)灵敏度：灵敏度： S 当仪器检测吸光度为当仪器检测吸光度为0.001时，单位截时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。含量。 g/mol )/ ( 2为摩尔质量McmgMS氯磺酚氯磺酚S测定钢中的铌测定钢中的铌 50ml容量瓶中有容量瓶中有Nb30g，用，用2cm比色池，在比色池，在650nm测定光测定光吸收，吸收，A0.43，求，求S. (Nb原子量原子量92.91)。根据A=bc，求1146.103.391.921050301000243.0cmmollmolgggmlglmlcmbCA23344.0028. 0)10(.101015.28
4、.103 . 391.92cmgcmcmgggcmmollmolgs吸光度的加和性吸光度的加和性A1 = 1bc1A2 = 2bc2A = 1bc1+ 2bc2 根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定某些化学反应平衡常数的测定在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多种在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多种物质，那么溶液的物质，那么溶液的总吸光度总吸光度等于溶液中各个吸光物质的等于溶液中各个吸光物质的吸光度吸光度之和之和A = A1 + A2 + +An0.XXXI0It未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸
5、收池和溶剂对光子的作用 A=lg (I0 / It )lg(1/T)9.2 分光光度计与吸收光谱分光光度计与吸收光谱 1 分光光度计分光光度计26常用光源常用光源光源光源波长范围波长范围(nm)适用于适用于氢灯氢灯185375紫外紫外氘灯氘灯185400紫外紫外钨灯钨灯3202500可见，近红外可见，近红外卤钨灯卤钨灯2502000紫外，可见，近红外紫外，可见，近红外氙灯氙灯1801000紫外、可见（荧光）紫外、可见（荧光）能斯特灯能斯特灯10003500红外红外空心阴极灯空心阴极灯特有特有原子光谱原子光谱激光光源激光光源特有特有各种谱学手段各种谱学手段光源光源：发出所需波长范围内的连续光谱，
6、有足够的光强度：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,稳定。稳定。可可见光区：见光区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(3202500nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180375nm)氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯单色器单色器：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。棱镜棱镜:玻璃玻璃3503200nm, 石英石英1854000nm光栅光栅:波长范围宽波长范围宽, 色散均匀色散均匀,分辨性能好分辨性能好, 使用方便使用方便吸收池（比色皿）吸收池（比色皿）厚度厚度(光程光程): 0.5, 1, 2, 3, 5cm材质：玻璃比色皿可见光区材质：玻璃比
7、色皿可见光区 石英比色皿可见、石英比色皿可见、紫外光区紫外光区检测器检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器：常用检测器： 光电管光电管 光电倍增管光电倍增管 光二极管阵列光二极管阵列 CCD(CCD(电荷耦合器件检测器电荷耦合器件检测器) )光电管光电管分为红敏和紫敏，分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧化铯为阴极表面涂银和氧化铯为红敏红敏，适用，适用6251000 nm波长；波长；阴极表面涂锑和铯为阴极表面涂锑和铯为紫敏紫敏，适用，适用200625 nm波长波长目视比色法目视比色法比色管比色管 光电比色法光电比色法光电比色计光电比色计
8、 光源、滤光片、比色池、硒光光源、滤光片、比色池、硒光 电池、检流计电池、检流计 分光光度法分光光度法分光光度计分光光度计 光源光源单色器单色器样品室样品室检测器检测器显示显示1.1.光源光源在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光区：钨灯作为光源，可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在其辐射波长范围在3203202500 2500 nmnm。 紫外区：氢、氘灯。发射紫外区：氢、氘灯。发射185185400 nm400 nm的连续光谱。的
9、连续光谱。基本组成将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅棱镜或光栅； 聚焦装置：透镜或聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至后所得单色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝； 出射狭缝。出射狭缝。 2.2.单色器单色器 3. 样品室样品室样品室放
10、置各种类型的吸收池（比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。在主要有石英池和玻璃池两种。在紫紫外区须采用石英池外区须采用石英池，可见区一般用可见区一般用玻璃池。玻璃池。4. 4. 检测器检测器利用光电效应将透过吸收池的光信利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。电池、光电管或光电倍增管。5. 5. 结果显示记录系统结果显示记录系统检流计、数字显示、微机进行仪器检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理自动控制和结果处理1.1.单光束单光
11、束简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。性。2.2.双光束双光束自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。价格较高。3.3.双波长双波长将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光( (1 1、2) 2) 快速交替通过同一吸快速交替通过同一吸收池而后
12、到达检测器。产生交流信号。无需参比池。收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。 =1=12nm2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。1.1.单光束单光束简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。性。2.2.双光束双光束自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，敏度变化等因素的
13、影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。价格较高。3.3.双波长双波长将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光( (1 1、2) 2) 快速交替通过同一吸快速交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。 =1=12nm2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。 紫外-可见分光光度计吸收光谱曲线：吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的强度大小物质在不同波长下吸收光的强度大小A Al l关系关系最大吸收波长最大吸收波长 l lmaxmax：光吸收最大处的波长光吸收最大处的波长2 2 吸收光谱吸收光
14、谱 max对比度对比度(l(l):):络合物最大吸络合物最大吸收波长收波长( (l lMRMRmaxmax) )与试剂最大吸与试剂最大吸收波收波( (l lR Rmaxmax) )之差之差 吸收光谱曲线吸收光谱曲线(curve of absorption spectrum ）：）： 通过测量某种物质对不同波长单色光的吸光度，通过测量某种物质对不同波长单色光的吸光度， 然后然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标以波长为横坐标，吸光度为纵坐标 所绘出的曲线。所绘出的曲线。用途用途： 可清楚描述物质对光的吸收情况。可清楚描述物质对光的吸收情况。可查找出最大吸收波长可查找出最大吸收波长( max )，用于
15、分光光度测定。，用于分光光度测定。特点特点：光吸收曲线的形状和光吸收曲线的形状和 max 不随不随有色化合物有色化合物溶液溶液浓度浓度的改变而的改变而改变改变。300400500600700 /nm350525 5451.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱的吸收光谱350Cr2O72-MnO4-吸收曲线的讨论：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。）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吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长最大吸收波长 max。（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状）不同浓度的同一
16、种物质，其吸收曲线形状相似相似max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和线形状和max则不同。则不同。（3 3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定）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。性分析的依据之一。（4 4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A A 有差异，在有差异，在maxmax处吸光度处吸光度A A 的差异最大。此特性可作为的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。物质定量分析的依据。（5 5）在）在maxmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测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。依据。本节要点：单色光、复合光、互补色光单色光、复合光、互补色光光的加合性与多组分测定光的加合性与多组分测定朗伯朗伯-比尔定律的内涵比尔定律的内涵摩尔吸光系数与吸光系数摩尔吸光系数与吸光系数分光光度计的类型分光光度计的类型分光光度计的结构组成及其功能分光光度计的结构组成及其功能吸收光谱曲线的绘制及其表达的信息吸收光谱曲线的绘制及其表达的信息
