吸光光度法显色反应及显色条件的选择
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吸光光度
B
4 3 2 1
纯电子 跃迁
A
双原子分子能级跃迁
△E = hv = hc/λ hc/λ
吸收曲线： 吸收曲线：
将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度有色溶 测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度（ 液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度（吸光 ），然后以波长为横坐标 然后以波长为横坐标， 度A），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图 得一曲线
吸光光度法
9-1吸光光度法的基本原理 9-2光度计及其基本部件 9-3显色反应及显色条件的选择 9-4吸光度测量条件的选择 9-5吸光度法的应用 9-6紫外吸收光谱法简介
9-1吸光光度法的基本原理
简介： 简介： 吸光光度法： 吸光光度法： 基于物质对光的选择吸收而建立的分析方法
吸光光度法包括： 吸光光度法包括： 比色法、可见分光光度法、 比色法、可见分光光度法、紫外分光光度法
显色反应条件的选择
1.显色剂用量 1.显色剂用量
2.溶液的酸度 2.溶液的酸度 ⑴ 影响配合物的组成 ； ⑵ 影响影响显色剂的平衡浓度和颜色 ； ⑶ 影响被测离子的存在状态 ； 3.显色温度 3.显色温度 4.显色时间 4.显色时间 5.溶剂 5.溶剂
6.测定中的干扰及其消除方法 6.测定中的干扰及其消除方法
照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光 其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定 为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度 这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度
化学因素引起的偏离 Beer定律适用的另一个前提 稀溶液浓度过高会使C 定律适用的另一个前提： 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
如果样品溶液、试剂、显色剂均无色时，选溶剂作参比， ⑴ 如果样品溶液、试剂、显色剂均无色时，选溶剂作参比，称 溶剂空白” 为“溶剂空白”； 如果样品溶液有色，而试剂、显色剂无色时， ⑵ 如果样品溶液有色，而试剂、显色剂无色时，选不加显色剂 的样品溶液作参比，称为“样品空白” 的样品溶液作参比，称为“样品空白”； 如果试剂、显色剂有色，而样品溶液无色时， ⑶ 如果试剂、显色剂有色，而样品溶液无色时，选不加样品的 试剂、显色剂溶液作参比，称为“试剂空白” 试剂、显色剂溶液作参比，称为“试剂空白”。
显色条件的选择
第六章 吸收光谱法
本章内容
第一节 吸光光度法的特点 第二节 吸光光度法的原理 第三节 显色反应和显色条件的选择
第四节 测量条件的选择
第五节 目测比色法和光度计的基本部件
第六节 吸光光度光法的应用
第一节 吸光光度法的特点
分光光度法的类型
红外吸收光谱法：吸收光波长范围2.51000 m ,
主要用于有机化合物结构鉴定。
返回
朗伯—比尔定律：一束平行单色光通过溶液时，溶 液的吸光度A与溶液 的浓度c 和液层厚度L成正比。
数学表达式：
A=KcL
K为常数，表示物质对光的吸收能力，与吸光物质 的本性，入射光的波长及温度等因素有关，与浓度c无 关，数值随c选择的单位变化。
3、吸光系数和摩尔吸光系数
（1）吸光系数a 当c用g/L表示，L用cm表示时，K用a表示，称为吸光 系数，单位为 L· g -1· cm-1 ，则： A=acL
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。
1、灵敏度高 选择 较大(104～105)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）
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 色剂之间的颜色差别应尽可能大。
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MR max
本章内容
第一节 吸光光度法的特点 第二节 吸光光度法的原理 第三节 显色反应和显色条件的选择
第四节 测量条件的选择
第五节 目测比色法和光度计的基本部件
第六节 吸光光度光法的应用
第一节 吸光光度法的特点
分光光度法的类型
红外吸收光谱法：吸收光波长范围2.51000 m ,
主要用于有机化合物结构鉴定。
返回
朗伯—比尔定律：一束平行单色光通过溶液时，溶 液的吸光度A与溶液 的浓度c 和液层厚度L成正比。
数学表达式：
A=KcL
K为常数，表示物质对光的吸收能力，与吸光物质 的本性，入射光的波长及温度等因素有关，与浓度c无 关，数值随c选择的单位变化。
3、吸光系数和摩尔吸光系数
（1）吸光系数a 当c用g/L表示，L用cm表示时，K用a表示，称为吸光 系数，单位为 L· g -1· cm-1 ，则： A=acL
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。
1、灵敏度高 选择 较大(104～105)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）
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 色剂之间的颜色差别应尽可能大。
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MR max
吸光光度法分析条件的选择
z (1)酸度对被测物质存在状态的影响
z 大部分高价金属离子都容易水解，当溶液的酸度 降低时，会产生一系列羟基络离子或多核羟基络离 子。高价金属离子的水解象多元弱酸的电离一样，是 分级进行的。
z 随着水解的进行，同时还发生各种类型的聚合反 应。聚合度随着时间增大，而最终将导致沉淀的生 成。显然，金属离子的水解，对于显色反应的进行是 不利的，故溶液的酸度不能太低。
第31讲
第十章 吸光光度法
第2讲
z 在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的 基团如—N＝N—、—N＝O、—NO2、对醌基、＝C＝ O(羰基)、＝C＝S(硫羰基)等，一般都具有颜色， 原因是这些基团中的л电子被光激发时，只需要较 小的能量，能吸收波长大于200nm的光，因此，称 这些基团为生色团；某些含有未共用电子对的基团 如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一对未共用电子 对)，羟基-OH(具有两对末共用电子对)，以及卤代 基—F，—Cl，—Br，—I等，它们与生色基团上的不
z(2)有机显色剂
z 许多有机试剂，在一定条件下，能与金属离子 生成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物)。
第31讲
第十章 吸光光度法
第2讲
将金属螯合物应用于光度分析中的优点是：
1．大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色，摩 尔吸光系数大于104，因而测定的灵敏度很高；
2．金属螯合物都很稳定，一般离解常数都很 小，而且能抗辐射；
第31讲
第十章 吸光光度法
第2讲
z选择显色反应的一般标准 :
