比色分析法及光度分析法
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第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述 一.什么是比色分析及光度分析法？ 二.方法特点 三.物质的颜色与光的吸收：
有些物质本身有明显颜色：KMnO4（紫红） 、 K2Cr2O7（橙） CuSO4 . 5H2O （蓝） 、 NiSO4 （绿）````
另一些物质本身没有明显的颜色，但能反应生成 有色物质，如： Fe2+ +邻二氮菲→Fe-邻二氮菲（红） Mn2++S2O82- →MnO4-（紫红） Fe3++SCN-→Fe(SCN)3（蓝） 浓度越大，颜色越深，通过颜色的深浅可判 断C大小
2.测定吸光度： A1 3.绘制工作曲线：
A2
A3
A4
A5
A
Ax
Cx
C
问题：目视比色法和光电比色法测定时，能不能允许其他有 色物质同时存在？ 优点：（1）用仪器代替人眼，提高了测定的准确度。 （2）由于采用工作曲线，大大缩短了测定时间。 （3）颜色差别较大的其他有色物质可以共存。
光源
滤光片
比色皿
1.灵敏度高：该法测定物质的浓度下限为105~10- 6M（也即10-4~10-5%）。
2.准确度高：比色分析的相对误差为5~10%， 光度分析的相对误差为2~5%。 3.操作简便、测定速度快：所用的仪器不复杂， 试液配好后，几分钟就可得出实验结果。 4.应用广泛：几乎所有的无机离子和有机化合 物都可直接或间接地用本方法测定。
It
I
dI I
k3dc
0
c
I0
I0
ln II0t k3c
I0
It
log
I0 It
k3 2.303
c k4c
光吸收程度与浓度C成正比（比尔定律）
朗伯-比尔定律：
log
I0 It
kbc
它表明：当一束平行的单色光通过均匀、非 散射的溶液时，光吸收程度与溶液浓度和液 层厚度成正比。 A=KbC
Cx= 4×10-4 M Cy= 5×10-4 M Cx Cy
方法优点：（1）设备简单，适用于野外勘探 （2）灵敏度高。 （3）某些不完全符合吸收定律的显色反应也能 测定。
方法缺点：（1）有色溶液不够稳定，标准色阶不能久存。 （2）眼睛对颜色观察有一定的偏差，误差较大。
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2．光电比色法：
利用滤光片获得单色光，入射有色溶液，并在光电比色 计上测出吸光度。 具体方法是： 1.配制标准溶液： C1 C2 C3 C4 C5
C
500106 55.85
0.19 28.910 6
8.9 106 M
1.110 L / mol cm
4
A bc
答：摩尔吸光系数ε为1.1×104 L/mol· cm
ε越大，吸光能力越强，灵敏度越高。
∴测定时，应选择ε大的有色化合物，且以λmax作为入射光 波长。
问题二：胶体溶液、悬浊液、乳浊液能否利用光吸收定律 进行测定？
式中常数K随浓度C单位的不同而不同： （1）如b的单位为cm、C的单位为g/L时，K用a表 示，单位为L/g.cm。a称为吸光系数。 （2）如b的单位为cm、C的单位为mol/L时，K用ε 表示，单位为L/mol.cm。ε称为摩尔吸光系数。
例：已知含Fe2+浓度为500ug/L的溶液，用邻二 氮菲比色测定，比 色皿厚度2cm，在波长508nm处测得吸光度A为0.19，求ε。 解： A=εbC
db
It
b
It
I0
dI I k1db
0
b
ln II0t k1b
它表明：波长λ、温度t 和溶液浓度C保持不变时， 光吸收程度与液层厚度b 成正比。称为郎伯定律。
log
I0 It
k1 2.303
b k 2b
90年后，比尔发现： 如果波长λ、温度t和液层厚度b保持不变，物质 浓度c每增加dc，入射光通过溶液后就减弱dI， 则： －dI∝Idc
一种物质呈现什么颜色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。
青 绿 黄 紫 青蓝 蓝 橙
红
物质呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色
[1]不透明固体呈现它所反射的光的颜色。
[2] 透明固体或溶液呈现透过光的颜色。
问题一：不透明固体，如果对光线：（1）全部吸收（2）完全反射 （3）各种波长的光吸收程度基本相同。物质各呈现什么 颜色？
I0
It
根据光吸收程度可判断C大小
