第八章分光光度法
分光度光度法
分光度光度法分光光度法学习资料一、分光光度法的基本概念1. 定义- 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。
它利用物质对光的选择性吸收特性，不同的物质由于其分子结构不同，对不同波长的光有不同程度的吸收。
2. 原理基础- 朗伯 - 比尔定律（Lambert - Beer law）是分光光度法的基本定律。
- 朗伯定律指出：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与光通过的路径长度成正比，即A = k_1b（其中A为吸光度，b为光程长度，k_1为比例常数）。
- 比尔定律指出：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度成正比，即A = k_2c（其中c为吸光物质的浓度，k_2为比例常数）。
- 合并朗伯定律和比尔定律得到朗伯 - 比尔定律：A=varepsilon bc，其中varepsilon为摩尔吸光系数，单位为L/(mol· cm)，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，varepsilon越大，表明该物质对该波长光的吸收能力越强。
二、分光光度计的结构与组成1. 光源- 提供足够强度和稳定的连续光谱。
在可见光区常用钨灯或卤钨灯，其发射光的波长范围为320 - 2500nm；在紫外光区常用氢灯或氘灯，发射光的波长范围为180 - 375nm。
2. 单色器- 它的作用是将光源发出的复合光分解为单色光。
主要部件包括狭缝、准直镜和色散元件（如棱镜或光栅）。
通过调节狭缝宽度可以控制出射光的带宽和光强。
3. 样品池- 用于盛放被测溶液。
在可见光区可以使用玻璃样品池，而在紫外光区则需使用石英样品池，因为玻璃对紫外光有吸收。
4. 检测器- 检测透过样品池后的光强，并将光信号转换为电信号。
常见的检测器有光电管和光电倍增管等。
光电倍增管具有更高的灵敏度，可检测微弱的光信号。
5. 信号显示与处理系统- 将检测器输出的电信号进行放大、处理，并以吸光度或透光率等形式显示出来。
分光光度法
分光光度法
分光光度法
分光光度法是根据物质对不同波长 的单色光的吸收程度不同而对物质 进行定性和定量的分析方法。
1.1 光的性质
光是一种电磁波： 1）波动性 波长λ、频率v、光速c、波数(cm-1)等参数。
c
v
2)粒子性(光量子) E = hv
1.2 物质对光的选择性吸收
A. 透过溶液后的光强度 B. 透过溶液后的吸收光强度
C. 入射光强度
D. 一定厚度溶液的颜色深浅
1.10 紫外-可见光谱法应用
1. 酸碱指示剂离解常数的测定 2. 配合物组成及稳定常数的测定 3. 化合物相对分子质量的测定
c样
A样 A标
c标
1.8 定性及定量分析方法
3)差示分光光度法 采用已知浓度的成分与待测溶液相同的溶 液作参比溶液。 高吸光度差示法 低吸光度差示法 极限精密差示法
1.8 定性及定量分析方法
(× )1. 在多组分的体系中，在某一波长下，如果各种
对光有吸收的物质之间没有相互作用，则体系在该 波长的总吸光度等于单个组分吸光度的和。
1.9 显色反应条件和测量条件的选择
1. 影响显色反应的因素及反应条件的选择 (1)显色剂的选择
1)选择性好 2)灵敏度高 3)有色化合物稳定、组成恒定 4)有色化合物与显色剂的颜色差别大
1.9 显色反应条件和测量条件的选择
(2)影响反应的因素及反应条件
1)显色剂的用量 2)溶液的酸度 3)显色时间 4)显色温度 5)溶剂 6)溶液中共存离子的干扰
维生素B12的水溶液在361nm处的E1%1cm值是207，盛 于1cm吸收池中，测得溶液的吸光度为0.456，计算
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一类
1852年；比尔： 阐明了物质对光的吸收程度与溶液浓度之间的关 系.
Ak2c
由比尔将二者结合起来,就得到布格-朗伯-比尔定 律,一般叫做朗伯-比尔定律.