z(1) 选择性要好。一种显色剂最好只与一种被测组 分起显色反应，这样干扰就少。或者干扰离子容易 被消除、或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的 有色化合物的吸收峰相隔较远。 z (2)灵敏度要高。由于吸光光度法一般是测定微量 组分的，灵敏度高的显色反应有利于微量组分酌测 定。灵敏度的高低可从摩尔吸光系数值的大小来判 断，κ值大灵敏度高，否则灵敏度低。但应注意， 灵敏度高的显色反应，并不一定选择性就好，对于 高含量的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。 z(3)对比度要大。即如果显色剂有颜色，则有色化合 物与显色剂的最大吸收波长的差别要大，一般要求 在60nm以上。
z 大部分高价金属离子都容易水解，当溶液的酸度 降低时，会产生一系列羟基络离子或多核羟基络离 子。高价金属离子的水解象多元弱酸的电离一样，是 分级进行的。
z 随着水解的进行，同时还发生各种类型的聚合反 应。聚合度随着时间增大，而最终将导致沉淀的生 成。显然，金属离子的水解，对于显色反应的进行是 不利的，故溶液的酸度不能太低。
第31讲
第十章 吸光光度法
第2讲
z 在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的 基团如—N＝N—、—N＝O、—NO2、对醌基、＝C＝ O(羰基)、＝C＝S(硫羰基)等，一般都具有颜色， 原因是这些基团中的л电子被光激发时，只需要较 小的能量，能吸收波长大于200nm的光，因此，称 这些基团为生色团；某些含有未共用电子对的基团 如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一对未共用电子 对)，羟基-OH(具有两对末共用电子对)，以及卤代 基—F，—Cl，—Br，—I等，它们与生色基团上的不
z(2)有机显色剂
z 许多有机试剂，在一定条件下，能与金属离子 生成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物)。
第31讲
第十章 吸光光度法
第2讲
将金属螯合物应用于光度分析中的优点是：
1．大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色，摩 尔吸光系数大于104，因而测定的灵敏度很高；
2．金属螯合物都很稳定，一般离解常数都很 小，而且能抗辐射；
第31讲
第十章 吸光光度法
第2讲
z选择显色反应的一般标准 :
z(1) 选择性要好。一种显色剂最好只与一种被测组 分起显色反应，这样干扰就少。或者干扰离子容易 被消除、或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的 有色化合物的吸收峰相隔较远。 z (2)灵敏度要高。由于吸光光度法一般是测定微量 组分的，灵敏度高的显色反应有利于微量组分酌测 定。灵敏度的高低可从摩尔吸光系数值的大小来判 断，κ值大灵敏度高，否则灵敏度低。但应注意， 灵敏度高的显色反应，并不一定选择性就好，对于 高含量的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。 z(3)对比度要大。即如果显色剂有颜色，则有色化合 物与显色剂的最大吸收波长的差别要大，一般要求 在60nm以上。
吸光光度法-原理介绍PPT
2、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 仅与吸收物质本身的性质有关，与待测
物浓度无关；
（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
1.显色剂用量
吸光度A与显色剂用量CR 的关系会出现如图所示的几种 情况。选择曲线变化平坦处。
2.反应体系的酸度
在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件 下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且 恒定的平坦区所对应的pH范围。
3.显色时间与温度
实验确定
4.溶剂
一般尽量采用水相测定，
三、共存离子干扰的消除
(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。此特性 可作为物质定量分析的依据。 (5)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。
二、光的吸收定律 1.朗伯—比耳定律
•
布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和
应控制A：0.2~0.8之间。控制方法：
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 （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。（动画）
吸收曲线的讨论：
(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。
第8章吸光光度法
MR + H+
显然，增大酸度对显色 反应不利。 ⑴影响显色剂浓度和颜色； ⑵影响Mn+的存在状态;
⑶影响配合物的组成。
实际工作中，作 A ～ pH 曲线，寻找适宜 pH 范围。
A
pH
3、显色温度的选择： 一般在室温，有时需加热，通过实验确定
4、显色反应时间：制作吸光度-时间曲线
(c(M)、 c(R) 、 pH一定)
一、显色反应的选择：
1、显色反应的类型：配位反应和氧化还原反应。 2、对显色反应的要求： ⑴灵敏度足够高:κ＞105 超高灵敏，κ=(6~10)104 高灵敏,κ=(2~6)104中等，κ＜2×104不灵敏 ⑵显色剂在测定波长处无明显吸收，试剂空白小。 对比度：两有色物质最大吸收波长之差 Δλ=|λMAXMR-λMAXR|≥60nm
2、吸收曲线：测量某 种物质对不同波长单色 光的吸收程度，以波长 为横坐标，吸光度为纵 坐标，得到的一条吸收 光谱曲线。
（1）用途： ①进行定性分析； ②进行定量分析； ③选择吸收波长； ④判断干扰情况。
9
定性分析与定量分析的基础
不同物质吸收光谱的形状以及max 不同
B 定性分析基础 物质对光的选择 吸收
练习题
1、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围 是 A。400~780nm B。200~320nm C。200~780nm D。200~1000nm 答案： A 2 、符合比尔定律的一有色溶液，当其浓度增大 时，最大吸收波长和吸光度分别是 A。不变，增加 B。不变，减少 C。增加，不变 D。减少，不变 答案： A
Ia
透光率 （透射比）Transmittance
第9章吸光光度法(2)。
60nm
二、 显色条件的选择
吸光光度法是测定待测物质的吸光度或显色 反应平衡后溶液的吸光度，因此为了得到准确的 结果，必须控制适当的条件，使显色反应完全和 稳定。
显色条件包括: 溶液酸度，显色剂用量，显 色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存 离子的干扰等。
1、溶液酸度（pH值及缓冲溶液）
在相同条件下测的试液的吸光度， 从工作曲线上就可查到试液的浓 度, 该方法称为工作曲线法。 注意什么？ a. 标准溶液浓度必须在线性范围内，即符合A= bc
b. 试液的吸光度必须在标准曲线范围内，即A1≤ Ax ≤An
五、光度分析法的误差（准确度）
对朗伯－比尔定律的偏离
在实际分析中，常会发现标准曲线发生弯曲，尤其当溶液
2.有机显色剂
有机显色剂分子中含有某些含不饱和键的基 团如偶氮基、对醌基和羰基等生色团（ chromophoric group）和含孤对电子的基团如氨 基 、 羟 基 和 卤 代 基 等 助 色 团 （ auxochrome group）。
生色团：－N＝N－，－N＝O，
O
C=S,－N
（共轭双键）πe
为避免铁的干扰，可以选择波 长 520 nm进行测定，虽然而测镍的 灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干 扰镍的测定。
二、参比溶液的选择
