第十章 吸光光度法 10.3
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第10章 吸光光度法
产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。
光电管 光电倍增管 光二极管阵列
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10.2.2 吸收光谱
A~l作图得
吸收曲线 (吸收光谱)
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•
最大吸收波长 lmax= 525nm。 吸收曲线是一种特征曲线
•
•
在最大吸收波长附近，吸光度测量的灵敏度最高
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1 S bc M 10 6 ( g / cm 2 ) 1000
将（1）式代（2）中得：
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S = M/ε
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摩尔吸光系数ε的讨论
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长
等条件一定时，ε仅与： 扣除非待测组分的吸收
A （样） = A （待测吸光物质） + A （干扰）+ A （池） A （参比） = A （干扰）+ A （池）
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以显色反应为例进行讨论 若欲测 M-R 的吸收 试液 无吸收 基质吸收 无吸收 基质吸收 显色剂 无吸收 无吸收 吸收 吸收 lmax 溶剂 光 学 透 明
该物质的灵敏度越高。ε>105：超高灵敏；
ε=(6～10）×104 ：高灵敏； ε<2×104
：不灵敏。 （6）ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶 液在某一波长下的吸光度。
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例：氯磺酚S测定钢中的铌 50ml容量瓶中有Nb30μg，用2cm比色池，在 650nm测定光吸收，A＝0.43,求S. (Nb原子量92.91)。
COOH HO CH3 Cl C Cl SO3H COOH O CH3
吸光光度法
单色器 作用:产生单色光 常用的单色器：棱镜和光栅 样品池（比色皿） 厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, 5…cm 材质：玻璃比色皿－－可见光区 石英比色皿－－可见、紫外光区
检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器： 光电管 光电倍增管 光二极管阵列
光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧 化铯为红敏，适用625－1000nm波长；阴极 表面涂锑和铯为紫敏，适用200－625nm波长
T－透光率（透射比）（Transmittance）
T=
A 吸光度
It I0
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT
I I-dI I0
朗伯定律(1760)
It
s
b dx
A=lg(I0/It)=k1b
比尔定律(1852)
A=lg(I0/It)=k2c
A=lg(I0/It)=kbc
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
光吸收曲线
有色溶液对各种波长的光的吸收情 况，常用光吸收曲线来描述。将不 同波长λ的单色光依次通过一定的 有色溶液，分别测出对各种波长光 的吸收程度（即吸光度，用字母A 表示）。以波长λ为横坐标，吸光 度为纵坐标作图，所得的曲线称为 吸收曲线或吸收光谱曲线。
准确度高
依据化学反应, 使用玻璃仪器
仪器分析：微量组分(<1%), Er 1%～5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
吸光光度分析法是以物质对光的选择 性吸收为基础的分析方法。根据物质 所吸收光的波长范围不同，吸光光度 分析法又有紫外、可见及红外分光光 度法。本章重点讨论可见光光度法 （又称分光光度法，简称光度法）。
第十章 吸光光度法S
2、化学因素——溶液本身的化学反应引起的 偏离
溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新化 合物或互变异构等化学变化而改变其浓度，因而 导致偏离朗伯—比尔定律。 A 解离：大部分有机酸碱的酸式、碱式对光有不同 的吸收性质，溶液的酸度不同，酸 ( 碱 ) 解离程度 不同，导致酸式与碱式的比例改变，使溶液的吸 光度发生改变。 B 络合：显色剂与金属离子生成的是多级络合物， 且各级络合物对光的吸收性质不同，例如在Fe(Ⅲ) 与 SCN- 的 络 合 物 中 ， Fe(SCN)3 颜 色 最 深 ， Fe(SCN)2+ 颜色最浅，故 SCN- 浓度越大，溶液颜 色越深，即吸光度越大。
2、K的讨论 Ⅰ吸收系数a 当浓度c用g· L-1，液层厚度b用cm为单位 表示，则K用另一符号a来表示。 a称为 吸收系数，单位为 L· g-l· cm-1，它表示质 量浓度为l g· L-1，液层厚度为lcm时溶液 的吸光度。
A abc
