比色分析法及光度分析法
合集下载
比色法和分光光度计分析法
分光光度计分析法的原理
分光光度计分析法的原理基于朗伯-比尔定律，即当一束单 色光通过溶液时，光线被吸收的程度与溶液的浓度和液层 的厚度成正比。
通过测量特定波长的光线通过溶液后的透射强度，可以计 算出溶液中目标物质的浓度。分光光度计可以自动调整波 长，并使用光电检测器测量透射光线强度，从而得到吸光 度值。
比色法对实验条件要求不高，可 在普通实验室进行。分光光度计 分析法需要使用精密仪器，对实
验室环境有一定要求。
实验时间
比色法操作简便，实验时间较短 。分光光度计分析法需要较长时
间进行波长调整和测量。
准确度的比较
准确度
分光光度计分析法具有较高的准确度 ，能够更准确地测量待测物质的浓度 。比色法准确度相对较低，但适用于 一般实验室和现场检测。
挑战与机遇
挑战
尽管比色法和分光光度计分析法具有许多优点，但仍存在一些挑战，如样品预处理、干扰物质的影响以及仪器设 备的普及程度等。
机遇
随着科学技术的不断进步和应用领域的拓展，比色法和分光光度计分析法将面临更多的发展机遇。同时，政府支 持、市场需求和技术创新也将为其发展提供有力支持。
谢谢您的聆听
THANKS
05
未来展望
技术发展展望
智能化
01
随着人工智能和机器学习技术的进步，比色法和分光光度计分
析法将更加智能化，实现自动化、快速和准确的检测。
高灵敏度
02
提高检测灵敏度是未来的重要发展方向，以便更好地检测低浓
度的物质。
多组分同时检测
03
发展多组分同时检测技术，能够同时测定多种目标物质，提高
分析效率。
应用领域展望
干扰因素
重复性
分光光度计分析法的重复性较好，结 果稳定。比色法重复性相对较差，受 操作影响较大。
无机与分析化学比色法和分光光度法
§20.4 显色反应与显色条件的选择
• 许多无机离子无色，即使有色的无机离子也多因吸光系数不 大而无法直接进行紫外-可见分光光度测定；
• 很多有机化合物具有较强紫外或可见光吸收，可直接测定。
显色反应：将无色或吸光系数很小的被测物质与显色 剂反应，使被测物转变成具有较强紫外或可见光吸 收的化合物，然后进行测定。
12
2. 分光光度计的基本部件
检
结
光 源
单 色 器
吸 收 池
测 系 统
果 显 示
光源： 在可见和近红外区使用钨灯或碘钨灯，波长范围320-2500nm； 在紫外区使用氢灯或氘灯，波长范围180-375nm。使用稳压器 保证光强稳定。
13
单色器
•色散元件：将连续光谱分解为单色光的元件，如棱镜、光栅； •单色器：由入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜和出射 狭缝构成。 •玻璃吸收紫外光，所以玻璃棱镜仅用于350-3200nm波长范围， 只能用于可见分光光度计；石英（ 185-4000nm ）则可用于整个 紫外-可见光区。 •光栅利用光的衍射与干涉作用，其优点是适用波长范围宽、色 散均匀、分辨率高；但其缺点是各级光谱有重叠而产生相互干 扰。
5
•吸收光谱与发射光谱 分子吸收能量后受到激发，分子就从基态能级跃迁到激发态 能级，因而产生吸收光谱。 处于激发态的分子返回基态或能级较低的激发态，就会以光 子的形式释放能量，从而产生发射光谱。
•紫外-可见吸收光谱 分子中的价电子吸收特定波长的光（紫外-可见光）后，从 基态跃迁到激发态。
6
§20.2 光吸收的基本定律
11
§20.3 比色法和分光光度法及其仪器
1. 光度分析方法 • 目视比色法： • 光电比色法：用光电比色计测定未知溶液和标准溶液的吸
实验一、比色分析法和分光光法
（1）学习Folin—酚法测定蛋白质含量的原理和方法
（2）制备标准曲线，测定未知样品中蛋白质含量
仪器试剂
一、器材 [1] 试管及试管架 [2] 移液管(5、1、0.5ml、 0.2ml) [3] 可见分光光度计
二、试剂（在实验手册中，有配制方法） [1] 标准BSA溶液 [2] Fo1in—酚试剂 [3] 碱性铜液（现用现配制），且注意配制时，要先混合B液再加A液。 [4] 0.9% NAcl
基本原理
一.光由几部分组成：3部分
二、物质对光的选择性吸收
1、光的互补性与物质的颜色
单色光：只具有一种波长的光。
混合光：由两种以上波长组成的光，如白光。
可见光分为哪几个单色光？
黄 橙 红
绿
青
白光
青蓝
紫
蓝
物质的颜色是由于物质对不同波 长的光具有选择性的吸收作用而 产生的，物质的颜色由透过光的 波长决定。
例：硫酸铜溶液吸收白光中的黄色光而呈蓝色； 高锰酸钾溶液因吸白光中的绿色光而呈紫色。 如果两种适当颜色的光按一定的强度比例混合可以
得白光，这两种光就叫互为补色光。物质呈现的颜色和 吸收的光颜色之间是互补关系。
/nm
颜色