为什么要使用参比溶液？ 目的：扣除非待测组分（吸收池和各种试剂）对光的吸收， 使测得的的吸光度真正反映待测物对光的吸收。
测定时，采用两个材质、厚度相同的比色皿进行测量，其中 一个作为参比池，装入参比溶液，调节仪器使透过参比池的吸光 度为零。则测得待测溶液的吸光度为：
显色剂的用量来消除干扰。 g. 采用预先分离的方法。
三、三元配合物在光度分析中的应用特性简介（自学）
显色反应及显色条件的选择
第三节显色反应及显色条件的选择将待测组分变成有色络合物的反应－显色反应。
与待测组分形成有色络合物的试剂－显色剂一、显色反应的选择：（ 1 ）灵敏度高：ε大是显色反应灵敏度的重要标志。
图6-5 吸光度与显色剂浓度的关系曲线4 ．显色温度：升温加快显色，但温度偏高，有色物质分解，由实验来确定。
总之：通过实验，分别作出A ～[R]，pH ，t ，T 曲线，找出合适的[R] ，pH，t，T ，即找出平坦区。
5 ．副反应的影响6 ．溶剂的影响7 ．共存离子的影响。
消除共存离子干扰的方法：（(5) 选用适当的分离方法。
三、显色剂(R)1 ．无机显色剂：无机显色剂在光度分析中应用不多，这主要是因为生成的络合物不够稳定，其灵敏度与选择度也不够高，目前，有价值的仅有硫氰酸盐、钼酸铵、H2O2等。
2 ．有机显色剂：R大多数有机显色剂R 与金属离子生成稳定的螯合物，显色反应的选择性和灵敏度都较高。
在吸光光度法中应用广泛。
①生色团：可吸收光子而产生跃迁的原子基因。
它一般是分子中含有一个或多个某些不饱和基因( 共轭体系) 的有机化合物。
②助色团：含有孤对电子的基因，显然本身没有颜色，当它与某生色团相联时，( 与其不饱和键相互作用) ，能使该生色团的吸收波长位置向长波方向移动( 即红移) ，且光谱强度有所增大。
如：胺基：—NH2 R—NH—R2N—羟基：—OH—OR—SH—CL 等。
③常用的有机显色剂：有机显色剂的类型、品种都非常多。
A ：偶氮类显色剂：含有偶氮基—N=N —凡含有偶氮结构的有机化合物，都是带色的。
偶氮类显色剂：性质稳定，显色反应灵敏度高，选择性好，对比度较大。
如：偶氮胂Ⅲ：③选择性高( 比二元体系)一种配体常可与多种金属离子产生类似的络合反应，而当形成三元络合物时，就减少了形成类似络合物的可能性。
如：铌、钽都可与邻苯三酚生成二元络合物，但在草酸介质中只有钽－邻苯三酚－草酸。
一、显色反应和显色剂1、显色反应在无机分析中，很少利用金属水合离子本身的颜色进行光度分析，因为它们的吸光系数值都很小。
显色反应及显色条件的选择(精)
能与双硫腙形成有色络合物,加入吡啶萃取时,
稳定的三元配合物大大提高了萃取率。
2.4.2 显色条件的选择
显色条件的选择
吸光光度法是测定显色反应达到平衡后溶
液的吸光度，为了得到准确的结果，必须从研 究平衡着手了解影响显色反应的因素，控制适 当的条件，使反应完全和稳定。
显色反应的主要条件
显色的主要条件有以下几点： （1）显色剂用量 显色反应一般可以用下式表示： M + R ＝ MR 为了减少反应的可逆性，根据同离子效应，加 入过量的显色剂是必要的，但过量太多，有时 会有副反应产生，反而不利。
（3）三元配合物的分析特性
b. 三元络和物对光有较大的吸收容量,所以进行光度 测定时它比二元络和物具有更高的灵敏度。如用H2O2 测定钒，灵敏度太低(=2.7×102)。而用PAR显色灵敏 度虽有提高，但选择性差。 如果将V5+、H2O2、PAR三者混合,一定条件下则
形成紫红色的三元络合物，灵敏度可大大提高
(=1.4×104)，最大吸收波长也移至540nm（原最大 吸收波长为450nm），出现较大红移。
（3）三元配合物的分析特性
c. 形成三元络合物的显色反应比二元体系具有更 高的选择性。这是因为在二元络合物中，一种 配位体常与多种金属离子产生类似络合反应， 而当体系中两种配位体形成三元络合物时，就 减少了金属离子形成类似络合物的可能性。
吸光度与显色剂用量关系
图2-11是吸光度与显色剂用量关系的几种情况。
图2－11吸光度与显色剂用量的关系
从三个图中可以得到： 1) 可以选用的用量较宽 2) 可以选用的用量较窄 3) 表明随着显色剂用量的增加，吸光度也不断增大。
（2）溶液的酸度
溶液的酸度对显色反应的影响是多方面的 : 例如由于显色剂大多是有机弱酸，酸度影 响显色剂的离解，因而影响显色剂反应的完全 程度。 又如许多显色剂本身就是酸碱指示剂，配 位反应后的颜色必须与显色剂本身的颜色有显 著的不同。 二甲酚橙pH>6.3呈红紫色，pH<6.3呈黄色， 与金属配合物则呈红色，故只适合于pH<6.3的 条件。
第七章 吸光光度法
三、吸光度范围的选择 研究表明，当T=0.368，即A=0.434，测量 的相对误差为最小。当T=15%-65%时，即 A=0.2-0.8时测量的相对误差≤±2%，能满 足分析测定的要求，故吸光度在0.2-0.8为 测量的适宜范围。
2、化学因素： ①、Beer定律要求在稀溶液的情况下才适用，当待测液浓度过
高（M>10-2mol.l-1）时，则会引起误差。
②溶液的吸光物质常因解离、综合或互变影响或产生副反应而 改变其浓度，导致偏离。 3、其它因素：如待测试样是胶体溶液，新溶液或有悬浮物质时， 使得吸光物质不均匀，当λ射光透过溶液时，除了部分被吸收
第七章 吸光光度法
内容提要 概述（理解） 吸光光度法的基本原理（掌握） 显色反应及显色条件的选择（了解） 测量条件的选择（掌握） 目视比色与分光光度计（了解） 吸光光度法的应用（掌握）
§7-1 概 述
前面所学滴定分析和质量分析都属于化学分析法，适用于含
量高于1%常量组分的测定，测定结果的相对误差可控制
物质吸光能力大小的量度，它表示浓度为1mol.l-1的溶液，在1cm的比
色皿中，在一定温度和一定波长下的吸光度。
在吸光光度法中，有时也用透射比T来表示物质吸收 I 光的能力： T
I0
因此引出A与T之间存在以下关系： A lg I 0
I
lg
1 T
lg T
即：
A lg
1 T
KbC
综合考虑液层厚度与浓度对光吸收的影响，即得到朗伯-比尔的 数学表达式：
A lg
I0 I
KbC
它的物理意义是：当一束单色光平行照射到均匀，非散射性的吸光物质的
溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度C和液层厚度b的乘积成正比。
8吸光光度法
四、显色反应和显色条件的选择
(2) 显色溶液的pH值
例： pH=1.8~2.5
Fe(ssal)+ 紫红色
pH=4~8
Fe(ssal)-2 橙红色
pH=8~11.5
Fe(ssal) 3 3- 黄色
常用的光源 :
可见光区: 钨灯 (辐射波长为320nm~2500nm) 紫外区: 氢灯、氘灯(辐射波长为185nm~400nm)
31
三. 仪器和方法
＊ 单色器（滤光片、棱镜或光栅）
作用 :
将光源发射的复合光分解成单色光的光学系统
1. 滤光片----光电比色计的单色器
组成：由有色玻璃制成
作用：只允许和它颜色相同的光通过，得 到的是近似的单色光
选择的原则：滤光片最易通过的光是有色溶液
最易吸收的光
互补色
32
三. 仪器和方法 2. 棱镜或光栅
----分光光度计的单色器
由棱镜或光栅等色散元件及狭缝和透镜等组成
组成 :
入射狭缝：光源的光由此进入单色器
准光装置：透镜或反射镜使入射光成为平行光束
色散元件：将复合光分解成单色光
聚焦装置：将分光后的单色光聚焦至出射狭缝
（透镜或凹面镜）
33
三. 仪器和方法 ＊ 样品室（石英池和玻璃池） 用于放置各种类型的吸收池(比色皿)和相 应的池架附件
石英或玻璃池，紫外区一定要用石英池
厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, …cm
36
三. 仪器和方法
＊检测系统 光电管或光电倍增管
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，
17
二 . 吸光光度法的基本原理
分析化学 第七章 吸光光度分析法
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；
7
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。