AKbc
2、朗伯-比尔定律 的推导〔数学表达 式〕<略〕
3、灵敏度的表示方法
<1>吸收系数a〔吸光系数a 〕 当液层厚度b以cm为单位、吸光物质的浓度c以
§8-4 吸光光度法分析条件的选择
在光度分析中,一般需先选择适当的试剂与试样中的 待测组分反应使之生成有色化合物,然后再进行测定.
因此,分析条件的选择包括反应条件和测量条件的选 择.
一、显色反应及其条件的选择 〔一〕显色反应和显色剂 1、概念：
显色反应：将被测组分转变成有色化合物的反应称 为显色反应. M + R = MR
这种方法简便、快速,对于解离度小的络合物,可 以得到满意的结果.
2、等摩尔连续变化法
此 法 的 做 法 是 保 持 CM 和 CR 的 浓度保持不变,即CM + CR = 常数, 连续改变CM和CR的比值,在选定 的仪器条件和波长下测定溶液的 吸光度A.
以A对CM/CR +CM作图.
等摩尔连续变化法测定络合物组成
g·L-1为单位时,K用a表示,称为吸收系数,其单位为 L·g-1·cm-1.此时朗伯-比尔定律表示为
A=abc
<2>摩尔吸光系数ε 当液层厚度b以cm为单位、吸光物质的浓度c
以mol·L-1为单位时,K用ε表示,称为摩尔吸收系 数,其单位为L·mol-1·cm-1.此时朗伯-比尔定律表 示为
A= εbc
二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择
光度法的误差除各种化学因素外,还有因仪器精度 不够,测量不准所带来的误差.
第八章分光光度法
8.2 比色法和分光光度法 一、比色法
1.目视比色法
观察方向
c1
c2
c3
c4
cc1 2
c3
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
04:56:48
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)
04:56:48
灵敏度和准 确度较差
光电比色计结构示意图
二、分光光度法
• 特点： • 光源——通过棱镜或光栅得到一束近似的单色
λ1
棱镜
λ2
聚焦透镜 出射狭缝
800 600 500
400
04:56:48
光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度 等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。
原理： 利用光通过光栅时
平面透 射光栅
透 镜
光屏
发生衍射和干涉现象而
分光.
M1
M2
光栅衍射示意图
出 射
狭
缝
04:56:48
检测器
朗伯—比尔定律的前提条件之一是入射光 应为单色光。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 律的正或负偏离。
(2) 化学性因素
朗伯—比尔定律的假定：所有的吸光质点 之间不发生相互作用。故：朗伯—比尔定律 只适用于稀溶液(浓度大,易发生偏离)。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 04化:56:4，8 影响吸光度。
末端吸收:出现在短波区,紫外区末端吸收 增强,未成峰形. 生色基团:能产生吸收峰的原子或原子团
助色基团:本身不能产生吸收,对周围的生 色基团发生作用,使生色基团吸收 红移:吸收峰向长波方向移动
第8章 分光光度法
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3、吸收池：(比色皿)用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池
紫外区：
石英池
4、检测器：利用光电效应，将光能转换成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管 5、显示系统： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录
25
单色器
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
800
λ1
白光
19
（二）化学因素
• Beer定律适用的另一个前提：稀溶液 • 浓度过高会使C与A关系偏离定律
20
8.2 比色法和分光光度法
8.2.1 比色法 1.目视比色法
观察方向
cc 12
c1
c2
c3
c3
c4
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
21
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的所谓单色光(几十nm)
4
光学光谱区
远紫外
（真空紫外）
近紫外 可见
近红外
中红外
远红外
10nm~200nm 200nm ~380nm
380nm 780 nm ~ 780nm ~ 2.5 m
2.5 m ~ 50 m
50 m ~300 m
5
溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm
400-450 450-480 480-490
2) 磷的测定: DNA中含P～9.2%, RNA中含P～9.5%, 可得核酸量.