互补光
400450
紫
蓝
黄绿
黄
黄 橙 红
绿
青
450480
480490
绿蓝
蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
内容
1
2 3 3 4
比色分析法和分光光度法 比色分析的测定方法 分光光度计的基本结构与使用 蛋白质的含量测定
比色分析法
概念：用比较溶液颜色深浅来确定溶液中有色 物质含量的方法
第四章 比色分析及分光光度法
第四章比色分析及分光光度法Colorimetric and Spectrophotometric Analysis§1 概述许多物质本身具有明显的颜色，例如KMnO4溶液显紫色，K2Cr2O7溶液显橙色等。
另外，有些物质本身并无颜色，或者颜色并不明显，可是当它们与某些化学试剂反应后，则可以生成有明显颜色的物质，例如Fe3+本身具有黄色，当与一定量的KSCN试剂反应后，生成的Fe(SCN)3具有血红色；浅蓝色的Cu2+与氨水作用后，则生成深蓝色的Cu(NH3) 42+。
当这些有色物质溶液的浓度改变时，溶液颜色的深浅液会改变。
浓度越大，颜色越深；浓度越小，颜色越浅。
因此，可以肯定地说，溶液颜色的深浅与有色物质的含量之间有一定的关系。
在分析化学中，把这种基于比较有色物质溶液的颜色深浅以确定物质含量的分析方法称为比色分析。
实践证明，无论物质有无颜色，当一定波长的光通过该物质的溶液中时，根据物质对光的吸收程度，也可以确定该物质的含量。
这种方法称为分光光度法。
目前的比色分析常用分光光度计将光源变为单色光，并选择对待测物质具有最大吸收的单色光进行比色测定。
比色分析法、分光光度法与前面所讲的容量分析法、重量分析法相比，具有以下优点：1.灵敏度高比色分析法和分光光度法测定物质的浓度，下限一般可以达到10-5～10-6 mol/L，可以测定相当于含量0.001～0.0001%的微量组分。
如果将被测物质加以富集，灵敏度还可以提高。
2.准确度高一般比色分析的相对误差为5～20%，分光光度法的相对误差为2～5%，其准确度虽不如容量分析及重量分析，但对微量组分来说，这个灵敏度还是可以的，因为微量组分用容量分析及重量法已无法测定，更谈不上准确了。
例如1滴KMnO4滴入100mL水中时，仍可得到明显的适于比色分析的颜色，但这一滴溶液在滴定分析中只相当于它的误差的大小，根本无法进行准确测定。
由此看来，比色法的准确度较高，可进行微量组分的分析。
比色分析和分光光度法课件
比色分析与分光光度法在医学检验中的应用
高特异性、高灵敏度
在医学检验中，有些物质具有很高的特异性， 只有特定的方法才能准确测定。比色法和分 光光度法能够通过特定的反应和测定条件， 实现高特异性、高灵敏度的检测，为医学研 究提供有力支持。
比色分析与分光光度法在医学检验中的应用
自动化程度高、检测速度快
比色分析法的原理
• 当待测物质与特定显色剂发生反应时，会生成有色产物，其颜色深浅与待测物质的浓度成正比。通过比较有色产物与标准 溶液的颜色深浅，可以计算出待测物质的浓度。
比色分析法的应用
• 在化学实验、环境监测、食品检测等领域广泛应用 比色分析法，用于测定金属离子、有机物、无机物 等物质的含量。该方法具有操作简便、准确度高、 适用范围广等优点。
在环境监测中，有些物质难以用其他方法进行测定，而比 色法能够通过特定的显色反应，高灵敏度、高选择性地进 行检测。例如，某些有机污染物与特定显色剂反应后，颜 色变化明显，可实现痕量检测。
比色分析在环境监测中的应用
样品处理简单、仪器成本低
比色法通常需要的样品处理较为简单， 有时甚至可以直接测定未处理的水样。 此外，该方法所需的仪器成本较低， 便于普及和应用。
实验操作注意事项
01
02
03
04
试剂质量保证
确保所使用的试剂质量和有效 性，避免使用过期或变质的试
剂。
实验条件控制
严格控制实验的反应温度、时 间、酸碱度等条件，以确保实 验结果的准确性和可靠性。
吸光度测定准确性
在测定吸光度值时，应确保比 色皿清洁、无划痕，以避免干
扰测定结果。
安全注意事项
了解所用化学品的物理和化学 性质，避免直接接触和吸入有
比色法和分光光度法