图8-1吸收曲线
8
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 （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。
(2)化学性因素
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。
20
当溶液浓度c >10-2mol·-1时，吸光质点间 L 可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光 的吸收。朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。 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 度发生变化，影响吸光度。 (3)工作曲线不过原点 存在系统误差：吸 收池不完全一样；参比 溶液选择不当等。
10
三、光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律 • 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于
1729年和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 • 二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表 达式为：
2.选择适当的显色反应条件 通过控制适宜的显色条件，消除干扰组分 的影响。 3.选择适宜的波长 避开干扰物的最大吸收，配制适当的参比 液，消除干扰组分的影响。
34
4.提高显色反应的选择性
分析化学第九章吸光光度法
3. 分光光度计及其基本部件：
光源－单色器－比色皿（吸收池）－检测器－显
（1）光源 : 钨丝灯:可见、红外 400－1000nm氢灯或 氘灯：紫外 160－350nm （2）单色器： a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。 b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃 棱镜:可见,石英棱镜:紫 外、可见。 c.光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200 条/mm, 衍射、干涉原理。
吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱 单色 单一波长的光 光 光 复合光 由不同波长的光组合而成的光
两种不同颜色的单色光按一定的强度比 光的互补 例混合得到白光，那么就称这两种单色 光为互补色光
光的互补示意图
KMnO4溶液的 吸收曲线 (cKMnO4:a<b<c <d)
分子、原子、离子具有不连续的量子化能级，仅 能吸收当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n因为不同物质微粒的结构不同， 共有不同的量子化能级，其能量差也不相同,因此 对光的吸收具有选择性。若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ，测量不同 λ下的 A ，以吸光 度 A 对吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线， 即吸收光谱。 初步定性分析：不同物质吸收曲线的形状与最大 吸收波长不同。 定量分析：不同 C 的同一物质在吸收峰附近的 A 随 C ↑而增大，吸收曲线是吸光光度法中选择测 定波长的主要依据。
3.温度：通过实验确定温度范围，通常在室温下 进行。 4.溶剂：一般螯合物在有机溶剂中溶解度大，提高 显色反应的灵敏度。如Cu(SCN)42－在水中大 部分离 解，几乎无色；在丙酮中呈蓝色。
5.显色时间：通过实验找出适宜的显色时间。
6.干扰组分：共存组分与显色剂生成有色络合物， 正干扰；生成无色络合物，负干扰。 干扰的消除：
第九章吸光光度法
绿
蓝绿
黄绿
黄 橙
绿蓝 蓝 紫 紫红
红
4
/nm 400-450
颜色 紫
互补光 黄绿
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
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
• 分子、原子、离子具有不连续的量子化能 级，当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n时才能发生吸收。 • 不同物质微粒的结构不同，有不同的量子 化能级，其能量差也不同，因此物质对光 的吸收具有选择性。 • 若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ， 测量不同 λ下的 吸光度A ，以吸光度 A 对 吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线，即吸 收光谱。
•白光:
是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种
色光按一定比例混合而成的。
•物质的颜色:是由于物质对不同波长的光具有选择
性的吸收作用而产生的。例如：硫酸铜溶液因吸收 白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸白光 中的绿色光而呈紫色。因此，物质呈现的颜色和吸 收的光颜色之间是互补关系。
光的互补性与物质的颜色
二.分光光度计的主要部件
• 1.光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,
稳定。
– 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm)
– 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
• 2.单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。
– 棱镜: 玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%),相对误差 0.1%～0.2%
蓝绿
黄绿
黄 橙
绿蓝 蓝 紫 紫红
红
4
/nm 400-450
颜色 紫
互补光 黄绿
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
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
• 分子、原子、离子具有不连续的量子化能 级，当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n时才能发生吸收。 • 不同物质微粒的结构不同，有不同的量子 化能级，其能量差也不同，因此物质对光 的吸收具有选择性。 • 若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ， 测量不同 λ下的 吸光度A ，以吸光度 A 对 吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线，即吸 收光谱。
•白光:
是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种
色光按一定比例混合而成的。
•物质的颜色:是由于物质对不同波长的光具有选择
性的吸收作用而产生的。例如：硫酸铜溶液因吸收 白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸白光 中的绿色光而呈紫色。因此，物质呈现的颜色和吸 收的光颜色之间是互补关系。
光的互补性与物质的颜色
二.分光光度计的主要部件
• 1.光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,