Ⅱ摩尔吸收系数molar absorptivity 当浓度c用mol· L-1，液层厚度b用cm为单位 表示，则 K 用另一符号 κ 来表示。 κ 称为摩 尔吸收系数，单位为 L· mol-l· cm-1 ，它表示 物质的量浓度为l mol· L-1，液层厚度为lcm 时溶液的吸光度。最大吸收处的摩尔吸收 系数κmax
光谱名称 x射 线 远紫外光 近紫外光 可 见光 近红外光 中红外光 远红外光 微 波 无线电波 波长范围 10-1~l0 nm 10~200 nm 200~400 nm 400~750 nm 0.75~2.5 μm 2.5~5.0 μm 5.0~1000 μm 0.1~100 cm 1~1000 m 表 6-1 电磁波谱范围表 跃迁类型 辐 射 源 K 和 L 层电子 x 射线管 中层电子 氢、氘、氙灯 价电子 氢、氘、氙灯 价电子 钨灯 分子振动 碳化硅热棒 分子振动 碳化硅热棒 分子转动和振动 碳化硅热棒 分子转动 电磁波发生器 分析方法 x 射线光谱法 真空紫外光度法 紫外光度法 比色及可见光度法 近红外光度法 中红外光度法 远红外光度法 微波光谱法 核磁共振光谱法
第30讲 第十章 吸光光度法
第四节
吸光光度法分析条件的选择
一、显色反应及其条件的选择 （一）显色反应和显色剂 1.显色反应 将试样中被测组分转变成有色化合物的反应。 将试样中被测组分转变成有色化合物的反应。 显色反应： 显色反应：络合反应和氧化还原反应 选择显色反应应注意的 : (1) 选择性要好 (2)灵敏度要高 (3)对比度要大 (4)有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳定 有色化合物的组成要恒定, (5)显色反应的条件要易于控制。 显色反应的条件要易于控制。
第一节 物质对光的选择性吸收
一、光的基本性质 波长、频率与速度之间的关系为： 波长、频率与速度之间的关系为： E=hν =hc/ λ 普朗克常数，其值为6 63× h：普朗克常数，其值为6.63×10-34J·s 二、物质对光的选择性吸收 1.固体物质 如果物质对各种波长的光完全吸 则呈现黑色 如果完全反射，则呈现白色 黑色； 白色； 收，则呈现黑色；如果完全反射，则呈现白色； 如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰 如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰 如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么， 色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么， 这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来 决定。 决定。
2. 桑德尔灵敏度（μg·cm-2） 桑德尔灵敏度（ 定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001 A=0.001时 定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001时， 单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低 质量。 质量。
1 6 S= × bcM ×10 1000 3 = bcM ×10 = 0.001
3．介质不均匀性引起的偏离 （二）化学因素 1．溶液浓度过高引起的偏离 当溶液浓度较高时， 当溶液浓度较高时 ， 吸光物质的分子或离子 间的平均距离减小， 间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能 力。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范 浓度增加，相互作用增强， 围内摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度之间 的线性关系被破坏。 的线性关系被破坏。 2. 化学变化所引起的偏离 溶液中吸光物质常因解离、缔合、 溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化 合物或在光照射下发生互变异构等， 合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了 平衡浓度与分析浓度之间的正比关系。 平衡浓度与分析浓度之间的正比关系。
第十章吸光光度法
722型可见分光光度计
特点：能在可见光谱区域内对物质作定性定量分析。采用光栅单色器、具有波长精度高，单色性好等优点。采用3 位LED数字显示，T.A.C直读。波长范围：330－800nm波长精确度：±2nm
752型紫外可见分光光度计
特点：采用全息闪耀光栅单色器，具有波长精度高，单色性好，杂散光低等优点。能自动切换钨卤灯和氘灯。采用3 位LED数字显示，具有T.A.C直读能。技术指标:波长范围：200－800nm稳定性：暗电流漂移0.5％(τ)3min
电磁波
波长范围
跃迁类型
分析措施
X-射线
10-1-10nm
K、L层电子
X射线光谱法
远紫外光
10-200nm
中层电子
真空紫外光度法
近紫外光
200-400nm
价电子
紫外光度法
可见光
400-750nm
比色及可见光度法
近红外光
0.75-2.5m
分子振动
红外光谱法
中红外光
2.5-50m
第一节、吸光光度法概述
原则系列法旳优点是仪器简朴，操作简便，而且可在复合光下进行测定.其缺陷是配制原则色阶比较费时，因为某些有色x
二、光电比色法与分光光度法
(一)、基本原理和特点1、原则曲线法光度法与目视法比较，其优点是:用光电池替代肉眼进行测量，消除了肉眼旳主观误差，提升了分析成果旳精确度.
