第十二章吸光光度分析法

第⼗⼆章吸光光度分析法
第⼗⼆章吸光光度分析法
⼀、本章要点
1．掌握吸收曲线的绘制⽅法、吸收光谱、最⼤吸收波长的概念。

2. 掌握朗伯-⽐尔定律、吸光度、摩尔吸光系数、透光率的基本概念及相互之间的关系。

3.熟悉偏离朗伯-⽐尔定律的原因。

4. 掌握显⾊反应及其条件的选择、吸光光度分析⽅法及熟悉常⽤仪器的基本原理、主要部件
及具体操作。

⼆、⽰例解析
1. 已知含Cd 2+浓度为140µg ·L -1
的溶液，⽤双硫腙显⾊后，⽤厚度为2cm 的⽐⾊⽫测得 A
=0.22，计算此溶液的摩尔吸光系数。

解：查表知Cd 的摩尔质量为112.41g ·mol —1
c (C
d 2+)=140×10-6/112.41=1.25×10—6（mol ·L —1） 46108810
2512220?=??==ε-...bc A （L ·mol -1·cm —1）需要指出的是，上例中的ε值是把被测组分看成是完全转变成有⾊化合物的。

但在实际测
定中，因有⾊物质组成不确定或有副反应存在，实际计算出的是表观摩尔吸光系数。

2. 已知吸光度A = 0.474，计算T 及T %
解： A = -lg T = 2 - lg T %
lg T = -A = -0.474 ， T = 0.336； lg T % = 2-A = 2-0.474 =1.53， T % = 33.6
3. 准确移取含磷30µg 的标准溶液于25mL 容量瓶中，加⼊5%钼酸铵及其它相关试剂，
稀释⾄刻度。

在690nm 处测定吸光度为0.410。

称10.0g 含磷试样，在与标准溶液相同的条件
下测得吸光度为0.320。

计算试样中磷的质量分数。

解：ω（P ）=100?m
A V c A S X S X =3100.1025410.02530320.0 =0.23 4. 某⼀分光光度计的透光率读数误差为0.005，当测量的百分透光率为9.5%时，测得的
浓度相对误差为多少？
解：?T = 0.005，T = 0.095，代⼊式（8-6）：
095
.0lg 095.0005.0434.0??=?c c = -0.022 = -2.2% 5. 测定某样品中Fe 的含量，称样0.2g 测得T =1.0%，若仪器透光率读数误差为0.50%
试计算：
⑴测量结果的相对误差为多少？
⑵欲使测得的A 值为0.434，以提⾼测量的准确度，则应减少称样量或稀释样品多少倍？
⑶若不进⾏上⾯的操作，为提⾼测量准确度应选⽤⼏厘⽶的⽐⾊⽫？
解：⑴ ?T =0.50%，T = 1.0%，代⼊（8-6）式
01
.0lg 01.0005.0434.0??=?C C = 0.1085 = 10.85% ⑵原试液T =1.0%，A = 2.00，要使A = 0.434，降低相对误差，则需稀释样品。

因为
减少称样量会增⼤称量误差。

所以稀释倍数=C 原/C =2.00/0.434 =4.6，即稀释4.6倍。

⑶若不稀释样品，为了提⾼准确度，则要降低吸光度，因为C 较⼤，所以应选择厚度⼩
的⽐⾊⽫，即选⽤0.5cm ⽐⾊⽫。

6. 如何选择适宜的参⽐溶液？
答：溶剂空⽩：在测定波长下溶剂有吸收。

试剂空⽩：在测定波长下试剂有吸收。

试样空⽩：在测定波长下试样基体有吸收。

蒸馏⽔空⽩：在测定波长下均⽆吸收。

7. 某合⾦中含有Mn 和Cr ，称取1.000g 试样，溶解后稀释⾄50.00mL ，将其中的Cr 氧化⾄
Cr 2O 72-，Mn 氧化⾄MnO 4-，然后在440nm 和545nm ⽤1.0cm ⽐⾊⽫测得吸光度分别为0.204和
0.860。

已知在440nm 时Mn 和Cr 的摩尔吸光系数分别为ε（Mn ）=95.0 L ·cm —1·mol —1，ε（Cr ）
=369.0 L ·cm —1·mol —1。

在545nm 时Mn 和Cr 的摩尔吸光系数分别为ε（Mn ）=2.35?103 L ·cm
—1·mol —1，ε（Cr ）=11.0 L ·cm —1·mol —1。

求试样中Mn ，Cr 的质量分数。

（M （Mn ）=54.94 g ·mol
—1，M （Cr ）=52.00 g ·mol —1）
解：根据（8-8）、（8-9）式
Cr Cr 440M n M
n 440Cr 440M n 440440bC bC A A A ε+ε=+=
Cr Mn Mn Cr Mn bC A A A 545
545545545545εε+=+= 0.204 = 95.0?C Mn + 369.0?C Cr
0.860 = 2350?C Mn + 11.0?C Cr
解得 C Mn = 3.64?10—4mol ·L —1 C Cr = 4.59?10—4mol ·L -1
ω（Mn ）=000
.194.5410501064.334-- = 0.0010 ω（Cr ）=000
.100.525021059.44- = 0.0024 8. 某酸碱指⽰剂在⽔中存在下列平衡：HIn （黄⾊） H + + In -（蓝⾊），在650nm 处仅In -有吸收。