稳定。
– 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm)
– 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
• 2.单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。
– 棱镜: 玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%),相对误差 0.1%～0.2%
吸光光度法显色反应及显色条件的选择
下叶
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择 • 反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定 可以保证至少在测定过程中吸光度基本上不变，杏则将影 响吸光度测定的准确度及再现性。
下叶
上叶
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择 • 显色条件的选择 • 显色剂用量
• 根据溶液平衡原理，有色配合物稳定常数愈大，显色剂过 量愈多，愈有利于待测组分形成有色配合物 • 过量显色剂的加人，有时会引起副反应的发生，对测定反 而不利 • 显色剂的适宜用量常通过实验来确定
下叶
上叶
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
下叶
上叶
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 选择性好 • 显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反 应 • 仅与某一种离子发生反应者称为特效的（或专属 的）显色剂 • 显色剂在测定波长处无明显吸收 试剂空白值小， 可以提高测定的准确度。 • 两种有色物质最大吸收波长之差称为“对比度”， 一般要求显色剂与有色化合物的对比度 △ 入在 60nm 以上
上叶
吸光光度法 / /显色反应及显色条件的选择
•进行光度分析时，首先要把待测组分转变成有色化合物， 然后测定吸光度或吸收曲线 •将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应 •与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂
下叶
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
显色反应的分类 •配位反应----最主要的显色反应 •氧化还原反应 显色反应的选择 •灵敏度高 摩尔吸收系数 K 的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志 应当选择生成的有色物质的‘较大的显色反应
下叶
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 分离干扰离子 • 采用沉淀、离源自交换或溶剂萃取等分离方法除去干扰离子 • 溶剂萃取分离方法可直接在有机相中显色，称为萃取光度 法。 • 选择适当的光度测量条件 • 波长 • 参比溶液
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择 • 反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定 可以保证至少在测定过程中吸光度基本上不变，杏则将影 响吸光度测定的准确度及再现性。
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择 • 显色条件的选择 • 显色剂用量
• 根据溶液平衡原理，有色配合物稳定常数愈大，显色剂过 量愈多，愈有利于待测组分形成有色配合物 • 过量显色剂的加人，有时会引起副反应的发生，对测定反 而不利 • 显色剂的适宜用量常通过实验来确定
下叶
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 选择性好 • 显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反 应 • 仅与某一种离子发生反应者称为特效的（或专属 的）显色剂 • 显色剂在测定波长处无明显吸收 试剂空白值小， 可以提高测定的准确度。 • 两种有色物质最大吸收波长之差称为“对比度”， 一般要求显色剂与有色化合物的对比度 △ 入在 60nm 以上
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吸光光度法 / /显色反应及显色条件的选择
•进行光度分析时，首先要把待测组分转变成有色化合物， 然后测定吸光度或吸收曲线 •将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应 •与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
显色反应的分类 •配位反应----最主要的显色反应 •氧化还原反应 显色反应的选择 •灵敏度高 摩尔吸收系数 K 的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志 应当选择生成的有色物质的‘较大的显色反应
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 分离干扰离子 • 采用沉淀、离源自交换或溶剂萃取等分离方法除去干扰离子 • 溶剂萃取分离方法可直接在有机相中显色，称为萃取光度 法。 • 选择适当的光度测量条件 • 波长 • 参比溶液
显色反应及显色反应条件
应要加热到一定温度下才能进行。而且还有一些有 色配合物在室温下要分解。 （1）显色温度要适当，既能使显色反应速度加
快，又不产生副反应的影响；
（2）分析过程中，标准样和试样的反应温度要尽 量保持一致
（3）溶液间的温差不能大于（3～5）℃
显色反应时间
显色反应的速度有快有慢，快的几乎是瞬间完 成，颜色很快达到稳定状态，并且能保持较长时 间。大多数显色反应的速度是比较慢的，需要一定 时间才能达到稳定。而且有些有色化合物放置过久 也会褪色。适宜的显色时间要由实验来确定。
当过量。
如何确定显色剂用量？ 配制数份浓度相等的同一溶液，依次分别加入不 同量的同一显色剂，然后分别测定其吸光度值， 再以A为纵坐标，以加入的显色剂的浓度为横坐标 绘制出A-CR关系曲线。一般有以下几种情况：
选择曲线变化平坦处
溶液的酸度 酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影 响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的 组成、稳定性等。
（无色或浅色物+显色剂=深色物）——显色反应 氧化还原反应 Mn2＋－5e＋4H2O= MnO4－＋8H＋ 络合反应
Fe3＋＋SCN－=FeSCN2＋
显色反应需满足的要求： 选择性好 灵敏度高
有色化合物的稳定常数要尽可能的大
M L ML
K
稳＝
ML M L
有色化合物的组成恒定，化学性质稳定
磺基水杨酸 —— Fe3+ 邻二氮菲 —— Fe2+ 二苯碳酰二肼 —— Cr6+ 双硫腙 —— Hg2+、 pb2+ 、Cd2+ 偶氮胂Ⅲ —— Ca2+ 、 pb2+ 、 Ba2+ 铬天氰S —— Al3+
磺基水杨酸结构式：
快，又不产生副反应的影响；
（2）分析过程中，标准样和试样的反应温度要尽 量保持一致
（3）溶液间的温差不能大于（3～5）℃
显色反应时间
显色反应的速度有快有慢，快的几乎是瞬间完 成，颜色很快达到稳定状态，并且能保持较长时 间。大多数显色反应的速度是比较慢的，需要一定 时间才能达到稳定。而且有些有色化合物放置过久 也会褪色。适宜的显色时间要由实验来确定。
当过量。