第二节、吸光光度法旳基本原理
一、互补色光白光：复合光复合光 单色光 单色器单色光1 ＋ 单色光2 白光 互补色光
白 光
二、物质旳颜色和对光旳选择吸收
(1)、光吸收程度最大处旳波长，称为最大吸收波长，常用λmax表达.(2)、光吸收曲线与物质特征有关，这些特征客作为物质定性鉴定旳根据.(3)、构成量度不同旳同种物质旳溶液，在一定波优点吸光度随溶液旳构成量度增长而增大，这个特征可作为物质定量分析旳根据.
特点：能在可见光谱区域内对物质作定性定量分析。采用光栅单色器、具有波长精度高，单色性好等优点。采用3 位LED数字显示，T.A.C直读。波长范围：330－800nm波长精确度：±2nm
752型紫外可见分光光度计
特点：采用全息闪耀光栅单色器，具有波长精度高，单色性好，杂散光低等优点。能自动切换钨卤灯和氘灯。采用3 位LED数字显示，具有T.A.C直读能。技术指标:波长范围：200－800nm稳定性：暗电流漂移0.5％(τ)3min
电磁波
波长范围
跃迁类型
分析措施
X-射线
10-1-10nm
K、L层电子
X射线光谱法
远紫外光
10-200nm
中层电子
真空紫外光度法
近紫外光
200-400nm
价电子
紫外光度法
可见光
400-750nm
比色及可见光度法
近红外光
0.75-2.5m
分子振动
红外光谱法
中红外光
2.5-50m
第一节、吸光光度法概述
原则系列法旳优点是仪器简朴，操作简便，而且可在复合光下进行测定.其缺陷是配制原则色阶比较费时，因为某些有色x
二、光电比色法与分光光度法
(一)、基本原理和特点1、原则曲线法光度法与目视法比较，其优点是:用光电池替代肉眼进行测量，消除了肉眼旳主观误差，提升了分析成果旳精确度.
第二节、吸光光度法旳基本原理
一、互补色光白光：复合光复合光 单色光 单色器单色光1 ＋ 单色光2 白光 互补色光
白 光
二、物质旳颜色和对光旳选择吸收
(1)、光吸收程度最大处旳波长，称为最大吸收波长，常用λmax表达.(2)、光吸收曲线与物质特征有关，这些特征客作为物质定性鉴定旳根据.(3)、构成量度不同旳同种物质旳溶液，在一定波优点吸光度随溶液旳构成量度增长而增大，这个特征可作为物质定量分析旳根据.
第10章 吸光光度法
价电子
分子振动 分子转动
钨灯
碳化硅热棒 电磁波发生器
比色及可见光度法
红外光度法 微波光谱法 核磁共振光谱法
2. 分子吸收光谱产生原理
吸收光谱是由物质对不同波长的光具有选择性吸收 作用而产生的。 由物质的价电子能级跃迁 （能量差在1~20eV）而 产生的吸收光谱，是紫外及可见分光光度法——本章 研究内容。 由物质的分子振动能级（能量差约0.05~l eV）和 转动能级（能量差小于0.05 eV）的跃迁而产生的吸收 光谱，为红外吸收光谱法——用于分子结构的研究。 说明：物质只有对特定波长(能量)的光才能有吸收。
△T为透光率读数的绝对误差，一般为± 0.01。
Er-T 关系图： Er ≤±4%时:
T: 15%~65 %
A: 0.2~0.8
T = 36.8 %，A = 0.434 时误差最小。
10.5 示差吸光光度法
1. 示差吸光光度法的原理 (高浓度) 常规法: 以试剂空白为参比
A bCx
示差法: 以浓度为 Cs 的标准溶液为参比 (Cs＜Cx)
3. 有色溶液对光的选择性吸收
① 单色光、复合光、互补光 单色光:具有同一波长的光
复合光:包含不同波长的光 互补光: 若两种不同颜色 的单色光按一定的强 度比例混合得到白光， 这两种单色光为互补 光。 绿
蓝绿
黄
绿蓝
橙
蓝 紫
红
② 有色溶液对光的吸收
吸收黄色光
复合光
完全透过
溶液的颜色与其吸收掉光的颜色为互补色。 有色溶液呈现不同颜色的原因: 物质的电子结构不同，价电子跃迁所需能量不同， 所吸收光的波长不同，因此溶液对光的选择性吸收， 使其呈现不同颜色。
a. 选择性好
吸光度
第10章 吸光光度法
10.1 概述 10.2 吸光光度法基本原理 10.3 分光光度计 10.4 显色反应及影响因素 10.5 常用的吸光光度法
10.1 概述
吸收光谱 发射光谱 散射光谱
分子光谱
原子光谱
吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收。
10.2 吸光光度法基本原理
1 光谱产生的原因
目视比色法—比色管
光电比色法—光电比色计
光源、滤光片、比色池、硒光电池、检流计
分光光度法与分光光度计
722型分光光度计光学系统图
1.光源；2.滤光片；3,8聚光镜 4,7.狭缝；5.准直镜；6.光栅 9.比色池；10.光电管
10.4 显色反应及影响因素
1 显色反应 没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量 生成有色化合物再测定－－ 显色反应 要求： a. 选择性好 b. 灵敏度高 (ε>104) c. 化学性质稳定 d. 反应物和产物有明显的颜色差别 (l>60nm)
单色器 作用:产生单色光 常用的单色器：棱镜和光栅 样品池（比色皿） 厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, 5…cm 材质：玻璃比色皿－－可见光区 石英比色皿－－可见、紫外光区
检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器： 光电管 光电倍增管 光二极管阵列
光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧 化铯为红敏，适用625－1000nm波长；阴极 表面涂锑和铯为紫敏，适用200－625nm波长