H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3 =(NH4)3PO4· 12MoO3+12NH4NO3+12H2O
磷钼黄(小) Sn2+
分光光度原理
分光光度原理
分光光度法是一种利用物质对光的吸收、透射或散射特性来测定物质浓度、纯度或其他性质的分析方法。
它是利用物质对特定波长的光的吸收特性来定量分析物质的方法。
分光光度法广泛应用于化学、生物、环境、食品等领域，是一种非常重要的分析方法。
分光光度法的原理基于比尔定律，即溶液中物质的吸光度与物质的浓度成正比。
根据比尔定律，溶液中物质的吸光度A与物质的浓度C之间存在以下关系，A=εlc，其中ε为摩尔吸光系数，l为光程，c为物质的浓度。
根据比尔定律，当光束通过溶液时，溶液中的物质会吸收特定波长的光，吸收的光强与物质的浓度成正比。
因此，可以通过测定光束通过溶液前后的光强差来确定溶液中物质的浓度。
在分光光度法中，常用的光源有白炽灯、钨丝灯、氘灯、钠灯等，常用的检测器有光电管、光电二极管、光电倍增管等。
光源发出的光经过进样器进入样品，样品吸收部分光线后，剩余的光线进入检测器进行检测。
检测器将检测到的光信号转化为电信号，经过放大和处理后，最终转化为浓度或吸光度的显示值。
分光光度法的应用非常广泛，例如在环境监测中，可以利用分光光度法来测定水中重金属、有机物等的浓度；在生物领域，可以利用分光光度法来测定蛋白质、核酸等的浓度；在食品领域，可以利用分光光度法来测定食品中添加剂、污染物等的含量。
分光光度法还可以用于药物分析、化工生产、医学诊断等领域。
总之，分光光度法作为一种快速、准确、灵敏的分析方法，在化学、生物、环境、食品等领域都有着重要的应用价值。
通过合理选择光源、进样器、检测器等仪器设备，结合适当的实验条件和数据处理方法，可以实现对不同物质的快速、准确测定，为各个领域的科研工作和生产实践提供有力支持。
分光光度法基本原理
能级跃迁
紫外-可见光谱属于电子跃迁光谱。 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
讨论：
（1）转动能级间的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱； （2）振动能级的能量差ΔEv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱； （3）电子能级的能量差ΔEe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光谱
二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：
朗伯—比耳定律数学表达式
A＝lg（I0/It)= εb c 式中A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位mol·L－１； ε：摩尔吸光系数，单位L·mol－１·cm－１； 或: A＝lg（I0/It)= a b c c：溶液的浓度，单位g·L－１ a：吸光系数，单位L·g－１·cm－１ a与ε的关系为： a =ε/M （M为摩尔质量）
三、分子吸收光谱与电子跃迁
1．紫外—可见吸收光谱 有机化合物的紫外—可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：σ电子、π电子、n电子。
分子轨道理论：一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。
第八章 红外分光光度法.ppt
900~650 cm-1：C－H弯曲振动吸收。确定化合物的顺
反构型或苯环的取代类型。
2019/11/15
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第二节
二、影响基团频率的因素
内部因素
共轭效应： 共轭效应使共轭体系中电子云密度平均化，双
键强度，键力常数，双键的基团频率向低 波数方向移动
增大，谱带变宽。
RCOOH（游离） 1 760cm-1
O......H O
RC
C R(二聚体)
O H......O
1 700cm-1
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第二节
二、影响基团频率的因素
空间位阻：
空间位阻使共轭体系的共平面被偏离或破坏， 共轭效应强度降低，吸收频率向高波数移动
第八章
红外吸收光谱法
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第七章 红外吸收光谱法 学习要求
掌握红外吸收光谱法原理（红外吸收光谱的产生；多 原子分子的振动；基团频率与振动的关系）
理解红外吸收光谱的特征吸收频率及其与分子结构的 关系
理解红外吸收光谱仪（色散型红外分光光度计；傅里 叶变换红外分光光度计）
变形振动 （弯曲振动 或变角振动） （键长变化）
面内变形 面外变形
剪式振动（ ） 面内摇摆振动（ ρ ）
面外摇摆振动（ ω ）
扭曲振动（ τ ）
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第一节
二、红外吸收的基本原理
分子中基团的振动形式
2019/11/15
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波数：频率，1cm中所含 T