如何确定显色剂用量？ 配制数份浓度相等的同一溶液，依次分别加入不 同量的同一显色剂，然后分别测定其吸光度值， 再以A为纵坐标，以加入的显色剂的浓度为横坐标 绘制出A-CR关系曲线。一般有以下几种情况：
选择曲线变化平坦处
溶液的酸度 酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影 响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的 组成、稳定性等。
（无色或浅色物+显色剂=深色物）——显色反应 氧化还原反应 Mn2＋－5e＋4H2O= MnO4－＋8H＋ 络合反应
Fe3＋＋SCN－=FeSCN2＋
显色反应需满足的要求： 选择性好 灵敏度高
有色化合物的稳定常数要尽可能的大
M L ML
K
稳＝
ML M L
有色化合物的组成恒定，化学性质稳定
磺基水杨酸 —— Fe3+ 邻二氮菲 —— Fe2+ 二苯碳酰二肼 —— Cr6+ 双硫腙 —— Hg2+、 pb2+ 、Cd2+ 偶氮胂Ⅲ —— Ca2+ 、 pb2+ 、 Ba2+ 铬天氰S —— Al3+
磺基水杨酸结构式：
吸光光度法
非单色光引起的偏离
设入射光仅由 l1 和 l2 两种波长组成，两波长下比尔定 律都是适用的：
l1： l2：
A'
lg
I0' I1
e1bc
A''
——电磁辐射，是一种以极大的速度通过空间，不需要以任
何物质作为传播媒介的能量。
——电磁辐射具有波动性和微粒性。
波动性：波的传播以及反射、衍射、干涉、折射和散射现象
微粒性：光电效应、compton效应说明辐射能量是量子化
的，能量的最小单位是光子。
光子的能量E=hν=hc/λ
电磁波谱表
光谱名称 X射线
ε = Ma = 55.85 ×190
=1.1 ×104 L·mol-1·cm-1
吸光度的加和性
在某一波长，溶液中的多种物质对该波长的光产生 吸收，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的 吸光度之和。
A1 = e1bc1 A2 = e2bc2 A = e1bc1+ e2bc2
根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化 学反应平衡常数的测定。
3、通过理论证明： 分子，原子或离子具有不连续的最子化能级（如图）。
M + h
M*
E h hc l
物质对光的选择性吸收
不同的物质粒子由于结构不同，具有不同的量子化 能级，其能量差也不同，吸收光的波长也不同，这就构 成了物质对光的选择性吸收基础。
物质对光的选择性吸收在实际工作中的应用
低灵敏度
P240
例：铁的质量浓度为(Fe2+)=5.0 ×10-4 g·L-1的溶液，
与1,10邻二氮菲反应。生成橙红色的配合物，最大 吸收波长工业基础508 nm。比色皿厚度为2 cm时, 测得上述显色溶液的A=0.19，计算1,10邻二氮菲亚 铁比色法对铁的a及ε 。
吸光光度法
一、物质的颜色及对光的选择性吸收
物质的颜色是物质对光选择性吸收的结果。若某溶液 选择性地吸收了可见光区某波长的光，则该溶液即呈现出 被吸收光的互补色光的颜色。 例如，当一束白光通过 KMnO4 溶液时，该溶液选择性地 吸收了500～560 nm的绿色光，白光中其余颜色的光不被吸 收而通过溶液，因此 KMnO4 溶液就呈现透过光的颜色紫红 色。
（待测组分）
R
（显色剂）
MR
（有色化合物）
2、溶液的酸度 ⑴ 影响配合物的组成 ；⑵ 影响配合物的组成 ；⑶ 影响被测离子的存在状态 ； 4．显色时间 3、显色温度 5．溶剂
许多物质本身具有明显的颜异色，如
KMnO4溶液显紫色，CuSO4溶液显蓝色， 有些溶液本身无色，但加入其他试剂后， 具有明显的颜色， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ如Fe3＋＋SCN－→［Fe﹙SCN］］2＋，具 有红色。
比色法 colorimetry
比较有色溶液对溶液透过光的强度。 例如：CuSO4溶液透过蓝色光的强度
吸收程度。图为1,10-邻二氮杂菲亚
铁溶液的吸收曲线。
在物质对光的吸收曲线上，吸光度最大处所对应的波长称
为该物质的最大吸收波长（用λ max 表示）
不同物质的吸收曲线的形状和最大吸收波长不同，说明光
的吸收与溶液中物质的结构有关，根据这一特性可用作物 质的初步定性分析。 长相同，但吸光度值却不同。在任一波长处，溶液的吸光 度随浓度的增加而增大，稀溶液对光的吸收符合朗伯-比 耳定律，即稀溶液的吸光度与浓度成正比关系，这是分光 光度法定量分析的依据。
由透过光颜色（即吸收光的互补色）决定。
例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的
黄色光而呈兰色。 例如高锰酸钾溶液因吸收了白光中 的绿色光而呈紫色。
第九章 吸光光度法 (工)
该图显示了物质对不同波长光的吸收能力。 最高吸收峰对应下的波长称之为最大吸收波长， 用λmax表示。 定性分析：据物质不同吸收曲线的形状和最大吸 收峰各不相同。 定量分析：同一物质，最大吸收峰位置不变，其 吸光度随浓度增大而增大。
12
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
1.0 0.8 Absorbance 0.6
第九章 吸光光度法
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
吸光光度法的基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光度测量条件的选择 吸光光度法的应用
1
9.1 吸光光度法的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
一、概述： 比色法：比较溶液颜色的深浅确定组分含量的一种 方法。
38
722型分光光度计结构方框图
光 源
分光 系统 吸收池 检测系统
39
分光光度计的主要部件
光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。
可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜:玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm 半宽度 5～10nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使
6
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量 传播方向
7
微粒性 光量子，具有能量。
E h
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)
8
波粒二象性
12
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
1.0 0.8 Absorbance 0.6
第九章 吸光光度法
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
吸光光度法的基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光度测量条件的选择 吸光光度法的应用
1
9.1 吸光光度法的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
一、概述： 比色法：比较溶液颜色的深浅确定组分含量的一种 方法。
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722型分光光度计结构方框图
光 源
分光 系统 吸收池 检测系统
39
分光光度计的主要部件
光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。
可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜:玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm 半宽度 5～10nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使