AsO3 H2
N N HO3S OH OH H2 O3 As N N SO3H
5 影响因素 a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液）
影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变Δl
10.1 概述 10.2 吸光光度法基本原理 10.3 分光光度计 10.4 显色反应及影响因素 10.5 常用的吸光光度法
10.1 概述
吸收光谱 发射光谱 散射光谱
分子光谱
原子光谱
吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收。
10.2 吸光光度法基本原理
1 光谱产生的原因
目视比色法—比色管
光电比色法—光电比色计
光源、滤光片、比色池、硒光电池、检流计
分光光度法与分光光度计
722型分光光度计光学系统图
1.光源；2.滤光片；3,8聚光镜 4,7.狭缝；5.准直镜；6.光栅 9.比色池；10.光电管
10.4 显色反应及影响因素
1 显色反应 没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量 生成有色化合物再测定－－ 显色反应 要求： a. 选择性好 b. 灵敏度高 (ε>104) c. 化学性质稳定 d. 反应物和产物有明显的颜色差别 (l>60nm)
单色器 作用:产生单色光 常用的单色器：棱镜和光栅 样品池（比色皿） 厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, 5…cm 材质：玻璃比色皿－－可见光区 石英比色皿－－可见、紫外光区
检测器 作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器： 光电管 光电倍增管 光二极管阵列
光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧 化铯为红敏，适用625－1000nm波长；阴极 表面涂锑和铯为紫敏，适用200－625nm波长
AsO3 H2
N N HO3S OH OH H2 O3 As N N SO3H
5 影响因素 a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液）
影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变Δl
吸光光度法习题
第十章吸光光度法一、单项选择题(共25题）10.1。
1 在光度分析中，以1cm的比色皿测量透光率为T，若比色皿的厚度增加一倍，透过率为（）A、T/2B、T2C、2T D10.1.2 相同质量Fe3+和Cd2+（Mr（Fe）=55。
85，Mr（Cd)=112.4）,各用一种显色剂在同样体积溶液中显色,用分光光度法测定，前者用2cm比色皿，后者用1cm比色皿，测得吸光度相同，则两种有色络合物的摩尔吸光系数ε为（）A、基本相同B、Fe3+为Cd2+两倍C、Cd2+为Fe3+两倍D、Cd2+为Fe3+四倍10。
1.3 以下说法错误的是（)A、摩尔吸光系数ε随浓度增大而增大B、吸光度A随浓度增大而增大C、透过率T随浓度增大而增大D、透过率T随比色皿加厚而减小10。
1。
4 Ni（NH3）42+络离子为绿色溶液,其吸收最大的光的颜色为( ）A、绿色B、红色C、紫色D、黄色10。
1。
5 以下说法错误的是（)A、吸光度A与浓度C成直线关系B、透光率随浓度的增加而减少C、当透过率为“0”时吸光度为∞D、选用透过率与浓度做工作曲线准确度高10。
1。
6 分光光度计检测器直接测定是( ）A、入射光的强度B、吸收光的强度C、透过光的强度D、散射光的强度10。
1.7 某金属离子M与试剂R形成一有色络合物MR，若溶液中M的浓度为1。
0⨯10-4mol/L,用1cm比色皿于波长525nm处测得吸光度A为0。
400，此络合物在525nm处的摩尔吸光系数ε为（）A、4。
0⨯10—3 L*mol—1*cm—1B、4.0⨯103 L＊mol—1＊cm-1C、4.0⨯10-4 L*mol—1*cm—1D、4.0⨯105 L*mol—1＊cm—110.1.8 测定纯金属钴中锰时，在酸性溶液中以KIO4氧化Mn2+成MnO4-光度测定，测定试样中锰时,其参比溶液为（)A、蒸馏水B、含KIO4的试样溶液C、KIO4溶液D、不含KIO4的试样溶液10。
分析化学(第五版) 第10章 吸光光度法
第10章 吸光光度法 章
10.1 概述 10.2 吸光光度法基本原理 10.3 分光光度计 10.4 显色反应及影响因素 10.5 光度分析法的设计 10.6 吸光光度法的误差 10.7 常用的吸光光度法 10.8 吸光光度法的应用
10.1 概述 吸收光谱 发射光谱 散射光谱 分子光谱 原子光谱
吸光光度法：分子光谱分析法的一种， 吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光 度法， 度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁
e 溶剂 有机溶剂，提高灵敏度、 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率 f 干扰离子 消除办法： 消除办法： 提高酸度，加入隐蔽剂， 提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 铬天菁S测 ，氟化铵褪色，消除锆、 钴干扰) 褪色空白(铬天菁 测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰 选择适当波长
10.5 光度分析法的设计
2 物理化学因素 非均匀介质 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射， 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测 吸光度增加， 吸光度增加，导致线性关系上弯 化学反应 离解、缔合、 离解、缔合、异构等 如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H++2CrO42PAR的偶氮－醌腙式 的偶氮－ 的偶氮
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
10.3 吸光光度计
1 分光光度计的组成
读出系统 光源 单色器 样品池 检测器
常用光源
光源 氢灯 氘灯 钨灯 卤钨灯 氙灯 能斯特灯 空心阴极灯 激光光源 波长范围(nm) 185~375 185~400 320~2500 250~2000 180~1000 1000~3500 特有 特有 适用于 紫外 紫外 可见，近红外 紫外，可见，近红外 紫外、可见（荧光） 红外 原子光谱 各种谱学手段
10.1 概述 10.2 吸光光度法基本原理 10.3 分光光度计 10.4 显色反应及影响因素 10.5 光度分析法的设计 10.6 吸光光度法的误差 10.7 常用的吸光光度法 10.8 吸光光度法的应用
10.1 概述 吸收光谱 发射光谱 散射光谱 分子光谱 原子光谱
吸光光度法：分子光谱分析法的一种， 吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光 度法， 度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁
e 溶剂 有机溶剂，提高灵敏度、 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率 f 干扰离子 消除办法： 消除办法： 提高酸度，加入隐蔽剂， 提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 铬天菁S测 ，氟化铵褪色，消除锆、 钴干扰) 褪色空白(铬天菁 测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰 选择适当波长
10.5 光度分析法的设计
2 物理化学因素 非均匀介质 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射， 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测 吸光度增加， 吸光度增加，导致线性关系上弯 化学反应 离解、缔合、 离解、缔合、异构等 如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H++2CrO42PAR的偶氮－醌腙式 的偶氮－ 的偶氮
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
10.3 吸光光度计
1 分光光度计的组成
读出系统 光源 单色器 样品池 检测器
常用光源
光源 氢灯 氘灯 钨灯 卤钨灯 氙灯 能斯特灯 空心阴极灯 激光光源 波长范围(nm) 185~375 185~400 320~2500 250~2000 180~1000 1000~3500 特有 特有 适用于 紫外 紫外 可见，近红外 紫外，可见，近红外 紫外、可见（荧光） 红外 原子光谱 各种谱学手段
第10章 吸光光度
三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等
3.多元络合物：三种或三种以上组分形成的络合物
a.三元混配络合物
由一种金属离子同时与两种不同的配位体形成的三元 配合物。 例: Ti-EDTA-H2O2三元配合物的稳定性，比Ti-EDTA 和Ti-H2O2二元配合物的稳定性，分别增强约1000倍和100 倍。 b.离子缔合物 c.金属离子-络合剂-表面活性剂
10.3.2 影响显色反应的因素
1.酸度:
a.对显色剂的平衡浓度及颜色的影响； b.影响被测金属离子的存在状态； c.影响络合物的组成；
2.显色剂用量
吸光度A与显色剂用量cR的关系会出现如图所示的几种情 况。选择曲线变化平坦处。
3.显色时间：实验确定 4.显色温度：实验确定 5.溶剂
10.4
吸光光度分析及误差控制
讨论： A总 =A1 + lg2 - lg(1＋10－εbc )
(1) = 0； 即： ε1= ε 2 = ε
则： A总 ＝lg（Ｉo /Ｉt）＝ εbc
(2) ε ≠0 若 ε <0 ；即ε 2< ε
(2) 入射光平行单色且垂直照射；
(3) 吸光物质为均匀非散射体系；
(4)吸光点之间无相互，无荧光和
化学现象发生
透射比T
透过度T : 描述入射光透过溶液的程度
T = I / I0
吸光度A与透射比T 的关系:
(1) 吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。
