大学化学 分光光度法

Io为入射光强度， It为透过光强度
可用透光度和吸光度来表示物质对光的
吸收程度。
9
上一页
下一页
本章目录
（1）透光度或透光率T ：
T It Io
或 T% It 100% Io
从上式可以看出：
溶液的透光度愈大，
说明溶液对光的吸收愈小；
相反，透光度愈小，
说明溶液对光的吸收愈大。
上一页
下一页
10
本章目录
大学化学 分光光度法
上一页
下一页
本章目录
§11.1 概述
基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称
之为光化学分析法。
依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析
方法称为分光光度法，主要有:
红外分收光谱法：吸收光波长范围2.5750
m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外分光光度法：吸收光波长范围200400
下一页
21
本章目录
仪器
紫外-可见分光光度计
上一页
下一页
22
本章目录
§11.4 显色反应和显色条件的选择
显色反应和显色剂
在分光光度分析中，常利用显色反应把待测组分X 转变为有色化合物，然后再进行测定。
使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合 物的反应叫显色反应。
mX(待测物)＋nR(显色剂)＝XmRn(有色化合物)
图中查出未知液的浓度。
A
Ax
c1 c2 c3 c4 c5 cx A1 A2 A3 A4 A5 Ax
cx
标准曲线图
上一页
下一页
c
31
本章目录
例：Fe2+含量的测定
原理： Fe2+离子在pH=3～9的水溶液中与邻菲罗啉生
成稳定的橙红色的[Fe(C12H8N2)3]2+，本实验就是利用 该反应来测定溶液中的铁的含量。
应通过实验找出适宜的温度范围。 4. 溶剂的影响
许多配合物在水中解离度较大，而在有机溶剂中 小。例如：①Fe（SCN）2+在丙酮溶液中颜色变深， 从而提高灵敏度。②萃取比色法。
5.干扰的消除
上一页
下一页
27
本章目录
§11.5 分光光度法的测量误差 和测定条件的选择
仪器测量误差的来源：
入射光源不稳定；
吸收池玻璃的厚度不均匀；
池壁不够平行，表面有水迹、油污或划痕等；
检流计的刻度不准确等。
结果：
产生透光度读数误差ΔT
消除方法：
控制显色条件
控制适宜的测量条件
28
上一页
下一页
本章目录
1、选择合适波长的入射光波长 一般选择max
2、控制吸光度在适宜的范围内 A = 0.15 - 1.0。
可采取的措施 (1) 控制试样的量或溶液的稀释程度来控制溶液浓
c(R)
上一页
下一页
25
本章目录
2.溶液的酸度：
（1）影响显色剂的浓度
（2）影响显色剂的颜色
（3）影响配合物的组成和稳定性
（4）影响被测离子的存在状态
如：Fe3+—磺基水杨酸
pH
组成
颜色
2-3
1：1
紫红
4-8
1：2
橙
8-10
1：3
黄色
上一页
下一页
26
本章目录
3. 显色时间与温度 显色反应一般在室温下进行，有的反应需加热，
白光（如日光）是复合光，由400nm～ 750nm 的光混合而成。
两种颜色的光若按适当比例混合，也可以
形成白光，这两种光称为互补色光。
5
上一页
下一页
本章目录
光的互补
绿 黄
橙 红
白光 紫
青 青蓝
实验证明：溶液的颜色 是由于溶液中的有色物 质吸收了某一波长的光 所造成的。
蓝
如CuSO4吸收黄色光，因此CuSO4溶液呈现蓝色。
反应灵敏度低 反应灵敏度中 反应灵敏度高 反应灵敏度超高
上一页
下一页
16
本章目录
【例】：有一浓度为1.0g/ml Fe2+的溶液，以邻 二氮菲显色后，在比色皿厚度为 2cm、波长 510nm处测得吸光度为0.380，计算（ 1 ）透光度 T；(2)吸光系数a；（3）摩尔吸光系数 。
解（1）T＝10-A＝10-0.380＝0.417 （2）ab A c 2 .0 0 1 ..3 0 1 8 3 0 0 1 .9 12L 0 g 1c m 1
上一页
下一页
19
本章目录
§11.3 分光光度计
光度计及其主要部件
1光源：应有足够的发射强度而且稳定,如钨丝灯 2单色器：采用棱镜或光栅获得单色光。 3吸收池：比色皿，厚度有0.5、1、2、3cm等。 4检测器：光电池或光电管。
光源
单色器
吸收池
上一页
检测 系统
下一页
20
本章目录
仪器
可见分光光度计
上一页
（3）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度