今配制两份同浓度⽽不同pH 值的指⽰剂溶液，于650nm 处在同样测量条件下测量
吸光度，得到pH 1 = 4.50时，A 1 =0.180；pH 2 = 5.10时，A 2 =0.360。

求该指⽰剂的理论变⾊
点。

解：根据酸碱指⽰剂变⾊原理，其理论变⾊点的pH 即指⽰剂的p K a θ。

设酸碱指⽰剂的总浓度为c ，当指⽰剂全部以In -存在，即C In = C 时，吸光度为A ，则
pH 1 = p K a θ + lg
11In In C C c - pH 2 = p K a θ + lg 22In In C C C - c （In -）1 = A 1/εb ， c （In ）2 = A 2/εb ， c = A /εb 代⼊上式
pH 1 = p K a θ + lg =-1
1A A A p K A θ + lg =-180.0180.0A 4.50 pH 2 = p K a θ + lg 2
A A A -= p K a θ + lg =-360.0360.0A = 5.10 解得： A = 0.540 p K a θ = 4.80
三、⾃我检测
（⼀）判断题
1.
可见光的波长范围在400-760nm 之间。

（） 2.
吸光度A 与透光度T 成反⽐。

（） 3.
朗伯-⽐尔定律只适⽤于单⾊光。

（） 4.
同⼀物质与不同显⾊剂反应，⽣成不同的有⾊化合物时具有相同的ε值。

（） 5.
可见光源⽤钨丝⽩炽灯，紫外光源⽤氘灯。

（） 6.
若显⾊剂⽤量多，则显⾊反应完成程度⾼，故显⾊剂⽤量越多越好。

（） 7.
⼀般来说，加⼊有机溶剂，可以提⾼显⾊反应的灵敏度。

（）
8. 浓度相对误差仅与仪器读数误差相关。

（）
9. 浓度较⾼时测量相对误差⼤，浓度较低时，测量相对误差⼩。

（）
10. 符合朗伯-⽐尔定律的某有⾊溶液稀释时，其最⼤吸收波长λmax 向长波⽅向移动。

（）
11. 有⾊溶液的吸光度随溶液浓度增⼤⽽增⼤，所以吸光度与浓度成正⽐。

（）
12. 在光度分析中，溶液浓度越⼤，吸光度越⼤，测量结果越准确。

（）
（⼆）填空题
1. 朗伯-⽐尔定律数学表达式：A =kbc ，式中A 代表，b 代表，c 代表，k
代表。

当c 的单位⽤mol ·L -1表⽰时，k 以符号表⽰，称为。

2. 下列物质⽔溶液选择吸收光的颜⾊为：CuSO 4 ；K 2Cr 2O 7 ； KMnO 4 。

3. 光度计的种类和型号繁多，但都主要由、、、、五
⼤部件组成。

4. 分光光度计的表头上，均匀的标尺是，不均匀的标尺是。

5. 为了降低测量误差，吸光光度分析中⽐较适宜的吸光度范围是，吸光度为时，测量误差最⼩。

6. 在以参⽐溶液调节仪器的零点时，因⽆法调⾄透光度为100%，⽽只好调节⾄95%处，此
处测得⼀有⾊溶液的透光度读数为35.2%，该有⾊溶液的真正透光度为。

7. ⼆苯硫腙的CCl 4溶液吸收580 ~ 620nm 范围内的光，它显⾊。

8. 测量某有⾊配合物在⼀定波长下⽤2cm ⽐⾊⽫测定时其T =0.60，若在相同条件下改⽤
1.0cm ⽐⾊⽫测定，吸光度A 为，⽤3.0cm ⽐⾊⽫测定，T 为。

9. 苯酚在⽔溶液中摩尔吸光系数为6.17?103 L ·cm —1·mol —1，若要求使⽤1.0cm ⽐⾊⽫，
透光度在0.15 ~ 0.65之间，则苯酚的浓度应控制在。

10. 吸光光度分析的⽅法有、、等。

（三）选择题
1. 在吸光光度法中，透射光强度与⼊射光强度之⽐称为（）
A ．吸光度 B. 透光度 C. 消光度 D. 光密度
2. 有⾊溶液的摩尔吸光系数ε与下列哪种因素有关（）
A ．⼊射光波长 B.液层厚度 C.有⾊物质浓度 D.有⾊物质稳定性
3. 透光度与吸光度的关系是（）
A. 1/T = A
B. lg1/T = A
C. lg T = A
D. T = lg1/A
4. 若测得某溶液在λmax 时A >0.8，可以采取下列哪些措施？（）
A.增⼤光源亮度
B.改变⼊射光波长
C.稀释溶液
D.换⽤⼩的⽐⾊⽫。

