十二章节吸光光度法

物质颜色（透射光）
黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
吸收光
颜色
波长/nm
紫
400~450
蓝
450～480
绿蓝
480～490
蓝绿
490～500
绿
500～560
黄绿
560～580
黄
580～600
橙
600～650
红
650～750
溶液的颜色由透射光的波长所决定。
透射光与吸收光为互补色光。
如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色
E=h=hc/
（Planck常数：
h=6.626 × 10 -34 J × S )
光的波长越短（频率越高），其能量越大
表12–1 电磁波谱表
5
可见光区：400-750 nm
400nm
750nm
紫外光区：近紫外区200 - 400 nm 远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
近红外光 0.75～2.5 μ m
吸光光度法的特点： （1）灵敏度高； （2）准确度高； （3）操作简便 快速； （4）应用广泛。
二、物质对光的选择性吸收
1、物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择 性吸收而产生的。
物质对光产生选择性吸收的原因
分子、原子或离子具有不连续的量子化能级。
只有照射光中光子的能量hν与被照射物质粒子的基 态和激发态能量之差△E相等的那部分色光才会被物 质或其溶液所吸收。不同的物质微粒由于结构不同
的依据。
吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重 要依据。
§12-2 光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律
当一束平行单色光通过任何均匀、非散射
的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一
部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。如果
入射光的强度为I0，吸收光的强度为Ia，透过光
的强度为It，反射光的强度为Ir，则它们之间的关
（1）物理性因素
难以获得真正的纯单色光。 朗伯—比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。 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—比耳定律的正或负偏离。
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，最主要的是非单色光作为 入射光引起的偏离。
图12-3 工作曲线
子组成) 互补色光：如果把适当颜色的两种单色光按
一定的强度比例混合，也可以得到白光，这 两种单色光就叫做互补色光 。如绿光和紫 光互补，蓝光和黄光互补。
互补色光：如绿光和紫光互补，蓝光和黄光 互补。
绿
黄
青（蓝绿）
橙
青蓝（绿蓝）
红
蓝
紫
表12-2* 物质的颜色与吸收光颜色的互补关系
武汉大学（四版）*
• K为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数，它与吸光物质的性质、入射光波
长及温度等因素有关。
• 它与b、c 的单位有关（但与c 大小无关）
2、吸光系数a和摩尔吸光系数ε
吸光系数a：当浓度以g • L-1表示，液层厚度用cm表
示时，常数K用a表示，其单位为L • g-1 • cm-1。此时
朗伯—比尔定律表示为：
A = abc
摩尔吸光系数ε：当浓度以mol • L-1表示，液层厚度 用cm表示时，常数K用ε表示，其单位为L • mol-1 • cm-1。此时朗伯—比尔定律表示为：
浅（透过光）来确定其中有色物质含量 的分析方法 分光光度法——是通过待测溶液对特定 波长光的吸收而确定物质含量的分析方 法。
2
吸光光度法
吸光光度法
比色法
分光光度法
可见分光光度法 紫外分光光度法 红外分光光度法
3
吸光光度法
主要用于微量组分的测定，其特点如下 灵敏度高。测定试样中质量分数为10-
2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
(2) Fe2+的浓度用mol • L–1表示时，
c=
1.0 103 g L-=11.8 55.85 g mol-1
mol
•
L–1
摩尔吸光系数ε=
A bc

0.380 2.0cm1.8105
中红外光
2.5 ～5.0 μ m
远红外光
5.0～1000 μ m
红外吸收光谱：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。 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。
7
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。
A= εbc
摩尔吸光系数ε
• 摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1moL • L–1、 光程（液层厚度）为 1cm溶液的吸光度。
• ε是吸光物质在特定波长下的特征常数，它与入射 光波长、溶液的性质以及温度等因素有关，而与 溶液的浓度及液层厚度无关，通常所说某物质的 摩尔吸光系数是指在最大吸收波长处的摩尔吸光 系数εmax。
而具有不同的量子化能级，其能级差也各不相同，
因此物质对光的吸收具有选择性。
M + h M*
基态
激发态
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
吸收光
M +热 M + 荧光或磷光
发射光
2、物质的颜色与光吸收
物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有 选择性吸收而产生的。
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
错。 ε改变，εmax 不变。
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻 二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为 2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
解：已知 b=2.0cm A=0.380 铁的摩尔质量M=55.85 g • mol–1
A1 = 1/2A=0.150 由于A1 = –lgT1 则 T1 =10=10 = 0.708=70.8%
33
3、标准曲线的绘制及其应用
根据 A = Kbc 若b不变，A ∝c
这是分光光度法进行定量分析的基础， 标准曲线就是根据这一原理制作的。
标准曲线的绘制：在选定的实验条件下 分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光 度，以待测组分的含量为横坐标，吸光度为 纵坐标作图，得到的通过原点的直线称为标 准曲线或工作曲线。