比色法和分光光度法 利用溶液颜色的深浅变化测定物质含量的方法称比色分析法。随着测试仪器的发展，从早期的目视比色 到分光光度法。分光光度法不仅可适用于可见光区，还可扩展到紫外和红外光区。物质对光的吸收是比 色法和分光光度法的基础，光的吸收定律 ：朗伯－比尔定律则是定量测定的依据。分光光度法是借助 分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液的吸光度，从标准曲线 上求得被测物质的浓度或含量。分光光度法与目视比色法在原理上并不完全一样。分光光度法是比较有 色溶液对某一波长光的吸收情况，目视比色法则是比较透过光的强度。例如，测定溶液中 KMnO4 的含 量时，分光光度法测量的是 KMnO4 溶液对黄绿色光的吸收情况，目视比色法则是比较 KMnO4 溶液透 过红紫色光的强度。在分光光度法中，因入射光是纯度较高的单色光，故使偏离朗伯-比尔定律的情况大 为减少，标准曲线直线部分的范围更大，分析结果的准确度较高。因可任意选取某种波长的单色光，故 利用吸光度的加和性，可同时测定溶液中两种或两种以上的组分。由于入射光的波长范围扩大了，许多 无色物质，只要它们在紫外或红外光区域内有吸收峰，都可以用分光光度法进行测定。 比色法和分光光度法的特点 ： a 灵敏度高 常用来测试物质含量在 1%～10－3%的微量组分，甚至可测定 10－4%～10－5%的痕量组 分。 b 准确度高 比色法的相对误差是 5%～10%，分光光，完全可以满足微量组分测定的准确要求。但对常量组分，其准确度比重量法和滴定法要低。 c 操作简便、快速 由于新的灵敏度高、选择性好的显色剂和掩蔽剂的出现，常可不经分离而直接进行 比色或分光光度法测定。 d 应用广泛 几乎所有的无机离子都可直接或间接的用比色或分光光度法测定。
分光光度法 在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与众不同波长相对应 的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利 用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色 物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。它们与比 色法一样，都以 Beer-Lambert 定律为基础。 上述的紫外光区与可见光区是常用的。但分光光度法的应 用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。 比色法 以可见光作光源，比较溶液颜色深浅度以测定所含有色物质浓度的方法。 以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方 法。比色法作为一种定量分析的方法，开始于 19 世纪 30～40 年代。比色分析对显色反应的基本要求是： 反应应具有较高的灵敏度和选择性，反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定，它和显色剂的颜色差 别较大。选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件，是比色分析的关键。 常用的比色法有两种：目视比色法和光电比色法，两种方法都是以朗伯-比尔定律(A＝εbc)为基础。常用 的目视比色法是标准系列法，即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中，先按分析步骤 显色，配成颜色逐渐递变的标准色阶。试样溶液也在完全相同条件下显色，和标准色阶作比较，目视找 出色泽最相近的那一份标准，由其中所含标准溶液的量，计算确定试样中待测组分的含量。 光电比色法是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度，将吸光度对浓度作图，绘制工作曲线，然 后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。与目视比色法相比，光电比色法消除了 主观误差，提高了测量准确度，而且可以通过选择滤光片来消除干扰，从而提高了选择性。但光电比色 计采用钨灯光源和滤光片，只适用于可见光谱区和只能 得到一定波长范围的复合光 ， 而不是单色光 束，还有其他一些局限，使它无论在测量的准确度、灵敏度和应用范围上都不如紫外-可见分光光度计。 20 世纪 30～60 年代，是比色法发展的旺盛时期，此后就逐渐为分光光度法所代替。
