24 分光光度分析法

应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪 色；有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时 间后才稳定。 通过实验确定。
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显色时间为15min
稳定时间 45min
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二、干扰的消除
1.加入掩蔽剂
选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应； 掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待 测组分的测定。
溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形 成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影 响吸光度。 措施：控制显色反应条件。
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§3
显色反应和测量条件的选择
一、显色反应及显色条件的选择
显色剂：把被测组分转变成有色化合物的试剂。
显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反应。
1、对显色反应的要求
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｜｜很小时，则可近似认为是单色光。为克服非 单色光引起的偏离：
首先应选择比较好的单色器。
此外还应将入射光波长选定在待测物质的最大吸收 波长且吸收曲线较平坦处。
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2.化学性因素 ①、浓度的影响 朗伯-比耳定律假定：所有的吸光质点之间不发生相互 作用，实验证明，这种假定只有在稀溶液时才基本符 合。 当溶液浓度c >12mol· L-1时，吸光质点间可能发生缔 合等相互作用，直接影响了对光的吸收。朗伯-比耳定 律只适用于稀溶液。 ②、由于化学反应引起的偏离
⑴、选择性要好，显色剂不与共存干扰离子显色。
⑵、灵敏度足够高，生成物要有较大的摩尔吸光系数。
⑶、有色化合物组成恒定、性质稳定，重现性好。
⑷、显色剂与显色化合物的颜色差别大。即对比度大。