Ｉt1 、Ｉt2分别为λ1、λ2 的透射光强度； ε1、 ε2分别为λ1、λ2的摩尔吸收系数；
因实际上只能测总吸光度A总，故 A总 = lg（Ｉ0总/Ｉt总 ) = lg[(I01 +Ｉ02)/(Ｉt1 +Ｉt2 ）] = lg[(I01 +Ｉo2)/(Ｉ01 10 -ε1bc +Ｉ02 10 -ε2bc ）] 令： ε1 - ε2 = ε ； 设： Ｉ01 =Ｉ02 A总 = lg(2I01)/Ｉt1(1 +10 - εbc ） = A 1 + lg2 - lg(1 +10 - εbc )
第十章 吸光光度法
该溶液的吸
收曲线。右 图为 K2Cr2O7和 KMnO4溶液
的吸收曲线。
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12
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。
吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax （2）不同浓度的KMnO4溶液的光吸收曲线形状
相似，其最大吸收波长不变；
不同物质吸收曲线的形状和最大吸收波长均不相
吸收某些波长的光而让未被吸收的光透射过，即溶
液呈现透射光的颜色，亦即呈现的是它吸收光的互
补光的颜色。
例如，KMnO4 溶液选择吸收了白光中的绿色光
，与绿色光互补的紫色光因未被吸收而透过溶液，
所以KMnO4溶液呈现紫色。
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当依次将各种波长的单色光通过某一有色溶液，测量每一 波长下有色溶液对该波长光的吸收程度（吸光度A），然后以波 长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条曲线，称为
1．方法原理 吸光光度法是借助分光光度计测定溶液的吸光度 ，根据朗伯－比耳定律确定物质溶液的浓度的方法。 常用的测定方法有比较法和标准曲线法。
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26
2. 测定方法 a. 比较法 比较法是先配制与被测试液浓度cx相近的标准溶液cs， 在相同条件下显色后，测其相应的吸光度，分别为As和Ax， 根据朗伯—比耳定律：
碳化硅热棒
碳化硅热棒 碳化硅热棒 电磁波发生器
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6
可见光是指眼睛能够感觉到的那一小段光，是电 磁波中一个很小的波段（400 ~ 750nm）。 日常所见的日光、白炽光，都是由红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫七种不同波长的光所组成的复合光。
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7
由不同波长的光组成的光称为复合光。 单色光其实只是一种理想的“单色”，实际上常 含有少量其他波长的色光。各种单色光之间并无严格 的界限。 例如黄色与绿色之间就有各种不同色调的黄绿色 。不仅七种单色光可以混合成白光，两种适当颜色的 单色光按一定强度比例混合也可得到白光。这两种单 色光称为互补色。
吸光光度法
如测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长入 为横坐标，吸光度A为纵坐标作图可得一条曲线。即光吸 收曲线或吸收光谱曲线。 比色和分光度法以主要应用于测定试样中微量组分的含量， 它们的特点。 1、灵敏度高。测定试样中1-1C-3%的微量组分。 低至10-4—10-5%的痕量组分。 2、准确度较高。比色法相对误差5—10%，分光光度法 2—5%。对于常量组分的测定，其准确度虽比重法和滴定 法低，但对于微量组分的测定，已能满足要求。 3、应用广泛：几乎所有无机离子和许多有机化合物都可 以直接或间接地用比色，分光光度法测定。 4、操作简便、快速、仪器设备也不复杂。
溶液本身的化学和物理因素引起的偏离（向上吸光轴偏） A==K1[n/(n2+2）]b ， n为溶液折光指数。 当被测物质是胶体溶液、乳浊液或是悬浮物质是，入射光通 过溶液后，除一部分被试液吸收外，还有一部分因散射现象 而损失，使透光率减小，因而实测吸光度增加，导致误差。 2、由于溶液中的化学反应引起偏离 溶液中吸光物质常因离解、 聚合、形成新化合物或互变异构 化学变化而改变其浓度，使溶液的吸光度不与被测物质的总 浓度成正比，因而引起偏离朗伯—比耳定律. *一般认为比耳定律仅适于稀溶液。
Io1==Ia+It+Ir
在吸光光度法中，通过将试样和空白溶液分别放入同样 长度及厚度的吸收池中然后让强度为I01的单色光分别通过 这两个吸收池，再测量其透过光的强度。此时反射光强度 基本上是不变的。但其影响可以互相抵消，故上式简化为：
透过光强度It与入射强度Io之比称为透光率或透光度用T表示。
波动性：指光按波动形式传播，eg光的折射、 衍射、偏振、干涉 光的波长λ 频率ν与速度c关系。 λ·ν=c cm HZ 2.9979×1010cm/s(Vaccum) 粒子性：光电效应就明显地表现其粒子性。 光是由“光微粒子”（光子）所组成。 E=h ν =hc/λ h：普朗克常数6.6256×10-27erg· s ∴不同波长（或频率）的光，其能量不同， 短波的能量大，长波的能量小。
分析化学 第10章 吸光光度法
E分子=E电子+E振动+E转动
.12.