5. 邻菲罗林测Fe ，合适的参⽐溶液（）
A ．样品空⽩ B.试剂空⽩ C.蒸馏⽔空⽩
6. 分光光度法测定钴盐中微量Mn ，加⼊⽆⾊氧化剂将Mn 2+氧化为MnO 4-，测定中应选（）
A.试剂空⽩
B.不加氧化剂的样品空⽩
C. 蒸馏⽔空⽩
7. ⼀有⾊溶液，测得 A = 0.701，其T %为（）
A ． 10.7 B.19.9 C.15.8 D.25.2
8. KMnO 4溶液吸收⽩光中的（）
A ．黄光 B.红光 C.蓝光 D.绿光
9. 符合朗伯-⽐尔定律的有⾊溶液，当其浓度增⼤后（）
A. λmax 不变 B .T 增⼤ C. A 减⼩ D.ε增⼤
10. 有A 、B 两份完全相同的有⾊物质溶液，A 溶液⽤1.0cm ⽐⾊⽫，B 溶液⽤2.0cm ⽐⾊⽫，
在同⼀波长下测得的吸光度值相等，则它们的浓度关系为。

（）
A. C A = 1/2C B
B. B A c c =
C. C A = 2C B
D. 2B A c c =
（四）计算题
1. 有⼀KMnO4溶液，盛于1cm⽐⾊⽫中，在560nm波长的单⾊光下测得透光度为60%，如将其浓度增⼤1倍，其它条件不变，吸光度为多少？
2. Fe2+⽤邻⼆氮菲显⾊，当Fe2+的浓度ρ=0.76µg·mL—1，于510nm波长处、⽤2.0cm的⽐⾊⽫测得透光度为50.2%，求该显⾊反应的摩尔吸光系数。

3. 当⽤纯溶剂作参⽐时，浓度为c的溶液的吸光度为0.4343，假定光度读数误差为0.20%，其浓度c的相对误差应为多少？
4. 某有⾊物M为125g·mol—1在λ=480nm时ε=2500L·cm—1·mol—1。

某样品含该物质约1.5%，试样溶解后稀释⾄100.0mL，⽤1.0cm⽐⾊⽫测量吸光度A。

为使测量引起的相对浓度误差最⼩，应称取样品多少克？
5. 已知KMnO4 的ε545=2.23?103 L·cm—1·mol—1。

某KMn04溶液100mL含KMn04 8.0?10—3g，⽤1cm⽐⾊⽫测定，其吸光度和透光度各为多少？
6. ⽤双硫腙光度法测定Pb2+时，Pb2+的浓度为0.08mg/50mL，⽤2cm⽐⾊⽫于520nm下测得T = 53%，求其摩尔吸光系数。

7. 有⼀溶液，每毫升含铁0.056mg，吸取此试液2.0mL于50mL容量瓶中显⾊，⽤1.0cm⽐⾊⽫于508nm处测得A =0.400，计算吸光系数a，摩尔吸光系数ε（M Fe =55.85g·mol—1）。

8. 若分光光度计透光度读数的绝对误差?T =0.005，计算下列溶液浓度的相对误差。

⑴T = 0.016；⑵A = 0.412。

9. 称取0.500g钢样，溶于酸后，使其中的Mn氧化成MnO4-，将溶液稀释⾄100.0 mL。

稀释后的溶液⽤2.0cm的⽐⾊⽫在波长520nm处测得A= 0.620，MnO4-在此波长处的ε=2235 L·mol —1·cm—1，计算钢样中Mn的质量分数。

10. 某钢样含镍为0.12%，⽤丁⼆铜圬显⾊，ε =1.3?104 L·cm—1·mol—1。

若钢样溶解显⾊后，其溶液体积为100mL，在波长470nm处⽤1.0cm⽐⾊⽫测定，希望测量误差最⼩，应称取试样多少克？
11. 称取钢样0.500g溶解后定量转⼊100mL容量瓶中，⽤⽔稀释⾄刻度。

从中移取10.0mL 试液置于50mL容量瓶中，将其中Mn2+氧化为MnO4-，⽤⽔稀释⾄刻度，摇匀。

于520nm处⽤2.0cm ⽐⾊⽫测量吸光度A = 0.50，计算钢样中Mn的质量分数。

（ε520 =2.3?103L·mol—1·cm—1；M Mn =54.94g·mol—1）
12. 普通光度法测得4.0?10—4mol·L—1KMnO4溶液的吸光度A =0.880，⽤该标准液作参⽐液，在相同条件下测得未知浓度的KMnO4溶液的吸光度A = 0.301，计算未知液中KMnO4的浓度。

13. 浓度为2.0?10—4mol·L—1的甲基橙溶液，在不同pH值的缓冲溶液中，于520nm波长下⽤1.0cm⽐⾊⽫测得下列数据：pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50
A 0.890 0.890 0.692 0.552 0.385 0.260 0.260
计算甲基橙的p K aθ。