MR max

R max
60 nm
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2、显色条件的选择
条件试验的简单方法
变动某实验条件，固定其余条件， 测定一系列吸光度值，绘制吸光度—某 实验条件的曲线，根据曲线确定某实验 条件的适宜值或适宜范围。
R
显色剂用量范围为ca~cb
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⑵.溶液的pH值 ① 影响金属离子的存在状态，酸度低时会水解或沉淀。 ② 影响显色剂的浓度和颜色，很多显色剂为有机弱酸。 ③ 影响配合物的组成,配合物逐级配位，酸度不同， 配位比不同。 由实验确定。
方法：在相同实验条件下，分别测定不同pH值条 件下显色溶液的吸光度。 横坐标 pH1 pH2 pH3
0.8 0.6 0.4 0.2 0
A
正 偏 离 * 负 偏 离
0
1
2
3
4
Байду номын сангаас
mg/mL
工作曲线
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引起这种偏离的因素（两大类）： 一类是物理性因素，即仪器的非理想引起的； 另一类是化学性因素。
1.物理性因素
朗伯-比耳定律的前提条件是入射光为单色光。分 光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导 致对朗伯-比耳定律的偏离。 非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯 -比耳定律的偏离。
第十二章 分光光度法
§1 概 述 §2 光吸收的基本定律
§3 分光光度计简介
§4 分光光度法的建立 §5 分光光度法的应用
§1 概 述
一、分光光度法的特点 二、物质对光的选择性吸收
三、光吸收曲线
2
§1
概
述
分光光度法：在光谱分析中，依据物质对光的选 择性吸收而建立起来的分析方法称为分光光度法。 主要有: 红外分光光度：分子振动光谱，吸收光波长范围 2.51000m，主要用于有机化合物结构鉴定。
吸光系数 a(L· g-1· cm-1) 相当于浓度为 1g· L-1 ， 液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。 (2)、摩尔吸光系数
A＝ K b c 当 b: cm, c:mol/L, K: L/molcm → ε: 吸光系数 A＝εb c
摩尔吸光系数 ε(L· mol-1· cm-1)在数值上等于 吸光物质浓度为 1mol· L-1 、液层厚度为 1cm 时 该溶液在某一波长下的吸光度。
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溶液中吸光物质的浓度常因解离等化学反 应而改变，若不考虑这种情况，以被测物质的总 浓度代替平衡浓度计算，所得的为表观摩尔吸收 系数。
ε>105：超高灵敏； ε=(6～10）×104 ：高灵敏； ε=(2～6）×104 ：中等灵敏； ε<2×104：不灵敏。
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4、工作曲线的绘制与应用
A—纵坐标 c—横坐标
二、偏离朗伯—比耳定律的原因
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§2
光吸收的基本定律
一、朗伯-比耳定律
1、透光率、吸光度
入射光——I0 吸收光——Ia 透射光——It 反射光——Ir
I0 = Ia + It + Ir
透光率（ T ）：描述入射光透过溶液的程度。 T = It / I0
吸光度（ A ）：描述溶液对光的吸收程度。 A＝lg(I0/It) 吸光度A 与透光度T 的关系: A ＝ －lg T
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朗伯-比耳定律的物理意义
当平行单色光通过单一均匀的、非 散射的吸光物质溶液时,溶液的吸光度 与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。
吸光度A具有加合性： A总= A1+ A2 A1、A2分别为两种吸光物质的吸光度。
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3、吸光系数、摩尔吸光系数 (1)、吸光系数
A＝K b c 当 b: cm, c: g/L, K: L/gcm →a :吸光系数 A＝a b c
4
二、物质对光的选择性吸收 1、物质的颜色
可见光：波长在400~750nm范围内的光为可见光。 红（620~750）、橙（590~620）、黄（560~590） 绿（500~560）、青（480~500）、蓝（430~580） 紫（400~430）。
单色光：具有一种波长的光。
复合光：由几种单色光混合而成的光。 白光：由红、橙、黄‥‥‥七种颜色的光按一定的强度 比例混合而成。 互补色光：如果把两种适当颜色的光按一定的强度比例 混合也可以得到白光，那么这两种光为互补色光。
A1 A2 A3 纵坐标
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A 酸度范围为pH 2~10
pH
选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦 区所对应的pH范围。
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⑶. 温度 显色反应一般在室温下进行，有的反应需加热， 应通过实验找出适宜的温度范围。
⑷.显色时间与稳定性 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到
稳定状态，并在较长时间内保持不变；有些显色反
吸收池表面对入射光有反射和吸收作用； 溶液的不均匀性所引起的散射；过量显色剂、 其它试剂、溶剂等引起的吸收，这些因素影响 待测组分透光度或吸光度的测量。 采用参比溶液校正的方法消除或减小这些 影响。在相同的吸收池中装入参比溶液(又称
空白溶液)，调节仪器使透过参比池的吸光度
为零(称为工作零点)。在此条件下测得的待测 溶液的吸光度才真正反映其吸光强度。
A~ (nm)
吸收曲线
9
吸 收 曲 线
10
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max 。 在max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依据。 （2）同一种物质溶液的浓度不同，吸收峰值不同。 这是定量分析的依据。
避开干扰物的最大吸收。例MnO4-的最大 吸收波长525nm，干扰物Cr2O72-在此也有吸 收，可选用次灵敏波长545nm.
A
待测 组分
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4.利用参比溶液 配制适当的参比液，消除干扰组分的影响。 5.分离干扰离子
采用适当的分离方法预先除去干扰物质。
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三、测量条件的选择
1.选择适当的入射波长
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（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状 相似，max不变。而对于不同物质，它们的吸 收曲线形状和max则不同。
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。 （3）从吸收曲线形状可以解释物质的颜色。物 质的颜色与吸收光颜色互为补色。
12
§2
光吸收的基本定律
一、朗伯-比耳定律
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ε与a的关系为：
ε = Ma
（ M为物质的摩尔质量）
摩尔吸光系数ε 的讨论：
⑴.摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1mol· L-1、 液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光 度。 ε是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征 常数，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仅与吸收物质 本身的性质有关。
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2、显色条件的选择 ⑴. 显色剂用量
显色反应： M + R
显色剂
=
MR
有色化合物
被测组分
显色剂用量如何选择？→ 由实验确定 方法：cM等其它条件一定，改变cR，测定溶液吸光度 cR1 cR2 cR3
横坐标
纵坐标
A1
A2 A3
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吸光度A与显色剂用量 cR的关系曲线如图所 示。 选择曲线变化平坦处作为显色条件。
45
800
1
白光
600 500
2
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
400
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3. 样品室
样品室放臵各种类型的吸收池和相应的池架 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。
一般应该选择max为入射光波长。但如果 max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏 度稍低但能避免干扰的入射光波长。
max
原则：吸收最大干扰最小
A
待测 组分

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2. 吸光度范围的选择
吸光度在0.2~0.8 透光率 15% ~ 65%
A=0.434 或T=36.8% 测量的相对误差最小
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3. 参比溶液的选择