第十二章 比色分析法及光度分析法 §1 概述 一.什么是比色分析及光度分析法？
根据有色物质溶液颜色的深浅来确定 物质含量的方法称为比色分析法
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述
一.什么是比色分析及光度分析法？
当一定波长的光通 过被测物质溶液时，根据 物质对光的吸收程度来确定物质含 量的方法称为光度分析法。
光电池
检流计
T
A
A
B
410
470
530
λ
λmax 吸光曲线
λ
兰色滤光片的透光曲线 AB=500-440=60nm
Tmax =470nm
测定溶液中KMnO4（λmax=540 nm）和K2Cr2O7（λmax=440nm） 含量，可通过下列步骤求出： (1)在波长440nm、540nm处分别测定KMnO4和K2Cr2O7标准 溶液的吸光度，求出 Cr Cr Mn Mn K540 K440 K540 K440 (2)在波长440nm、540nm处分别测定KMnO4和K2Cr2O7混合 液的吸光度，列出下列方程式：
A
Cr Mn 440
K CCr K CMn
Cr 440 Mn 440
A
Cr Mn 540
K CCr K CMn
Cr 540 Mn 540
∴ 在实际操作中，如试液浑浊或有气泡，应处理后再测定
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述 §2 朗伯-比尔定律
§3 比色分析及光度分析的方法和仪器
一. 目视比色法 二. 光电比色法 三. 分光光度法
目视比色法
标准色阶：
1×10-4 M
2×10-4 M
4×10-4 M
6×10-4 M
8 ×10-4 M
A 光吸收曲线：
500
525
560
λ
(nm)
KMnO4溶液的吸收曲线
λmax =525nm
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述 §2 朗伯-比尔定律 一. 朗伯定律 二. 比尔定律 三. 朗伯-比尔定律
朗伯认为：如果把液层分成无限 小的厚度为db的薄层，照在薄层上 的光强度为I，光经过薄层时强度减 I0 弱dI，则： -dI∝Idb －dI=k1 Idb
§1 概述 一.什么是比色分析及光度分析法？ 二.方法特点 三.物质的颜色与光的吸收：
有些物质本身有明显颜色：KMnO4（紫红） 、 K2Cr2O7（橙） CuSO4 . 5H2O （蓝） 、 NiSO4 （绿）````
另一些物质本身没有明显的颜色，但能反应生成 有色物质，如： Fe2+ +邻二氮菲→Fe-邻二氮菲（红） Mn2++S2O82- →MnO4-（紫红） Fe3++SCN-→Fe(SCN)3（蓝） 浓度越大，颜色越深，通过颜色的深浅可判 断C大小
2.测定吸光度： A1 3.绘制工作曲线：
A2
A3
A4
A5
A
Ax
Cx
C
问题：目视比色法和光电比色法测定时，能不能允许其他有 色物质同时存在？ 优点：（1）用仪器代替人眼，提高了测定的准确度。 （2）由于采用工作曲线，大大缩短了测定时间。 （3）颜色差别较大的其他有色物质可以共存。
光源
滤光片
比色皿
1.灵敏度高：该法测定物质的浓度下限为105~10- 6M（也即10-4~10-5%）。
2.准确度高：比色分析的相对误差为5~10%， 光度分析的相对误差为2~5%。 3.操作简便、测定速度快：所用的仪器不复杂， 试液配好后，几分钟就可得出实验结果。 4.应用广泛：几乎所有的无机离子和有机化合 物都可直接或间接地用本方法测定。
It
I
dI I
k3dc
0
c
I0
I0
ln II0t k3c
I0
It
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I0 It
k3 2.303
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光吸收程度与浓度C成正比（比尔定律）
朗伯-比尔定律：
log
I0 It
kbc
它表明：当一束平行的单色光通过均匀、非 散射的溶液时，光吸收程度与溶液浓度和液 层厚度成正比。 A=KbC
Cx= 4×10-4 M Cy= 5×10-4 M Cx Cy
方法优点：（1）设备简单，适用于野外勘探 （2）灵敏度高。 （3）某些不完全符合吸收定律的显色反应也能 测定。
方法缺点：（1）有色溶液不够稳定，标准色阶不能久存。 （2）眼睛对颜色观察有一定的偏差，误差较大。