分析化学 分光光度法
分析化学分光光度法一、分光光度原理1、分光光度法分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。
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。
2、基本原理当一束强度为I0的单色光垂直照射某物质的溶液后,由于一部分光被体系吸收,因此透射光的强度降至I,则溶液的透光率T为: I/ I0根据朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律:A=abc式中A为吸光度，b为溶液层厚度（cm），c为溶液的浓度（g/dm^3)，a为吸光系数。
其中吸光系数与溶液的本性、温度以及波长等因素有关。
溶液中其他组分（如溶剂等）对光的吸收可用空白液扣除。
由上式可知，当固定溶液层厚度L和吸光系数时，吸光度A与溶液的浓度成线性关系。
在定量分析时，首先需要测定溶液对不同波长光的吸收情况（吸收光谱），从中确定最大吸收波长，然后以此波长的光为光源，测定一系列已知浓度c溶液的吸光度A，作出A-c工作曲线。
在分析未知溶液时，根据测量的吸光度A，查工作曲线即可确定出相应的浓度。
这便是分光光度法测量浓度的基本原理。
上述方法是依据标准曲线法来求出未知浓度值，在满足要求（准确度和精密度）的条件下，可以应用比较法求出未知浓度值。
二、仪器原理依据分光光度法测量原理，把比较法应用到仪器之中——浓度直读功能。
用标准溶液将仪器调整好，再测定样品时，直接显示样品浓度值。
第八章分光光度法
1.电磁波谱紫光波长：400~450nm红光650~750nm一、光的基本性质吸光光度法（分光光度法）：根据物质对光的选择性吸收来进行测定的一种方法可见光教材：199页，表8-1光学光谱区（真空紫外）远红外中红外近红外可见近紫外远紫外10nm~200nm200nm ~380nm 380nm ~780nm 780 nm ~2.5 µm 2.5 µm ~50 µm 50 µm ~300 µm2. 光的波粒二象性波动性：λ=νC 粒子性：E波粒二象性：λC E=h ν=h结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低。
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。
混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起，例如白光。
h 为普朗克常数：6.63×10-34J.s二、物质对光的选择性吸收1.物质对光的选择性吸收青（蓝绿）红橙黄绿绿蓝蓝紫物质的分子具有一系列不连续的特征能级，通常分子处于能量最低的基态，吸收了一定入射光的能量后产生能级跃迁，进入能量较高的激发态，当入射光的能量与物质分子的某一能级差恰好相等时，才有可能发生能级跃迁（1）（2）基态第一激发态第一激发态λC E=h ν=hλ/nm:650~700λ/nm:400~450λmax 440nm540nmAλnmK 2Cr 2O 7KMnO 4K 2Cr 2O 7和KMnO 4的吸收曲线定量分析基础定性分析基础c增大2．吸收曲线三、吸光光度法的特点1.灵敏度高（0.01克黄金/吨矿石）2.操作简便，测定速度快3.应用广泛，几乎可测所有无机离子，广泛应用于冶金，环境，生物，医学等领域吸收光谱峰的位置（λmax ）定性峰的高矮（吸收程度的大小）定量I a =I 0 -I一、朗伯-比尔定律I oIbSdx I a当一束平行单色光垂直照到某均匀溶液时，假设：液层厚度b ，截面积为s ，溶液浓度为c ，入射光强度为I 0，该溶液吸收光的强度为I a ，透过光的强度为I将b 切割为dx ，薄层中所含吸光质点数为dN ，入射光强度为I b ，穿过薄层后光的强度减弱了dI b-dI b = K 1I b dN dN = 6.02×1023cSdx -dI b = K 16.02×1023S cI b dx 令:K 2= 6.02×1023K 1S ∴-dI b = K 2I b cdx ，cdx K I dI 2b b =−∫∫=−bI I b b cdx K I dI20cb K I I20ln=−Kcb I I=−∴0lg303.22K K =令：液层厚度b ，截面积S ，吸光物质浓度c ，薄层中所含吸光质点数为dNI 0dx bII bI t根据光的量子理论：透光率或透射比T (0~1, 0~100%)定义透光率：I I T =定义吸光度：有意义的取值范围为∞-0KbcI I T A =−=−=0lglg 透过光强度入射光的强度朗伯-比尔定律的数学表达式Kcb I I=−0lgI II I A 00lg lg =−=朗伯-比尔定律朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础，是用光度法进行定量测定的依据朗伯-比耳定律的物理意义：当一束平行单色光垂直通过某均匀溶液时，溶液的吸光度A 与液层厚度b 及吸光物质的浓度c 成正比：A= Kbc单色平行光均匀溶液注意：A=-lg= KcbI I 0吸光度与光程的关系A = K b c0.10b0.202b0.00光源检测器显示器参比吸光度与浓度的关系A = Kb c0.10c0.202c0.00光源检测器显示器参比二、光度法的灵敏度1．