分光光度法 在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与众不同波长相对应 的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利 用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色 物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。它们与比 色法一样，都以 Beer-Lambert 定律为基础。 上述的紫外光区与可见光区是常用的。但分光光度法的应 用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。 比色法 以可见光作光源，比较溶液颜色深浅度以测定所含有色物质浓度的方法。 以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方 法。比色法作为一种定量分析的方法，开始于 19 世纪 30～40 年代。比色分析对显色反应的基本要求是： 反应应具有较高的灵敏度和选择性，反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定，它和显色剂的颜色差 别较大。选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件，是比色分析的关键。 常用的比色法有两种：目视比色法和光电比色法，两种方法都是以朗伯-比尔定律(A＝εbc)为基础。常用 的目视比色法是标准系列法，即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中，先按分析步骤 显色，配成颜色逐渐递变的标准色阶。试样溶液也在完全相同条件下显色，和标准色阶作比较，目视找 出色泽最相近的那一份标准，由其中所含标准溶液的量，计算确定试样中待测组分的含量。 光电比色法是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度，将吸光度对浓度作图，绘制工作曲线，然 后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。与目视比色法相比，光电比色法消除了 主观误差，提高了测量准确度，而且可以通过选择滤光片来消除干扰，从而提高了选择性。但光电比色 计采用钨灯光源和滤光片，只适用于可见光谱区和只能 得到一定波长范围的复合光 ， 而不是单色光 束，还有其他一些局限，使它无论在测量的准确度、灵敏度和应用范围上都不如紫外-可见分光光度计。 20 世纪 30～60 年代，是比色法发展的旺盛时期，此后就逐渐为分光光度法所代替。
第二十章 比色法和分光光度法
3、朗伯-比尔定律
4、透光度（透射比） 5、吸光系数（吸收系数） 6、摩尔吸收系数
书P398： 例题20-1
二、吸光度的加和性 测得溶液的吸光度等于各组分的吸光度之 和。 A总 = ∑ Ai ＝κ1 b c1 + κ2 b c2 + …… κn b cn
三、朗伯-比尔定律的偏离 1、比尔定律的局限性 2、非单色入射光引起的偏离
4、颜色的产生：物质对不同波长的光具有选
择性吸收作用而产生了不同颜色。
5、光吸收曲线 6、吸收峰：光吸收程度最大处对应的波长。
7、物质定性分析的依据：不同物质的溶液，
其最大吸收波长不同。
20.2 光吸收的基本定律
一、朗伯-比尔定 1、朗伯定律 朗伯(Lambert) 1760年阐明了光的吸收程 度和吸收层厚度的关系。 A∝b 2、比尔定律 1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度 和吸收物浓度之间也具有类似的关系。 A∝ c
一、光度分析法的特点 1、灵敏度高 2、准确度能满足微量组分测定的要求 3、操作简便快速，仪器设备简单
二、物质对光的选择性吸收
1、单色光：同一波长的光称为单色光。 2、复合光：由不同波长的光组成的光称为复
合光。如可见光。 3、互补色光：两种适当颜色的单色光按一定 强度比例混合可成为一种白光，这种两种单 色光称为互补色光。
A
λ1 A
λ2
λ
λ1
λ2
λ
Aλ1= kaλ1bCa ＋kbλ1bCb Aλ2= kaλ2bCa ＋kbλ2bCb
三、光度滴定 四、酸碱解离常数的测定 五、配合物组成的测定 1、饱和法 2、连续变化法
比色法和分光光度法
例如, 白光通过CuSO4溶液时, 溶液 颜色为蓝色。
吸收曲线: 为了精确表明溶液对不 同波长光的吸收情况, 可将不同波长 的单色光依次通过某一固定浓度的有 色溶液, 测量该溶液对各单色光的吸 收程度, 即吸光度, 以波长为横坐标, 吸光度为纵坐标作图所得曲线, 即为 吸收曲线, 或称吸收光谱。
光栅:色散元件, 利用光的衍射和干 涉原理制成。当白光通过密刻平行条 痕的光栅后, 将不同波长的光色散成 连续光谱。具有波长范围宽、色散均 匀、分辨本领高等优点。
c. 吸收池(比色皿) 用于盛装被测试液和参比溶液。 按制作材料不同分为石英吸收 池和玻璃吸收池。
d. 检测器 作用: 是将光强度信号转换为可 测电信号, 常见检测器有光电池和 光电管。 光电池: 国产581-G型光电比色 计及72型分光光度计。