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2．光电比色法：
利用滤光片获得单色光，入射有色溶液，并在光电比色 计上测出吸光度。 具体方法是： 1.配制标准溶液： C1 C2 C3 C4 C5
C
500106 55.85
0.19 28.910 6
8.9 106 M
1.110 L / mol cm
4
A bc
答：摩尔吸光系数ε为1.1×104 L/mol· cm
ε越大，吸光能力越强，灵敏度越高。
∴测定时，应选择ε大的有色化合物，且以λmax作为入射光 波长。
问题二：胶体溶液、悬浊液、乳浊液能否利用光吸收定律 进行测定？
式中常数K随浓度C单位的不同而不同： （1）如b的单位为cm、C的单位为g/L时，K用a表 示，单位为L/g.cm。a称为吸光系数。 （2）如b的单位为cm、C的单位为mol/L时，K用ε 表示，单位为L/mol.cm。ε称为摩尔吸光系数。
例：已知含Fe2+浓度为500ug/L的溶液，用邻二 氮菲比色测定，比 色皿厚度2cm，在波长508nm处测得吸光度A为0.19，求ε。 解： A=εbC
db
It
b
It
I0
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b
ln II0t k1b
它表明：波长λ、温度t 和溶液浓度C保持不变时， 光吸收程度与液层厚度b 成正比。称为郎伯定律。
log
I0 It
k1 2.303
b k 2b
90年后，比尔发现： 如果波长λ、温度t和液层厚度b保持不变，物质 浓度c每增加dc，入射光通过溶液后就减弱dI， 则： －dI∝Idc
一种物质呈现什么颜色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。
青 绿 黄 紫 青蓝 蓝 橙
红
物质呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色
[1]不透明固体呈现它所反射的光的颜色。
[2] 透明固体或溶液呈现透过光的颜色。
问题一：不透明固体，如果对光线：（1）全部吸收（2）完全反射 （3）各种波长的光吸收程度基本相同。物质各呈现什么 颜色？
I0
It
根据光吸收程度可判断C大小
第十二章 比色分析法及光度分析法 §1 概述 一.什么是比色分析及光度分析法？
根据有色物质溶液颜色的深浅来确定 物质含量的方法称为比色分析法
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述
一.什么是比色分析及光度分析法？
当一定波长的光通 过被测物质溶液时，根据 物质对光的吸收程度来确定物质含 量的方法称为光度分析法。
光电池
检流计
T
A
A
B
410
470
530
λ
λmax 吸光曲线
λ
兰色滤光片的透光曲线 AB=500-440=60nm
Tmax =470nm
测定溶液中KMnO4（λmax=540 nm）和K2Cr2O7（λmax=440nm） 含量，可通过下列步骤求出： (1)在波长440nm、540nm处分别测定KMnO4和K2Cr2O7标准 溶液的吸光度，求出 Cr Cr Mn Mn K540 K440 K540 K440 (2)在波长440nm、540nm处分别测定KMnO4和K2Cr2O7混合 液的吸光度，列出下列方程式：
A
Cr Mn 440
K CCr K CMn
Cr 440 Mn 440
A
Cr Mn 540
K CCr K CMn
Cr 540 Mn 540
∴ 在实际操作中，如试液浑浊或有气泡，应处理后再测定
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述 §2 朗伯-比尔定律
§3 比色分析及光度分析的方法和仪器
一. 目视比色法 二. 光电比色法 三. 分光光度法
目视比色法
标准色阶：
1×10-4 M
2×10-4 M
4×10-4 M
6×10-4 M
8 ×10-4 M
A 光吸收曲线：
500
525
560
λ
(nm)
KMnO4溶液的吸收曲线
λmax =525nm
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述 §2 朗伯-比尔定律 一. 朗伯定律 二. 比尔定律 三. 朗伯-比尔定律
朗伯认为：如果把液层分成无限 小的厚度为db的薄层，照在薄层上 的光强度为I，光经过薄层时强度减 I0 弱dI，则： -dI∝Idb －dI=k1 Idb