A 有差异，A 随浓度的增大而增大 。此特性可作为物质定
量分析的依据。
（4）在λmax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
13
据。
上一页
下一页
本章目录
§11.2 光吸收的基本定律 一、朗伯－比尔定律
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
24
间的颜色差别应尽可能大。
上一页
下一页
本章目录
二、显色反应条件的选择
1、显色剂用量 ，适当过量。适宜的用量通过
实验求得
A
A c(R)
c(R) A
•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
•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
•朗伯—比尔定律 一束平行单色光通过均一的、非散射的溶液，
其吸光度与溶液的浓度和液层厚度成正比。
上一页
下一页
14
本章目录
朗伯—比耳定律数学表达式
A4 A3 A2 A1 用于溶液中多组分测定
上一页
下一页
18
本章目录
三、对朗伯-比尔定律的偏离
根据朗伯－比尔定律，以A对c作图，应为一通 过原点的直线，通常称为工作曲线（或标准曲线）。 有时会在工作曲线的高浓度端发生偏离的情况，这种 现象称为对朗伯－比尔定律的偏离。
引起这种偏离的因素（两大类）： （1）物理性因素：单色光纯度不够； （2）化学性因素：溶液中化学反应
N
3
+ Fe2+
N
2+
N Fe
N
3
如果用盐酸羟胺还原溶液中的高价铁离子为亚铁 离子，此法还可测定总铁含量，从而求出高价铁离子 的含量。
32
上一页
下一页
本章目录
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
步骤： 1. 吸收曲线的绘制
λ/nm 430 450 470 490 500 510 530 560
A
0.279 0.290 0.352 0.389 0.452 0.470 0.379 0.083
下一页
本章目录
摩尔吸光系数ε的讨论
（1）吸收物质在一定温度、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
（3）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反映了光度法 测定该物质可能达到的最大灵敏度。
ε <104 104< ε <5×104 5×104< ε <105 ε >105
上一页
下一页
3
本章目录
一、 光的基本性质
光具有波粒二象性，即波动性、粒子性。
Ehh c
根据波长的不同，可分为： 紫外光区：200nm ～ 400nm 可见光区：400nm ～ 750nm 红外光区：750nm ～ 250μm
上一页
下一页
4
本章目录
二、 物质对光的选择性吸收
1.光的互补
具有同一波长的光称为单色光。 不同波长组成的光称为复合光。
A= a b c
b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位；
c：溶液的浓度，单位g·L－１ ；
a：吸光系数，单位L·g－１·cm－１ ；
或: A= εb c
c：溶液的摩尔浓度，单位mol·L－１
ε(κ) ：摩尔吸光系数，单位L·mol－１·cm－１
a与ε的关系为：
a =ε/M （M为摩尔质量）
15
上一页
～λ作图
A
1.6
D
1.2
C 0.8
B
0.4
A
400 480λm5a6x0 640 720 nm
KMnO4
溶液的吸收曲线 上一页
下一页
12
本章目录
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。（KMnO4的
max = 525 nm）
（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax 不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不 同。可作为物质定性分析的依据之一。
A
标准曲线
0.8 y = 0.2324x + 0.0015
0.7
R2 = 0.9989
0.6 0.5
0.4 0.3 0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
c(mg/L)
3. 样品的测定
测得Ax＝0.345，
则根据标准曲线得cx＝1.478mg ·L-1