与目视比色法相比, 光度法的特点: ① 灵敏度高;10-5 ~ 10-6mol/L ② 准确度较高; ③ 仪器设备较简单, 操作简便、 快速； ④ 应用广泛。
(2) 光的性质和物质的颜色 光的性质: 光是一种电磁波, 具 有波粒二象性。光的波动性可用 波长来描述, 其单位常用纳米(nm) 表示, 波长越短, 能量越高。
具有同一波长的光称为单色光,由不 同波长光组成的光称为复合光。
互补色光: 若将两种颜色的光按适当的 强度比混合可成白光, 那么这两种光称为 互补色光。
物质的颜色: 物质对光的吸收是具有选择性的。 当一束白光通过溶液时, 若溶液对各 种色光都不吸收, 则白光全部通过, 溶液呈无色透明; 若各种色光几乎全 被吸收, 则溶液呈黑色; 若溶液只吸收 某种色光, 则溶液呈透过光的颜色, 也 就是说, 溶液呈吸收光的互补色光的 颜色。
(2) 吸光系数 当b以cm, c以g/L为单位, K为吸光 系数, 用符号a表示, 单位为L/g · cm A=abc 当b以cm, c以mol/L为单位时, K为 摩尔吸光系数, 用符号ε表示, 单位 为L/ mol · cm A=εbc a a与ε的关系: M
比色分析与分光光度分析
▪ 将待测组分转化为有色化合物的反应叫显色反应。
▪显色反应有配位反应和氧化还原反应 。
▪ 1.灵敏度高 因为光度法一般用于测定微量组分含量， 故通常选择灵敏度高的显色反应。生成的有色化合物摩
尔吸光系数大，灵敏度高，通常 k 值达104~105，认为 灵敏度较高。
▪ 2.选择性好 即显色剂只与一种或少数几种物质反应 而显色。
2021/3/7
14
▪ 例：已知含Fe2+浓度为1.0mg·L-1的溶液，用邻二氮菲 光度法测定铁(Fe2+与邻二氮菲反应，生成橙红色配合 物)。使用厚度为2 cm的吸收池，在波长510nm处测得 吸光度A= 0.390。计算该配合物的 摩尔吸光系数。。
▪ 解：已知铁的相对原子质量为 55.85。
由棱镜和光栅等色散元件及狭缝和透镜组成。 ▪ ①入射狭缝：光源的光由此进入单色器； ▪ ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ▪ ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ▪ ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色
光聚焦至出射狭缝； ▪ ⑤出射狭缝。
2021/3/7
28
▪ c. 吸收池 ▪ 作用：用于盛放试样溶液。也叫比色皿。
▪ A = A1+A2+…+A3
2021/3/7
16
（3） 对朗伯-比尔定律的偏离
▪ 比尔定律的局限性 ▪ 非单色入射光引起的偏离 ▪ 由于溶液本身发生化学变化的原因引起的偏离
2021/3/7
17
比尔定律的局限性
▪ 通常在用分光光度法进行分析时，多采用标准工作
曲线法。即固定液层厚度、入射光的波长，测定一系 列不同浓度标准溶液的吸光度，此时A与c应成直线关 系。
第十五章比色法和分光光度法
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下 吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。 此特性可作为物质定量分析的依据。
15.2 光吸收的基本定律
一、朗伯-比尔定律
1、朗伯—比尔定律
一束平行单色光照射透明溶液时，光的一部分被吸收， 一部分透过溶液，一部分被器皿的表面反射。
Ir
Ia
It
价电 子
分子 振动
分子 振动
分子 转动
肉眼可见
单色光：只具有一种波长的光。 复合光：由两种以上波长组成的光，如白光。
白光（如日光）是复合光，是由红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫等光按适当的强度比例混合而成的，在 400nm～750nm 范围的一种复合光。
2、物质对光的选择性吸收
当光通过透明的物质时，具有某种能量的光子被 吸收，而另外能量的光子不被吸收。光子是否被物 质吸收，既决定于光子的能量，又决定于物质的内 部结构。
（组成固定） Fe3+ + SCN - → FeSCN2+、 Fe(SCN)2 + ……
（组成不固定）
4、有色物稳定性高，其它离子干扰才小。如三 磺基水杨酸铁的Kf =1042 , F- 、H3PO4 对它 无干扰。
5、显色过程易于控制，而且有色化合物与显 色剂之间的颜色差别应尽可能大。
| m M a R xm R ax|60nm
κ与温度、波长及吸收物质本身的性质有关，与 吸收物质浓度无关。
分光光度的灵敏度