吸光系数a （吸收系数）当液层厚度b 以cm ，吸光物质的浓度c 以g/L 为单位时，朗伯-比尔定律表示为A = abca 称为吸光系数，单位为L/(g ⋅cm)在朗伯-比尔定律A = Kbc 中，系数K 在一定条件下是常数，表明用光度法进行测定的灵敏度KλT吸光物质性质K=cbA 2.摩尔吸光系数εc mol/L b cm εL/(mol.cm)A= bcεε吸光物质的灵敏度吸光物质对光的吸收能力ε=cbA 当液层厚度b 以cm ，吸光物质浓度c 以mol/L 为单位时，朗伯-比尔定律表示为二乙基胺二硫代甲酸钠（铜试剂，DDTC ）双硫腙ε436=12800 L/(mol.cm)CuCuε495=158000 L/(mol.cm)<ελT吸光物质性质λmaxεmaxA= -lgT = -lg0.603 = 0.220c=140×10-6112.4=1.25 ×10-6mol/Lε=bcA =2 ×1.25 ×10-60.220= 8.8×104 L/(mol.cm)例1 （203页，8-1），利用双硫腙光度法测Cd 2+,已知Cd 2+的质量浓度为140µg/L,比色皿厚度为2cm,在520nm 处测得透光率为0.603，求吸光度A 及摩尔吸光系数ε（M cd =112.4g/mol)解：A= εbcε=bc A A= εbc c mol/Lbcmmol/1000cm 3bc/1000mol/cm 2bcM ×1061000S(µg/cm 2)∴S=bcM ×103将代入得bc=εAS=εAM ×103µg/cm 23.桑德尔灵敏度SA=0.001时(检测极限)，单位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量µg/cm 2bc →单位截面积光程所能检出吸光物质的最低含量因为：A=0.001，代入上式：S 灵敏度ε灵敏度S=εM ∴例2（205页，8-2）、已知双硫腙光度法测定Cd 2+时ε520nm =8.8×104L/(mol ·cm)，求桑德尔灵敏度S.A=0.001时，单位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量µg/cm 2解，S=εM cd =8.8×104112.4=1.3 ×10-3µg/cm 2A= εbcS=εAM ×103例3，Fe 2+用邻二氮菲显色，当c=0.76 µg/ml,于波长λ510nm,吸收池厚度b=2.0cm 时,测得T%=50.2,求摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度各为多少？(M Fe =55.85 g/mol)c= 0.76 µg/ml=7.6 ×10-4g/L=1.36 ×10-5mol/L由A=εbc 得:解：A=-lgT=-lg0.502=0.299ε=A bc =0.2992.0×1.36 ×10-5=1.1 ×104L/(cm.mol)S=εM Fe =1.1×10455.85= 5.1 ×10-3µg/cm 2三、利用朗伯-比尔定律进行定量分析A= εbc b 一定, λmax 一定，同一种物质，ε一定配制一系列标准溶液，由标准溶液：c 1, c 2, c 3……测得吸光度：A 1, A 2, A 3…...A 对c 作图工作曲线1.工作曲线法（标准曲线法）c (mg/ml)c 1c 2c 3c 4c 5A.....A xc x 工作曲线（标准曲线）A 1A 2A 3A 4A 5A 标A x=ε标b c 标εx b c x2.比较法：四、对朗伯-比尔定律偏离.工作曲线（标准曲线）A= εbccc 1c 2c 3c 4c 5A..原因：仪器或溶液的实际条件与朗伯-比尔定律所要求的前提条件不一致..A 总=-lg I t1+I t2I o1+I o2=-lgI o110-ε1bc +I o210-ε2bc I o1+I o2（一）、由于非单色光引起的偏移∴I t =I o 10-εbcA= εbc =-lgII o假设：入射光I oλ2I o2I t2A 2λ1I o1I t1A 1A 总=-lg10-εbc （I o1+I o2）I o1+I o2= εbc 造成偏离A 总= εbc若λ1与λ2相差很大，ε1= ε2=ε如果λ1和λ2相差不大，即∆λ= |λ1-λ2|很小，可以近似认为ε1= ε2= εA 总=-lg I t1+I t2I o1+I o2=-lgI o110-ε1bc +I o210-ε2bcI o1+I o2克服由非单色光所造成的偏离¾选择单色器（单色性能较好）¾选择入射光波长（λmax )¾选择适当的浓度范围（不应过高）浓度及非单色光的影响λ1λ2abA 5A 1A 4A 2λ3λ/nmA浓度: b>a波长: λ3>λ2>λ1A 3A 6（二）、由于溶液本身的化学和物理性质所引起的偏离1.由于介质不均匀所引起的偏离bI oI I a 发生散射：T 实I o -I a -I r=I o=II o2.由于溶液的化学反应所引起的偏离分析浓度或总浓度C 总吸光质点浓度C 质C工作曲线A=Kcb I r因为：T 实<T 理∴A 实>A 理T 理I o -I a =I o =I I o 吸光物质因解离、络合、缔合等化学变化而改变浓度如：Cr 2O 72-+H 2O 2CrO 42-+2H +λ=375nmλ=350nm单体：SNH +(CH 3)2NN(CH 3)22SNH +(CH 3)2NN(CH 3)22λmax = 660 nm 二聚体：λmax = 610 nmAcλmax = 660 nmAλ660 nm 610 nm亚甲基蓝阳离子（MB ）方便、较灵敏，准确度差（半定量）一、光度分析的几种方法1.目视比色法观察方向空白c 1c 2c 3c 4c x1).可以任意选择某种波长的单色光2).扩大入射光波长的范围3）灵敏度、准确度高2.光电比色法和吸光光度法：共同点：以朗伯-比尔定律为基础的仪器分析方法主要区别：获得单色光的手段不同光电比色法以滤光片为单色器，谱带宽度约有几十纳米吸光光度法以棱镜或光栅为单色器，谱带宽度约有几纳米光源单色器狭缝样品室检测器二、紫外-可见分光光度计氙灯氢灯钨灯1．光源卤钨灯。