分子内部三种不同运动涉及三种跃迁能级 三种能级跃迁所需能量大小的顺序为 △E电子＞△E振动＞ △E转动
所以需要不同能量（波长）的电磁辐射使它们跃迁， 即在不同的光学区出现吸收谱带： △E电子（1～20eV）对应的是紫外及可见光谱； △E振动（0.05～1eV）对应的红外光谱 △E转动（0.005～0.05eV）
吸收黄色光
.9.
当用频率为 v 电磁辐射照射分子，若电磁辐射的 能量 hv 恰好等于该分子的较高能级与较低能级能量 差△E时，在微观上出现分子由较低能级跃迁到较高 能级；在宏观上则体现在透射光的强度变弱。 物质对光的吸收
h S3 S2 E3 E2
S1
S0
E1
E0
h E 2 E 0
物质对光的吸收满足Plank 条件
吸 光 定 律 A 吸 收 光 谱 C A 或
三 维 谱 图
A max C
17
定性分析与定量分析的基础
定性分析基础 物质对光的选择吸收
max ( A) max ( B)
A
B
A
定量分析基础 在一定的实验条 件下，物质对光 的吸收与物质的 浓度成正比。
A
增 大
C
18
10.1.3 光吸收的基本定律
波长范围( ,nm) 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750
8
10.1.2 吸收光谱产生的原理 1) 物质对光的选择性吸收
物质的颜色与光的关系 光谱示意 完全吸收 复合光 表观现象示意
完全透过
第10章 吸光光度法
普朗克方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起。
E h c h
h －普朗克(Planck)常数 6.63×10-34J·s
c －真空中光速 2.99792458×108m/s~3.0 ×108m/s
－波长，单位：m,cm,mm, m,nm,Å
1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1Å=10-10m
用不同波长的单色光照射溶液，测其吸光度，以A对λ作
图，得吸收曲线，即吸收光谱。
10
第
不同物质吸收曲线的形状，λmax位置不同。
章
——定性分析
吸 光
最大吸收波长（λmax）—吸光度A最大处对应的波长。
光
度
法
第
10
章
同一物质在同一波长下吸光度A随着浓度的增
吸
大而增大 。
光
光
——定量分析
度
法
❖ 物质的分子结构与吸收光谱的关系
E
E2
E1
h
hc
不同物质分子因结
构不同而能级不同，故
各能级间的能级差也不
相同，因而选择吸收的
性质反映了分子内部结
第
构的差异。
章 吸 光 光 度 法
10
10.1.3 光吸收的基本定律—朗伯-比尔定律
入射光
I0
It
透射光
b
透射比（透光度） T It I0
第
吸光度
A lg I0 lg 1 lg T
章
② 吸光物质为均匀非散射体系；
吸 光
③ 吸光质点之间无相互作用（稀溶液） ；
光 度
④ 辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程。
分析化学第10章-吸光光度法
电磁辐射波谱图
• 能 谱：波长很短(小于10nm)、能量大于102eV(如γ射线和X射线) 的电磁波谱，粒子性比较明显，称为能谱。——能谱分析法。 • 波 谱：波长大于1mm、能量小于10-3eV(如微波和无线电波)的电 磁波谱，波动性比较明显，称为波谱。——波谱分析法。 • 光学光谱：波长及能量介于以上两者之间的电磁波谱，通常借助 于光学仪器获得，称为光学光谱。——光谱分析法。 • 复合光：物质发出的光，是包含多种频率成分的光。 • 单色光：光谱分析中，常常采用一定的方法获得只包含一种频率 成分的光(单色光)来作为分析手段。 • 单色性：单色光的单色性通常用光谱线的宽度(或半宽度)表示。
波长范围/nm
400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-700
物质颜色和吸收光颜色的关系
(2) 物质对光的选择性吸收(CuSO4溶液为何只吸收黄色光?)