κ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。 κ>105：超高灵敏； κ=(6～10）×104 ：高灵敏； κ< 2×104 ：不灵敏。
桑德尔(Sandell)灵敏度(灵敏度指数)用S来表示。
光度分析法
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。
A 光吸收曲线：
500
525
560
λ
(nm)
λmax =525nm
KMnO4溶液的吸收曲线
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 减弱dI，则： -dI∝Idb －dI=k1 Idb
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 K440 Cr Cr Mn Mn K540 K440 K540 (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：
It
I
dI I
k3dc
0
c
I0
I0
ln II0t k3c
第十五章 比色法和分光光度法
分析：
A A bc bc 4
0.50 0.5 3.0103 / 125 1
4.2 10 ( L mol
cm )
1
例：有一Fe3+ 标准溶液，浓度为6μg· L-1，测得吸 光度A为0.304。另一含Fe3+ 的有色溶液，在同一 条件下测得吸光度 A为0.510，求试样中的含铁量 (mg· L-1)。 分析：
12.1.2 物质对光的选择性吸收
2 物质的颜色与光吸收
1) 固体物质：当白光照射到物质上时，物质对于不同波长 的光线吸收、透过、反射、折射的程度不同而使物质呈现 出不同的颜色。
(1)全吸收，物质呈现黑色； (2)全反射，物质呈现白色； (3)吸收程度差不多，物质呈现灰色；
(4)选择性地吸收某些波长的光， 由它所反射或透过光 的颜色来决定物质的颜色。从互补色中找；
2 读数误差 仪器测量误差有很多，如光强不稳，光不纯，光电池不 灵敏，比色皿、标尺的精度不够，及读数不准等。对于一台 给定的仪器来说，前面一些因素都已经确定，只有读数是可 变的，所以读数误差是衡量准确度的主要因素。 由于T是均匀刻度，△T是一定的, A＝－lgT，A不均匀， △ A 不一定，而测量浓度的误差 是由 决定的。
红
白 青
橙 黄 绿
互补色:如果把适当颜色的两种单色光 按一定的强度比例混合,也可以得道多 助白光,这两种单色光叫做互补色光.
12.1.2 物质对光的选择性吸收
1 物质对光产生选择性吸收的原因 如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗处， 则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光有着 密切的关系，一种物质呈现何种颜色，是与光的组成 和物质本身的结构有关的。 物质对光的吸收并不是随意的。物质的结构不同具有 不同的能级，只有光量子的能量与物质的能量相吻合时 才吸收这种能量（波长）的光，物质吸收一定波长的光 就显示出他的互补色。
比色分析和紫外可见分光光度法的区别
近紫外 200~400nm 中红外 2500~50000nm 无线电 1~1000nm
本章内容涉及到的光谱区域为近紫外和 可见光。
光的粒子性是指光是一粒一粒不连续的，具有பைடு நூலகம்
一定能量的粒子即光子构成的。光子的能量（E）与
光的频率ν成正比，而与波长成反比，即：
E=hν=h（C/λ）
式中：h —— 普朗克（Planck）常数，数值为 6.6262×10-34J•S
1.145
K K1 K2 K3 K4 1.255 1.180 1.180 1.145 1.190
第二章 比色分析和紫外可见分光光度法
第一节 比色分析和分光光度法的定义及特点 第二节 物质对光的选择性吸收 第三节 朗伯-比耳定律 第四节 分析仪器 第五节 紫外吸收光谱 第六节 影响分光光度法分析的因素 第七节 紫外可见分光光度法的应用 第八节 对分光光度法分析方法的评价
第一节 比色分析和分光光度法的定义及特点
第三节 朗伯-比耳定律
一、朗伯、比耳定律 1、透光率、吸光度 溶液吸收光的程度与溶液的性质、浓度、入射光
的强度、波长以及溶液液层厚度等因素有关。 一束平行光（单色光）通过溶液（或固体、气体）
时，一部分光被溶液反射，一部分光被溶液吸收，一 部 为I分a，光透透过过光溶强液度，为如It果，入反射射光光强强度度为为IIr0，，那吸么收，光强度
被测溶液的浓度越大，颜色越深。
4、比色方法
（1）目视比色法； （2）光电比色法。
5、显色反应
（1）定义： 进行比色分析时，通常需要加入适当的试
剂，使待测物质与试剂反应生成便于比色测定