第八章 原子吸收光谱
（3）火焰
试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解等过程产生大 量基态原子。
火焰温度的选择：
只要保证待测元素充分离解为基态原子就可以，超过所需 温度，使激发态原子增加；
（a）确保待测元素充分离解为基态原子的前提下，选用低 温火焰
（b）火焰温度取决于燃气与助燃气类型。(表8-3)
12:19:39
温
度
虚线：阶梯升温
oC
实线：斜坡升温
干燥
灰化
原子化 净化
时间，t
干 燥：去除溶剂，防样品溅射； 灰 化：使易挥发的基体和有机物尽量除去； 原子化：待测物化合物分解为基态原子 净 化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。
12:19:39
（3）石墨管原子化器的优缺点
优点：原子化程度高，试样用量少 缺点：背景干扰比火焰法大，精密度差（自动进样装置）
或由标准试样数据获得线性方程，将测定试样的吸光度A
数据带入计算。
12:19:39
2.标准加入法 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同
量的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO ……
分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4……。 以A对加入量做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度 。
2 π ln 2 e2
A 0.434 D mc N0 fL kLN0 当使用锐线光源时，吸光度与原子蒸汽中待测元素的 基态原子数成正比 A kLN0
12:19:39
火焰温度低于3000K时，可以用基态原子数代表待测元 素的原子总数
当使用锐线光源时，A = k N0 L =k’ c （比尔定律）
分光光度法
吸收 外观有颜色的药物在可见光区有特征吸收 都可用紫外-可见分光光度法进行分析。
仪器
可见分光光度计
721型分光光度计
仪器
紫外-可见分光光度计
一、基本组成
光源
单色器
样品室
检测器
显示器
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光
把分子吸收能量随波长变化的情况记录下来所得 的图谱为吸收光谱。
利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析 的方法称为吸收光谱法, 简称光谱法。
三、光的吸收定律
（一）百分透光率（T）和吸收度（A） 入射光 I0 → 吸收Ia → 透射It
I0 = Ia + It 透光率（描述入射光透过溶液的程度）
一、光的性质与波长范围
光的性质
光是一种电磁波，具有波粒二象性，即波动性和 粒子性。
光在传播时表现了光的波动性
一定的光波具有一定的波长 、频率 、光速c等 参数来描述:
c=
续前:
波长: 相邻两波峰或波谷之间的距离，波长的单位 可用纳米（nm），微米（um）表示:
1nm=10-3um=10-6mm=10-7cm=10-9m 频率（ ）: 是每秒内光波的振动次数，单位是
A=－lgT=ECL 朗伯-比尔定律适用于无色溶液、有色溶液及气
体和固体的非散射均匀体系。
（三）吸收系数
吸光物质在单位浓度、单位液层厚度时的吸收度。 A
E= CL
当溶液的浓度C的单位不同时，吸收系数的意义和表 示方法也不同，常用的表示方法有两种：
1、摩尔吸收系数：是指在一定波长下，溶液浓度为 1mol/L，液层厚度为1cm时的吸收度，用ε表示。
分析化学 第八章-分光光度法
∆E = E2 − E1 = hν
不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子 化能级，其能量差也不相同，物质对光的吸收 具有选择性。
16
吸收曲线（吸收光谱）： 测量溶液对不同波长光的吸收，以波长为横坐
标，吸光度为纵坐标作图，得到吸收曲线。 描述了物质对不同波长光的吸收能力。
吸收曲线
A ~ λ (nm) 最大吸收波长：λmax
17
同一浓度，不同物质 不同浓度，同一物质
18
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。 （2）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。也是定量分析中选择入射 光波长的重要依据。 （3）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似。 在某一定波长下吸光度有差异，在λmax处吸光度的差 异最大，测定最灵敏，可用于物质定量分析。