收层厚度的关系。A∝b
• 比耳(Beer) 1852年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
• 二者的结合称为朗伯—比耳定律，也称为光的吸 收定律。其数学表达式为：
朗伯-比耳定律的数学表达式为：
A = Kbc
它表明：当一束平行单色光通过均匀的
非散射的溶液时，溶液的吸光度A与吸光物 质的浓度c和液层厚度b的乘积成正比。
•如果有色配合物的解离度较大，特别是当 溶液中还有其他配合物时，常使待测物质在 低浓度时显色不完全，这也是标准曲线有时 不通过原点的原因。
4.偏离朗伯—比耳定律的原因
标准曲线法测定未知溶液的浓度时，有时标准曲 线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现 象称为对朗伯—比耳定律的偏离。
引起这种偏离的因素（两大类）： （1）物理性因素； （2）化学性因素。
第十二章 吸光光度法
§12-1 物质对光的选择性吸收 §12-2 光吸收基本定律 §12-3 吸光光度法的仪器应用 §12-4 吸光光度分析条件的选择 §12-5 吸光光度法的应用
思考题
1
吸光光度法
原理：吸光光度法是基于物质对光的选 择性吸收而建立起来的分析方法
分类： 比色法——是以比较有色溶液颜色的深
（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相 似、λmax不变。
（3）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和 λmax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。
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下 吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最 大。在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大， 所以测定最灵敏。此特性可作为物质定量分析
｜Δ ε ｜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。
介质不均匀、散射引起正偏离
朗伯—比尔定律只适用于均匀溶液。不均匀 的胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，散射（均匀溶液 没有散射）使透光率减少，所测吸光度增大，导致 对朗伯—比尔定律的偏离 。
光而呈现蓝色
光的互补：蓝 黄
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 max；
3、光吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度， 以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制曲线， 描述物质对不同波长光的吸收能力。
吸收曲线
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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长λmax
(1) Fe2+的浓度用g • L–1表示时，c=1.0×10–3 g • L–1
吸光系数a = A bc
0.380 2.0cm 1.010 3 g L-1
=1.9×102 L • g–1 • cm–1
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻 二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为
(2)化学。性因素
高浓度引起的偏差
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。朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。
系为：
I0 = Ia + It + Ir
b
c
It
Ia Ir
I0 = Ia + It + Ir
Ir基本不变，其影响可以用同样材质和厚 度的比色皿相互抵消，故上式可简化为：
I0 = Ia + It
透光率T——透过光的强度It与入射光的
强度I0之比为透光率（也称透光度、透射比）
T It (%) I0
吸光度A —物质对光的吸收程度（吸收光
的强度）。
吸光度A与透光率T的关系为：
A lg 1 lg T lg It
T
I0
或： T = 10-A
溶液的透光率越小，吸光度越大，表
明溶液对光的吸收越强。
例12–1 某溶液的透光率为40.2%，其吸光度 是多少?
解：已知T = 40.2% = 0.402 则：A= –lg T = –lg 0.402 = 0.396 透光率为40.2%时，吸光度为0.396。
mol
L-1
= 1.1×104 L • mol–1 • cm–1
例12-4 某有色溶液在2.00cm比色皿中，测得 透光率T=50.0%，若改用1.00cm比色皿时， 其T1和A1各为多少？
解：有色溶液在2.00cm比色皿中的吸光度为：
A = –lgT = –lg0.500 = 0.301
根据朗伯—比尔定律，吸光度与液层厚度成正 比，则改用1.00cm比色皿时，其A1和T1各为：
标准曲线法：在同样条件下，测量待测
溶液的吸光度，在标准曲线上查到与之相对应
的待测物质的含量。
标准曲线的绘制及标准曲线法
标液 A
1234 5 C1 C2 C3 C4 C5 A1 A2 A3 A4 A5
样品 CX AX
A
AX
λ CX
标准曲线不通过原点原因*（后讲）
•可能是由于参比溶液选择不当，比色皿厚 度不等，比色皿位置不妥，比色皿透光面不 清洁等原因所引起的。
例12–2 测得某溶液的吸光度为0.434，其透 光率是多少?
解：已知A=0.434 根据A= –lg T得 T=10–A=10–0.434=36.8% 吸光度为0.434时，透光率为36.8%。
朗伯—比耳定律
实践证明，吸光度与溶液浓度、液层厚度及入 射光波长等因素有关。若入射光波长不变 • 朗伯(Lambert)于1760年阐明了光的吸收程度和吸
• ε值愈大，显色反应的灵敏度愈高。一般认为，
ε＜104 属低灵敏度，
104＜ ε ＜5×104 属中等灵敏度，
ε＞5×104 属高灵敏度。
在实际分析中，为了提高灵敏度常选择ε 值较 大的有色化合物为被测物质，选择有最大ε 值的光
波 max作为入射光。
如果改变入射光的波长，则摩尔吸 光系数ε、εmax 也改变?
2～10-5的微量组分，甚至可以测定质量 分数为10-6～10-8的痕量组分。 准确度较高。一般比色法的相对误差 为5%～10%，分光光度法为2%～5% 操作简单、分析速度快。 应用广泛。几乎所有的无机离子和许多 有机化合物都可以
4
§12-1物质对光的选择性吸收
一、光的基本性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性 光是由光子流组成，光子的能量：