的有色物质，此反应称为显色反应，所加入的 试剂称显色剂。
分析比较目视比色法和分光光度法
分析比较目视比色法和分光光度法目视比色法和分光光度法都是常见的实验室酸碱测定方法之一，它们具有易操作、灵敏度高、设备简单等特点，因此普遍应用于药物和食品分析领域。
两种方法各有特点及使用区别，本文将分析比较这两种方法的不同点，为两种方法的运用提供参考。
首先，来自于二者的原理：目视比色法基于酸碱指示剂的色谱变化来合成检测酸碱度。
大多数指示剂在某一范围酸碱度值内变化色谱来表示酸碱度，由此可更直观地检测溶液的酸碱程度。
而分光光度法是认为根据不同浓度环境下有机物的光谱吸收特性，针对影响酸碱度溶液的组分，把其选定最佳紫外光谱吸收波数，结合特定的酸碱指示剂检测溶液的PH 值。
因此可以认为，目视比色法的原理是根据酸碱指出剂色谱的变化，而分光光度法是借助特定指示剂测量溶液的吸光度以及紫外吸收特性。
其次，从实际操作上来看，有些明显的区别。
使用目视比色法时，首先需要准备一些酸碱指示剂悬浮液，然后在标准玻璃比色杯内量取被检测溶液，并加入适量的指示剂，当被检测溶液与指示剂混合时，即可出现典型的比色条带，通过比较比色条带的色彩深浅，即可间接的推测出溶液的酸碱度范围。
而使用分光光度法时，首先需将酸碱指示剂浓度稳定后，再添加相应溶液，通过溶液中有机物紫外吸收比对着色体紫外吸收光谱特征，然后通过取舍紫外吸收光谱仪湿润以及滨值，来计算溶液的酸碱度。
最后，在结果稳定性方面，基于以上介绍可得知，目视比色法更加依赖于操作者的经验以及眼力，若不加以严格控制，操作者看到的酸碱度或会有较大的偏差，因此对结果的稳定性比较差。
而分光光度法更加严谨，结果准确稳定，而且分析速度很快，更适用于批量测定。
综上所述，目视比色法和分光光度法的原理基础不同，在操作上也有较大的差异，两者属于不同的测定技术，各有优势，在不同的场合会选择不同的分析方法使用，根据检测条件确定对应的检测方法，确保最终结果的精准可靠性。
比色分析和分光光度法
②仪器 EBC色度计（或使用同等分析效果的仪器）： 具有2EBC～27EBC单位的目视色度盘或自动数据处理与显示 装置。
气相色谱分析
③试剂和溶液 哈同（Hartong）基准溶液：称取重 铬 酸 钾 （ K2Cr2O7）0.100g 和 亚 硝 酰 铁 氰 化 钠 （ Na2[Fe （CN）3NO]·2H2O）3.500g，用水溶解并定容至1000mL， 贮存于棕色瓶中，于暗处放置24h后使用。
气相色谱分析
溶液颜色 黄色 黄 桔红 红 紫 青紫 蓝 绿蓝 蓝绿
表5-1 溶液颜色与滤光片互补关系
滤光片的颜色
滤光片能通过的波长（nm）
青紫
400～435
蓝
435～480
绿蓝
480～490
蓝绿
490～500
绿
500～560
黄绿
560～580
黄
580～595
桔红
590～610
红
610～750
气相色谱分析
在一定条件下物质的吸收强度与其浓度成正比关系， 这是物质进行定量分析的依据。在各种物质的分子吸收光 谱中吸收峰的波长位置、吸收峰的相对强度以及吸收峰的 形状（峰宽）是对物质进行定性与结构分析的依据。
气相色谱分析
2．仪器及使用方法 （1）581-G型光电比色计 581-G型光电比色计光学 系统如图5-1所示。
（2）标准曲线法 此法适合于成批试样的分析。首先 配制一系列不同浓度的标准溶液，分别测定其吸光度，以 浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准工作曲线。 样品也经过同样的处理，在和标准溶液相同的条件下测吸 光度。根据样品的吸光度在标准工作曲线上查出相应的浓 度。
气相色谱分析
三、应用实例
气相色谱分析
③试剂和溶液 哈同（Hartong）基准溶液：称取重 铬 酸 钾 （ K2Cr2O7）0.100g 和 亚 硝 酰 铁 氰 化 钠 （ Na2[Fe （CN）3NO]·2H2O）3.500g，用水溶解并定容至1000mL， 贮存于棕色瓶中，于暗处放置24h后使用。
气相色谱分析
溶液颜色 黄色 黄 桔红 红 紫 青紫 蓝 绿蓝 蓝绿
表5-1 溶液颜色与滤光片互补关系
滤光片的颜色
滤光片能通过的波长（nm）
青紫
400～435
蓝
435～480
绿蓝
480～490
蓝绿
490～500
绿
500～560
黄绿
560～580
黄
580～595
桔红
590～610
红
610～750
气相色谱分析
在一定条件下物质的吸收强度与其浓度成正比关系， 这是物质进行定量分析的依据。在各种物质的分子吸收光 谱中吸收峰的波长位置、吸收峰的相对强度以及吸收峰的 形状（峰宽）是对物质进行定性与结构分析的依据。
气相色谱分析
2．仪器及使用方法 （1）581-G型光电比色计 581-G型光电比色计光学 系统如图5-1所示。