3. 双波长型
λ1 λ2
通过波长选择可校正背景吸收：消除吸收光谱重 叠干扰，适合于混浊液和多组分分析。
只使用一个吸收池：参比溶液即被测溶液，避免 单波长法中因两种溶液组成、均匀性差异及吸收 池差异所引入的误差。
41
8.3 显色反应及显色条件的选择
1. 显色反应的选择 2. 显色剂 3. 显色条件的选择
吸光物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；
不随浓度和光程长度的改变而改变。在温度和 波长等条件一定时，ε 仅与吸光物质本身的性质 有关；
可作为定性鉴定的参数；
同一吸光物质在不同波长下的ε不同。在λmax处 的ε常以εmax表示。εmax越大，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。
分子内部三种 运动形式
电子相对于原子核的 运动
原子核在其平衡位置 附近的相对振动
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远红外
10nm~200nm 200nm 380nm 780 nm 2.5 m
50 m
~380nm ~ 780nm ~ 2.5 m ~ 50 m ~300 m
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3. 溶液中溶质分子对光的吸收与 吸收光谱
（1）互补色光：若两种颜色的光按某适当的 强度比例混合后可成为白光,则这两种色光 成为互补色光。例如,黄光和蓝光。
T = It I0
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kLc
T10 k L c10 A
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吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T
T =10-kbc
A=kLc
c
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K 吸光系数 Absorptivity
当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，
摩尔吸光系数ε的讨论： ①ε是吸收物质在一定波长下的特征常数。
第八章 吸收光谱法
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8.1 吸收光谱法的基本原理
一、吸收光谱原理
1.吸收光谱法：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。又称
吸光光度法。
红外吸收光谱法
分子吸收 紫外吸收光谱法
吸收光谱法
可见吸收光谱法
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原子吸收
红外吸收光谱法：吸收光波长范围2.5-1000 um ,主要用于有机化合物结构鉴定。
Eh
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s
－频率
E－光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
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波粒二象性
E = h c = h n
真空中:E h c
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越
长(频率越低)，光量子的能量越低。
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。
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（2）物质的颜色与光吸收的关系 物质之所以呈现不同的颜色是物质对光
选择性吸收造成的。 溶液在日光的照射下,如果可见光几乎
均被吸收,则溶液呈黑色;如果全不吸收,则 呈无色透明;若吸收了白光中的某种色光, 则呈现透射光的颜色,即被吸收光的互补色。
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例 如 ,KMnO4 溶 液 吸 收 波 长 500—560nm 的 绿 色光,呈现紫色;K2Cr2O7溶液吸收篮紫色光, 而呈现黄色;硫酸铜溶液呈现蓝色是由于它 吸收了白光中的黄色光波 .
~3.0 ×108m/s λ－波长，单位：m,cm,mm,m,nm,Å
1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1Å=10-10m ν－频率，单位：赫芝（周）Hz 次/秒 n－折射率，真空中为1
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与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量
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X 传播方向