上一页
下一页
34
本章目录
二、多组分的测定
⑴ 若各组分的吸收曲线互不重叠， 则可在各自最大吸收波长处分别进 行测定。这本质上与单组分测定没 有区别。
（3）b A c2.00 1..3 08 1 0 0 31.1140 Lm o 1cl m 1
5.8 55
上一页
下一页
17
本章目录
二、吸光度的加合性 总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。 或溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度 之和。（组分间没有干扰）
A总 = ∑ Ai =ε1b1c1 + ε2b2c2 + …… εnbncn
A
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 430
吸收曲线
480
530
λ/nm
选取测定波长为 510 nm。
上一页
下一页
33
本章目录
2. 标准曲线的绘制
c / mg ·L-1 0.400 0.800 1.200 1.600 2.000 2.400 2.800 A 0.093 0.179 0.28 0.384 0.479 0.552 0.650
（2）吸光度A：
A lg Io It
吸光度A也可以用来衡量溶液中吸光物质对波 长为λ的单色光 的吸收程度，值越大，其吸收程度 越大；反之亦然。
（3）吸光度A与透光度T的关系:
Alg 1 lgT T
上一页
下一页
11
本章目录
三、吸收曲线
将不同波长的光依次透过某一固定溶液，测量不
同波长下溶液对光的吸收程度（即吸光度A），用A
(3)试样中共存组分有色，而显色剂等无色，可采用 不加显色剂的试样为参比.（试样空白）
(4)均有色，有吸收，对试样加入掩蔽剂，褪色后再
加显色剂等作为参比.(褪色空白)
30
上一页
下一页
本章目录
§11.6 分光光度法的应用
一、单一组分的测量方法：
标准曲线法
先配制一系列标准溶液，在最大吸收波长处，测出
它们的吸光度，作图，同条件测未知液的吸光度，从
2.分光光度法的基本原理
3.重要定律：朗伯－比尔定律
4.分光光度计的组成
5.显色反应和测定条件的选择
上一页
下一页
6
本章目录
2.物质对光的吸收的本质
M + h M*
基态
激发态
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收;
M +热 M + 荧光或磷光
上一页
下一页
7
本章目录
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同
上一页
下一页
8
本章目录
3.物质对光的吸收程度
一束平行单色光照射溶液时，光的一部分 被吸收，一部分透过溶液。如图
度。 (2) 选择不同厚度的比色皿。
3、选择适当的参比溶液。
上一页
下一页
29
本章目录
三、参比溶液的选择。
在吸光度测量中，作为比较的溶液或溶剂称为 参比溶液或空白溶液。
原则：使溶液的吸光度能真正反映待测物的浓度。
(1) 试样、试剂、显色剂都无色时，用纯水作参比。
(2) 试样无色，试剂、显色剂有色，采用不加试样的 空白溶液作参比。√（试剂空白）
⑵ 若各组分的吸收曲线互有重叠， 则可根据吸光度的加合性求解联立 方程组得出各组分的含量。
Aλ1= εaλ1bca ＋ εbλ1bcb Aλ2= εaλ2bca ＋ εbλ2bcb
上一页
下一页
35
本章目录
本章小结：
1.基本概念：单色光、复合光、互补光、吸光度、 透光度、吸收曲线、标准曲线、摩尔吸收系数、 吸收系数、显色反应、对朗伯－比尔定律的偏离
显色反应主要有配位反应和氧化还原反应，其中绝
大多数是配位反应。
23
上一页
下一页
本章目录
一、 对显色反应的要求
1、灵敏度高，选择 较大的显色反应。避免共存组分 干扰。
2、选择性好，显色剂只与被测组分反应。 3、有色物组成固定，如： Fe3+ + 磺基水杨酸 → 三磺基水杨酸铁(黄色)
（组成固定）
Fe3+ + SCN - → FeSCN2+、 Fe(SCN)2 + …… （组成不固定）
nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。
可见分光光度法：吸收光波长范围400750
nm ，主要用于有色物质的定量分析。 2
上一页
下一页
本章目录
分光光度法的特点：
1、灵敏度高，下限为10-5～10-6 mol·L-1。适 于微量分析。
2、准确度较高，相对误差为2% ～ 5%。 3、操作快速简便，易于掌握。 4、应用广泛。