（2）标准曲线法 此法适合于成批试样的分析。首先 配制一系列不同浓度的标准溶液，分别测定其吸光度，以 浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准工作曲线。 样品也经过同样的处理，在和标准溶液相同的条件下测吸 光度。根据样品的吸光度在标准工作曲线上查出相应的浓 度。
气相色谱分析
三、应用实例
比色及吸光光度法
比色及吸光光度法教学目的：1、掌握比色分析法的特点、方法原理，应用范围和一些专业术语。
2、明确溶液颜色与光吸收的关系。
3、掌握朗伯-比耳定律的物理意义及其应用。
教学重点：朗伯-比耳定律教学内容：第一节概述一、比色分析法比色分析法：利用比较溶液颜色深浅的方法来确定溶液中有色物质的含量。
有色物质溶液颜色越深，浓度越大；颜色越浅，浓度越小。
二、比色分析法测定步骤①选择适当显色剂，使被测组分转变成有色物质，称为显色阶段。
测定无色溶液时要进行显色阶段。
②选择最佳条件测定溶液的深浅度，称为比色阶段。
三、发展过程：目视比色法→光电比色法→分光光度计（吸光光度法）四、比色与分光光度法的特点比色和分光光度法主要用于测定微量组分。
1、灵敏度高：测定试样中微量组分（1～0.001%）常用方法，甚至可测定10-4 ~ 10-5%的痕量组分。
2、准确度高：一般比色法相对误差为5～10%，分光光度法为2～5%，其准确度虽比重量法和滴定法低，但对微量组分的测定已完全满足要求。
如采用精密分光度计，误差将减少至1～2%。
3、应用广泛：几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用比色法和分光光度法进行测定。
4、操作简便、快速，仪器设备也不复杂。
例如：试样中含Cu量为0.001%，即在100mg试样中含Cu 0.001mg，用比色法可以测出。
如用碘量法进行滴定分析测定：设Na2S2O3溶液浓度为0.05mol/L，消耗体积为V（mL），则：0.001/63.55 = 0.05·VV = 0.0003（mL）所需Na2S2O3标准溶液0.0003mL，无法用化学分析法来测定，但比色和吸光光度法完全可以准确的测定其含量。
第二节光的基本性质：光具有两象性：波动性和粒子性1、波动性：入ν = c入：波长（nm）ν：频率（Hz）c：速度（3×1010 cm/s）例如：光的反射、折射、衍射、偏振、干涉等现象。
2、粒子性：E = h νE：光量子能量h：常数（普朗克常数=6.6256×10-34 J·s）ν：频率不同波长（或频率）的光，其能量不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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）颜色片
比色皿
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：
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？
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。
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
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。
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
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
∴ 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
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
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
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。
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
A
Cr Mn 440
K CCr K CMn
Cr 440 Mn 440
A
Cr Mn 540
K CCr K CMn
Cr 540 Mn 540
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？