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
三苯甲烷碱性染料 结晶紫
(H3C)2N C N(CH3)2
N(CH3)2
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邻菲罗啉类：新亚铜灵
N CH3
N CH3
肟类：丁二肟
CH 3 HO C N C N CH 3 OH
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4、 多元络合物
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光度计及其基本部件
光源 单色器 样品室 检测器 显示
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1. 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，其辐射波长范围在 360～800 nm。
紫外区：氢、氘灯。发射185～400 nm的连续 光谱。
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2. 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中 选出一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
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棱镜： 光的折射原理
光栅：
光的衍射和干涉原理
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nbcna
即：吸光度具有加和性（非常有用的性质）。
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灵敏度表示方法
(1) 摩尔吸光系数 A = Kbc
c: mol/L c: g/L
A = bc A = abc a: 吸光系数
表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。
单位： (L•mol-1 •cm-1)
a相当于浓度为1 g/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波 长下的吸光度(L· g-1· cm-1 ）
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（2）Sandell 灵敏度 S
S的原含意：人眼借助颜色变化，在单位截面积（cm2）液柱 内能检出物质的最低含量（μg/cm2）。 若借助仪器，当仪器的检测极限为A=0.001（规定）时，单 位截面积光程内能检出物质的最低含量称之“Sandell灵敏 度”S. S与ε的关系： ∵ A=εb c=0.001, 则: b c=0.001/ε 又∵
＝3.3×104 L· mol-1· cm-1
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10.2 分光光度计及吸收光谱
10.2.1 分光光度计
紫外 用于无机物和有机物的测定 可见 用于无机物和有机物的测定 红外 用于有机物的结构分析 单光束 双光束
按工作波长分
按入射光束数量分
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仪器型号 光源 72
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10.4 吸光光度分析及误差的控制
选择显色反应 选择显色剂 优化显色反应条件
选择检测波长
选择合适的浓度 选择参比溶液 建立标准曲线
测量条件选择
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1 、测定波长选择 选择原则：“吸收最大，干扰最小” 灵敏度 选择性
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2、 标准曲线制作 理论基础：朗伯-比尔定律
K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度
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注意
1.平行单色光 均相介质 无发射、散射或光化学反应 mbert－Beer‘s Law也适于均匀非散射的g、s，适于紫
外光和红外光； 3.当溶液中含有多种吸光物质时：
A A1 A2
An 1bc1 2bc2
单色器
比色皿 玻璃
检测器 硒光电池
显示器 检流计
工作范围 (nm) 420～700
钨灯 玻璃棱镜
721
722 724
钨灯 玻璃棱镜
钨灯 钨灯 光栅 光栅
玻璃
玻璃
硒光电池
光电管
检流计
数显 数显
360～700
180～860 325～850
玻璃、石英 光电倍增管
753
氘灯
光栅
玻璃、石英 光电倍增管
数显
200～800
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3.吸收池
吸收池（比色皿）用于 盛放吸收溶液。 主要有 石英池和玻璃池两种。 在紫外区须采用石英池，可见光区一般用玻璃池。 规格为； 0.5、1.0、2.0、3.0cm
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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，
白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光 单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区：400-750 nm 3.1-1.7eV 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm 远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
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互补光
绿

硫酸铜溶液，吸收黄光 呈现蓝色.
橙
黄
朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比 比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比
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当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶 液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成 正比关系－－－朗伯比尔定律 数学表达：A＝lg(1/T)=Kbc
其中，A:吸光度，T:透射比，
吸附显色反应 达旦黄测定Mg(II),Mg(OH)2吸附达旦黄呈红色
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3、 显色剂
无机显色剂: 过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾 有机显色剂： 偶氮类：偶氮胂III
AsO3 H2
N N HO3S OH OH H2 O3 As N N SO3H
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三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁S
第10章 吸光光度法
10.1 物质对光的选择性吸收 和光吸收的基本定律 10.2 分光光度计及吸收光谱 10.3 显色反应及影响因素 10.4 吸光光度分析及误差控制 10.5 其它吸光光度法 10.6 吸光光度法的应用
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吸光光度法
依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析 方法称为吸光光度法,主要有: 红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范
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2、 显色反应类型 络合反应
O OH As O M
N N HO3S
O
OH H2 O3 As N N SO3H
N
N Fe2+
3
氧化还原反应
HOOC COOH NH
COOH HOOC HOOC COOH
- + H+ + VO3
N
N
+ VO + H2 O
2+
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M + R
= M-R lmax
吸光物质 吸收 吸收 吸收 吸收
参比液组成 溶剂 不加显色剂的试液 显色剂 显色剂 + 试液 + 待 测组分的掩蔽剂
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10.3 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. 产物的化学组成稳定 d. 化学性质稳定 e. 反应和产物有明显的颜色差别 (l>60nm)
离子缔合反应
(C2 H )N 52 O
C COOH + N (C2 H ) 52 H
.
AuCl4-
成盐反应
N HS C S C C O CH N (CH3 ) 2 N C C S O CH N (CH3 ) 2
+ Ag+
AgS
C
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褪色反应 Zr(IV)-偶氮胂III络合物测定草酸
影响络合物组成
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b、 显色剂的用量 稍过量，处于平台区
c、 显色反应时间 针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定； 显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定 d 、显色反应温度 加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解
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e、 溶剂 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率 f 、干扰离子 消除办法： 提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 选择合适参比 褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰) 选择适当波长
青 青蓝
白光
高锰酸钾溶液，吸收绿光, 呈现紫色。

紫 光的互补色示意图
红
蓝
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2.吸收光谱产生的原因
光谱名称 当光子的能量与分子的E匹配时， X射线 就会吸收光子 波长范围 0.1~10nm 10~200nm 200~400nm 400~750nm 0.75~2.5um 2.5~5.0um 5.0~1000um 0.1~100cm 1～1000m
E=hu=hc/l
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
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3.物质对光的选择性吸收
M + h M* M + 热
基态 激发态 E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
M + 荧光或磷光
量子化 ；选择性吸收;
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同； 用不同波长的单色光照射，测吸光度— 吸收曲线与最大吸 收波长l max；
浓度无关；
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（3）可作为定性鉴定的参数； （4）同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸
收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了
该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物 质可能达到的最大灵敏度。
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（5）εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定
0.35
相同条件下
A
0.30
0.25
测定不同浓度标准
0.20
溶液的吸光度A
A～c 作图
0.15
0.10
0.05
0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8
concentration
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3、对朗伯-比尔定律的偏移
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a 非单色光引起的偏移
复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b, 引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引 起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。
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10.1.2 光吸收定律－朗伯-比尔定律
吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律
I0 = I r + I t + I a Ir T = It / I0 , T: 透射比或透光度 A=lg (I0 / It )＝lg(1/T), A:吸光度 I0 = I t + I a I0 Ia It
围2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
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紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范
围200400 nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定
和定量分析。
可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范
围400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析
。
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10.1 物质对光的选择性吸收和光吸收的基本定律 10.1.1 物质对光的选择性吸收 1.光的基本性质
混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O 离子缔合物 AuCl4--罗丹明B 金属离子-配体-表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB
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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
影响待测离子的存在状态，防止沉淀