6
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量 传播方向
7
微粒性 光量子，具有能量。
E h
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)
8
波粒二象性
光度法显色反应条件和测量条件的选择
光度法显色反应条件和测量条件的选择一. 影响显色反应的因素及反应条件的选择（一）显色反应的选择1. 选择性好：干扰少或易排解；2. 灵敏度高（S）：尤其是对低含量组分，一般选择 e：104 ~ 105 L/molcm3. 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（二）影响显色反应的因素及反应条件1. 显色剂的用量M + R MR待测组分显色剂有色化合物在被测组分肯定及其它试验条件不变的状况下，分别测得加入不同量显色剂测得A值，作A-cR曲线，常见以下二种状况：图7 吸光度与显色剂加入量的关系(a)在 a 与 b之间任选一点吸光度与显色剂加入量的关系(b)严格掌握CR因此，合适的 cR 通过试验确定。
2. 溶液的酸度(1) 对金属离子存在状态的影响防止水解，防止沉淀生成(2) 对显色剂浓度的影响 H2R 2H+ + R2-(3) 对显色剂颜色的影响pKa pKaH2R H+ + HR- 2H+ + R2-6.9 12.4黄橙红相宜的 pH 通过试验确定：做 A- pH 曲线（其它条件并不变），从中找出 A 较大且基本不变的某 pH 范围。
3. 显色时间：各种显色反应得速度不同，反应完全所需时间不同；有些有色化合物在肯定的时间内稳定。
选择方法：作 A-t（min）曲线，选择在 A 较大且稳定的时间内进行。
4. 显色温度：显色反应一般在室温下进行，但反应速度太慢或常温下不易进行的显色反应需要升温或降温。
选择方法：作 A-T （℃）曲线，选择在 A 较大的时间内进行。
5. 溶剂：试验确定选择合适的溶剂（常为有机溶剂），提高反应的灵敏度及加快反应速度。
二. 分光光度法测量误差及试验条件的选择（一）测量误差及 A 范围的选择任何一台分光光度计都有光度误差 T%，但给定的一台分光光度计，T 基本上是一常数，一般为 0.002 ~ 0.01，但在不同 T 时同样的T 对应的 A 则不同，所以引起的C/C (浓度的相对误差)就不同。
吸光光度法
光是一种电磁波，具有波粒二象性，即波
动性、粒子性。
E h
h
c
（Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J ·S )
上式表明光的波长越短，或者说频率
越大，光的能量越高。
返回
具有同一波长的光称为单色光。
6
(由具有相同能量的光子组成)
不同波长组成的光称为复合光。 日常生活中肉眼所见到的白光，如日光等
溶液，测量不同波长下溶液对光的吸光度，用
A～λ作图
（动画）
KMnO4溶液的吸收曲线
返回
16
返回
吸收曲线的讨论
17
（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
（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。
返回
20
15.2 光吸收定律
返回
21
2.朗伯—比耳定律
• 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
动画1
• 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
动画2
返回
22
返回
23
返回
24
• 二者的结合称为朗伯—比耳定律
返回
(5)εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用 27 光度法测定该物质的灵敏度越高。
ε <104
反应灵敏度低
104< ε <5×104 反应灵敏度中
5×104< ε <105 反应灵敏度高
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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 干扰的消除 • 共存离子如本身有颜色，或与显色剂作用生成有色化合物， 都将干扰测定。 • 消除共存离子的干扰的方法： • 加人配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂，使干扰离子生成无色 配合物或无色离子。
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 选择适当的显色条件以避免干扰 • 利用酸效应，控制显色剂离解平衡，降低[ R ] ，使干扰 离子不与显色剂作用
• 此类化合物在一定的条件下就能与某些金属离子作用，改 变生色团的电子云结构，使颜色发生明显的变化。
吸光光度法 / 显色剂
• • • • • • 偶氮类显色剂特点 性质稳定 显色反应灵敏度高 选择性好 对比度大 是目前应用最广泛的一类显色剂。其中以偶氮胂III 等最为 突出。偶氮胂III的结构式为
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
• 吸收光谱重叠 • 找出两个波长，在该波长下，二组分的吸光度差值 △ A 较大
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
• 在波长为λ1和λ2时测定吸光度 A1和 A 2 ，由吸光度值的 加和性得联立方程：
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
吸光光度法 / /显色反应及显色条件的选择 •进行光度分析时，首先要把待测组分转变成有色化合物， 然后测定吸光度或吸收曲线 •将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应 •与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择 显色反应的分类 •配位反应----最主要的显色反应 •氧化还原反应 显色反应的选择 •灵敏度高 摩尔吸收系数 K 的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志 应当选择生成的有色物质的‘较大的显色反应
吸光光度法 / 显色剂
• 无机显色剂 • 无机显色剂与金属离子生成的化合物不够稳定，灵敏度和 选择性也不高， • 硫氰酸盐
• 钥酸铵 • 过氧化氢
吸光光度法 / 显色剂
• 有机显色剂 • 大多数有机显色剂与金属离子生成极其稳定的赘合物，显 色反应的选择性和灵敏度都较无机显色反应高，因而它广 泛应用于吸光光度分析中 • 有机显色剂及其产物的颜色与它们的分子结构的关系
特别适用于铀、钍、锆等元素以及稀土元素总量的测定
吸光光度法 / 显色剂
• • • • • 三苯甲烷类显色剂 铬天青 S 二甲酚橙 结晶紫 罗丹明 B
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
• 入射光波长的选择
• 一般选择λ max
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
• λ max 不在仪器可测波长范围内，或干扰物质在此波长处 有强烈的吸收，那么可选用非最大吸收处的波长。但应注 意尽可能选择λ值随波长改变而变化不太大的区域内的波 长
吸光光度法 / 显色剂
• 助色团的影响示例 • 水杨酸中引人甲氧基后，与 Fe （III）反应所得产物的 最大吸收波长向长波方向移动，颜色也因而加深。这 种现象称为“红移”。
吸光光度法 / 显色剂
吸光光度法 / 显色剂
• 当金属离子与有机显色剂形成赘合物时，金属离子与显色 剂中的不同基团通常形成一个共价键和一个配位键，改变 了整个试剂分子内共扼体系的电子云分布情况，从而引起 颜色的改变。如茜素与A13 ＋ 反应；