当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的分子、 原子或离子与光子发生 “碰撞”，光子的能量就转移到分子、 原子上，使这些粒子由最低能态（基态）跃迁到较高能态 （激发态）： M + hυ → M* 这个作用叫物质对光的吸收。 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级，仅当照射光
分子光谱——气态或溶液中的分子---电子能级、振动能级和转动 能级跃迁 --- 发射或吸收的是一定频率范围的电磁辐 射组成的带状光谱。 分子光谱有三个层次： 转动光谱－反映分子纯转动能级跃迁引起的转动能量的变化。 分子转动能量小于 0.05 eV ，相当于远红外光的能 量，在远红外波段。 振动光谱－反映分子纯振动能级跃迁引起的转动能量的变化。分 子振动能量为0.05-1.0 eV，位于中红外波段。 电子光谱－反映分子纯电子能级跃迁引起的转动能量的变化。分 子转动能量小于 1.0-20 eV ，位于可见或紫外光波段。 固体光谱——炽热的固体物质及复杂分子受激后---发射出波长范 围相当广阔的连续光谱。
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分光光度计
7
分光光度计
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752紫外可见分光光度计
紫外-可见分光光度计UV-2450/2550
9
（1）光源
要求：足够的发光强度，各波段光强分布均匀、稳定，能在较宽的光谱 区内提供连续辐射。
可见区，用白炽灯光源。钨丝灯（6－12v）360－800nm 碘钨灯320－2500nm
（2）单色器
用来将光源发出的连续光谱分解为单色光 棱镜（光的折射原理）玻璃、石英
15
小结 一、公式
E h
hc
A= κ bc
I0 A lg lg T It S M k
二、光的色散与互补色光
16
同学们好！
上课了！大家安静！
1
10.3 光度分析的方法和仪器
1、目视比色法
定义：肉眼比较溶液颜色以确定物 质 含量 方法原理（右图） 优点：仪器简单，操作简便，灵敏度 高 缺点：准确度不高，标准系列不能久 存
标准系列
未知样品
2、吸光光度法
利用光电效应，测量透过光的强度， 以测定物质含量的方法 方法原理（下页图示）
双光束分光光度计 Jasco-UV/VIS UV-2450/2550 760CRT 单波长单光束分光光度计
0.575
光源
单色器
检测器
显示
吸收池
4
单波长双光束分光光度计
光束分裂器
光源 单色器
比值
吸收池
检测器
显示
分光光度计的基本部件：光源、单色器、吸收池、检测器、显示器
5
光源
单色器
样品室
检测器
显示
6
光栅（光的衍射和干涉原理）分辨率高，波长范围宽
滤光片（80年代，581－G光电比色计）
（3）吸收池（拿毛面）
玻璃－可见区；石英－紫外区
（4）检测器：将透过光转化为电信号进行测量
光电管、光电倍增管、硒光电池（72型、581-G）
（5）合光分解成单色光并可从中选出一
2
0.575
光源
单色器
吸收池
检测器
显示器
特点：①准确度较高 ②利用吸光度的加和性进行多组分同时测 定 ③测定范围广（可见、紫外） 3、分光光度计及其基本部件
分光光度计 测物质含量 紫外分光光度计 按波长分
红外分光光度计 －用于结构分析
3
可见分光光度计
按光束分
单光束分光光度计 722、721、723、752
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4. 检测系统
将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。
要求：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检测器上的光强度成正比。 (1)光电管
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(2)光电二极管阵列
光照射
电容器 充电
再次充电 测量周期
电容器 放电
电容器再次充电的电量与每个二 极管检测到的光子数目成正比， 而光子数又与光强成正比。通过 测量整个波长范围内光强的变化 就可得到吸收光谱。
任意波长单色光的光学系统。
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
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光栅
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3. 样品室
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 收池主要有石英池和玻 璃池两种。在紫外区须 采用石英池，可见区一 般用玻璃池。