微粒性 光量子，具有能量。
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（4）吸收曲线：在同样的条件下依次将各种
波长的单色光通过某物质溶液,并分别测定每个 波长下溶液对光的吸收程度(吸光度A),以波长 为横坐标,吸光度为纵坐标得到的A～λ曲线,称 为该溶液的吸收曲线，又称吸收光谱。
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最 大 吸 收 波 长 λmaxb: 吸 光 度 最 大 处 对 应 的 波长称为最大吸收波长λmax
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4. 光吸收基本定律: Lambert-Beer定律
I I-dI
朗伯定律(1760)
I0
s
A=lg(I0/It)=k1b NhomakorabeaIt
比尔定律(1852)
b dx
A=lg(I0/It)=k2c
A=lg(I0/It)=kLc
吸光度
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介质厚 度(cm)
T－透光率（透射比）
（Transmittance）
A＝aLc
a的单位: L·g-1·cm-1
当c的单位用mol·L-1表示时，用表示.
－摩尔吸光系数 Molar Absorptivity
A＝ Lc
的单位: L·mol-1·cm-1
当c的单位用g·100mL-1表示时，用
E
1 1
% cm
表示，
A＝
E
1% 1cm
bc，E
1 1
% cm
叫做比消光系数
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Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
Absorbance
1.0 350
0.8
Cr2O72-
0.6
0.4
0.2
300 350 400
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525 545 MnO4-
500
600
700 /nm
苯 (254nm)
甲苯 (262nm)
A
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
末端吸收:出现在短波区,紫外区末端吸收 增强,未成峰形. 生色基团:能产生吸收峰的原子或原子团
助色基团:本身不能产生吸收,对周围的生 色基团发生作用,使生色基团吸收 红移:吸收峰向长波方向移动
紫移:吸收峰向短波方向移动
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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
紫外吸收光谱法：吸收光波长范围200-400 nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。
可见吸收光谱法：吸收光波长范围400-800 nm ，主要用于有色物质的定量分析。
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2.光的基本性质 电磁波的波粒二象性
波动性
光的传播速度: V = c =
n
c－真空中光速 2.99792458×108m/s
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(3) 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 颜色 400-450 紫
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
蓝 绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
互补光 黄绿
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
长λmax 。
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。
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③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。
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据。
混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
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一起。
吸收光谱的产生
• 当以一定范围波长的光连续照射分子或原 子时,就有一个或几个一定波长的光波被吸 收,由于光的互补性,透过的光谱中不出现 这些波长的光,称为吸收光谱。
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光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外
（真空紫外）