吸光光度法 / 显色剂
• 由于茜素分子中氧原子提供电子对，与 A13 ＋配位，氧原 子的电子云发生较大变形，而这个氧原子又是处在共扼体 系中，因此生成配合物的颜色显著地加深。
吸光光度法 / 显色剂
• 有机显色剂的类型 • 偶氮类显色剂 • 显色剂分子中含有偶氮基。凡含有偶氮结构的有机化合物， 都是带色的物质。当偶氮基两端与芳烃碳原子相连，而且 在其邻位上有一定的配位基团
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
• 吸光度读数范围的选择 • 吸光度的实验测定值总存在着误差。在不同吸光度下相同 的吸光度读数误差对测定带来的浓度误差是不同的
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
• △ T 被认为是由仪器刻度读数不可靠所引起的误差。一 般分光光度计的 △ T 约为土 0 . 2 ％一士 2 % ，与透光 度值无关。不同的仪器设计和制造水平的不同， △ T 不 同。但对同一台仪器，是一个常数 • 设 △ T =0 . 5 % ，算出不同透光度值时的浓度相对误差， 作图得
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
• 标准曲线法 • 使用4~8个点，做出标准曲线 • 根据未知样品的A值，在曲线上查出它的含量
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
• 多组分分析 • 假定溶液中同时存在两种组分 x 和 y ，它们的吸收光谱 一般有如下两种情况： • 吸收光谱不重叠，或至少可能找到某一波长时 x 有吸收而 y 不吸收，在另一波长时， y 吸收而 x 不吸收，，则可分 别在波长时λ1 λ2 ，测定组分 x 和 y 而相互不产生干扰。
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
• 参比溶液的选择
• 仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂作参比溶液 • 显色剂或其他试剂略有吸收，应用空白溶液（不加试样溶液） 作参比溶液。 • 试样中其他组分有吸收，但不与显色剂反应 • 当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液 • 当显色剂略有吸收时，可在试液中加人适当掩蔽剂将待测组 分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 分离干扰离子 • 采用沉淀、离子交换或溶剂萃取等分离方法除去干扰离子 • 溶剂萃取分离方法可直接在有机相中显色，称为萃取光度 法。 • 选择适当的光度测量条件 • 波长 • 参比溶液
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 光度分析条件进行适当的控制，使试样的显色条件与绘制 标准曲线时的条件一致，才能得到重现性好而准确度高的 分析结果
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 酸度 • 大多数有机显色剂是有机弱酸，且带有酸碱指示剂性质， 溶液中存在着下列平衡：
• 酸度改变，将引起平衡移动，从而影响显色剂及有色化合 物的浓度，还可能引起配位基团数目的改变以致改变溶液 的颜色。
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 酸度对待测离子存在状态及是否发生水解也有影响 • 显色反应的适宜酸度范围可通过实验来确定： • 固定待测组分及显色剂浓度，改变溶液 pH ，测定其吸光 度，作出吸光度一 pH 关系曲线，选择曲线平坦且吸光度 高的部分对应的 pH 作为测定条件。 • 显色温度 • 一般在室温下进行 • 加热----可以加速显色反应进行完全 • 有的有色物质当温度偏高时容易分解 • 适宜的温度范围----通过实验找出
吸光光度法 / 显色剂
• 生色团 • 生色团----某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和 羰基等。 • 这些基团中的π电子被激发时需能量较小，可吸收波 • 长200 nm以上的可见光而显色。
吸光光度法 / 显色剂 • 助色团 • 助色团----含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。 这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。
• 习题 • P268
2, 3, 6, 7
•若令式（ 9 一 7 ）的导数为 零，可以求出当 T = 0 . 368 ( A = 0 . 434 ）时，浓度相对 误差最小，约为 1 . 4 ％。
吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择
• 由图可知，浓度相对误差大小和透光度读数范围有关 • 当所测吸光度在 0 ．15一 1 . 0 或 T / % = 70 一 10 的范 围内，浓度测量相对误差约为 1 . 4 ％一 2 . 2 % • 最小误差为 1 . 4 % （ △ T = 0 . 5 % ） • 测量的吸光度过低或过高，误差都是非常大的 • 因而普通分光光度法不适用于高含/ 显色反应及显色条件的选择
• 反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定 可以保证至少在测定过程中吸光度基本上不变，杏则将影 响吸光度测定的准确度及再现性。
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 显色条件的选择 • 显色剂用量
• 根据溶液平衡原理，有色配合物稳定常数愈大，显色剂过 量愈多，愈有利于待测组分形成有色配合物 • 过量显色剂的加人，有时会引起副反应的发生，对测定反 而不利 • 显色剂的适宜用量常通过实验来确定
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
• 单点比较法 • 标准曲线法 • 多组分分析
吸光光度法 / 吸光光度法的应用
• 单点比较法 • 在相同的测定条件下 • Ax=KbCx • As=KbCs CS----标准样品的浓度 Cx----未知样品的浓度 Cx=Ax ·Cs / As 单点比较可能造成较大的误差，实用上，常在标准曲线 的基础上使用该法
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 显色时间 • 影响----大多数显色反应需要经一定的时间，才能完成。 时间的长短又与温度的高低有关。有的有色物质在放置时， 受到空气的氧化或发生光化学反应，会使颜色减弱。 • 确定----通过实验，作出一定温度下的吸光度一时间关系 曲线，求出适宜的显色时间。
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 选择性好 • 显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反 应 • 仅与某一种离子发生反应者称为特效的（或专属 的）显色剂 • 显色剂在测定波长处无明显吸收 试剂空白值小， 可以提高测定的准确度。 • 两种有色物质最大吸收波长之差称为“对比度”， 一般要求显色剂与有色化合物的对比度 △ 入在 60nm 以上
吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择
• 曲线表明，当显色剂浓度。 R 在 0 一 a 范围内时，显 色剂用量不足，待测离子 没有完全转变成有色配合 物 • 在 a 一 b 范围内，曲线平 直，吸光度出现稳定值， 因此可在 a 一 b 间选择合 适的显色剂用量。这类反 应生成的有色配合物稳定， 对显色剂浓度控制要求不 太严格