第20章-比色法和分光光度法
分光光度法
（545nm）
39
光度计读数范围的选择 透光率读数的准确度是仪器精度的主要指标。
任何型号的分光光度计均有一定的读数误差,这是由 于光源不稳定,读数不准确等因素造成的.
一定型号的分光光度计透光度读数误差是一常数. （ 0.2 %～ 2 %）
在不同的透光度读数范围内引起的浓度相对误 差是不同的. 由Lambert-Beer定律可推导出浓度相对误差公式.
42
c
0.434T c T lg T
若透光度刻度的读数的绝对误差为∆T=1%，用不同的T 代入上式，可得相应浓度测量的相对误差∆c/c，作图。
10
c
c
(%)6
4 2
8
0.368
0
0.2 0.4 0.6
0.8 1.0 T
由图可见： 1、T = 36.8%(A =0.4343)，相对误差最小。 2、T在20%～65%(A=0.2～0.7)范围，相对误 差较小。 为了减小浓度的相对误差，提高测定的准 确度，一般应控制溶液吸光度A在最适宜读数 范围1.0～0.15。
(3) 操作简便快速，仪器设备简单。 (4) 应用广泛:几乎所有的无机离子和有机化合物都 可直接或间接地用吸光光度法进行测定。
6
物质对光的选择性吸收 （1）.光的基本性质
电磁辐射按波长顺序排列，称电磁波谱。 远紫外 近紫外 可见
(真空紫外)
近红外 中红外 远红外
10nm~ 200nm
200nm ~400nm
A 1.6
1.2 0.8 0.4 400 480 C B A 560 640 720 λnm
λmax
D
A、B、C、D代表不同浓 度下的吸收曲线。
KMnO4 溶液的吸收曲线
比色法和分光光度计分析法
分光光度计分析法的原理
分光光度计分析法的原理基于朗伯-比尔定律，即当一束单 色光通过溶液时，光线被吸收的程度与溶液的浓度和液层 的厚度成正比。
通过测量特定波长的光线通过溶液后的透射强度，可以计 算出溶液中目标物质的浓度。分光光度计可以自动调整波 长，并使用光电检测器测量透射光线强度，从而得到吸光 度值。
比色法对实验条件要求不高，可 在普通实验室进行。分光光度计 分析法需要使用精密仪器，对实
验室环境有一定要求。
实验时间
比色法操作简便，实验时间较短 。分光光度计分析法需要较长时
间进行波长调整和测量。
准确度的比较
准确度
分光光度计分析法具有较高的准确度 ，能够更准确地测量待测物质的浓度 。比色法准确度相对较低，但适用于 一般实验室和现场检测。
挑战与机遇
挑战
尽管比色法和分光光度计分析法具有许多优点，但仍存在一些挑战，如样品预处理、干扰物质的影响以及仪器设 备的普及程度等。
机遇
随着科学技术的不断进步和应用领域的拓展，比色法和分光光度计分析法将面临更多的发展机遇。同时，政府支 持、市场需求和技术创新也将为其发展提供有力支持。
谢谢您的聆听
THANKS
05
未来展望
技术发展展望
智能化
01
随着人工智能和机器学习技术的进步，比色法和分光光度计分
析法将更加智能化，实现自动化、快速和准确的检测。
高灵敏度
02
提高检测灵敏度是未来的重要发展方向，以便更好地检测低浓
度的物质。
多组分同时检测
03
发展多组分同时检测技术，能够同时测定多种目标物质，提高
分析效率。
应用领域展望
干扰因素
重复性
分光光度计分析法的重复性较好，结 果稳定。比色法重复性相对较差，受 操作影响较大。
吸光光度法
第20 章吸光光度法吸光光度法(light absorption method)是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。
包括比色法（colorimetric method）和分光光度法（spectrophotometry）。
前者是通过比较有色溶液颜色深浅来确定有色物质的含量；后者是根据物质对一定波长光的吸收程度来确定物质的含量的。
分光光度法包括紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）、可见光分光光度法（visible spectrophotometry）、红外分光光度法（infrared spectrophotometry）。
本章主要讨论可见光分光光度法。
20.1 概述20.1.1 物质对光的选择性吸收1. 光的性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的偏振、干涉、衍射、折射等现象就是其波动性的反映，波长λ与频率ν之间的关系式：λν=c （c为光速）亦反映光的波动性。
光又是由大量具有能量的粒子流所组成，这些粒子称为光子。
光子的能量则反映微粒性，光子的能量E 与波长λ的关系：E = hν = hc/λ（h为普朗克常量）亦可用来表示光的微粒性。
由上述关系可知，光子的能量与光的波长（或频率）有关，波长越短，光能越大，反之亦然。
光的能量范围很广，在波长或频率上相差大约20个数量级。
不同光的波长范围及其在分析化学中的应用情况见表20-1。
表20-1 各种光的波长范围及其在分析化学中的应用情况光的名称波长范围跃迁类型分析方法X-射线远紫外光近紫外光可见光近红外光中红外光远红外光微波无线电波10-1~ 10nm10 ~ 200nm200 ~ 400nm400 ~ 750nm0.75 ~ 2.5μm2.5 ~ 50μm50 ~ 1000μm0.1 ~ 100cm1 ~ 1000mK和L层电子中层电子价电子价电子分子振动分子振动分子振动和低位振动分子转动X射线光谱法真空紫外光度法紫外光度法比色及可见光度法近红外光谱法中红外光谱法远红外光谱法微波光谱法核自旋共振光谱2. 物质的颜色与其对光的选择性吸收光可分为单色光与复合光，单色光（chromatic light）是仅具有单一波长的光，而复合光（polychromatic light）是由不同波长的光（不同能量的光子）所组成。
比色分析和分光光度法课件
比色分析与分光光度法在医学检验中的应用
高特异性、高灵敏度
在医学检验中，有些物质具有很高的特异性， 只有特定的方法才能准确测定。比色法和分 光光度法能够通过特定的反应和测定条件， 实现高特异性、高灵敏度的检测，为医学研 究提供有力支持。
比色分析与分光光度法在医学检验中的应用
自动化程度高、检测速度快
比色分析法的原理
• 当待测物质与特定显色剂发生反应时，会生成有色产物，其颜色深浅与待测物质的浓度成正比。通过比较有色产物与标准 溶液的颜色深浅，可以计算出待测物质的浓度。
比色分析法的应用
• 在化学实验、环境监测、食品检测等领域广泛应用 比色分析法，用于测定金属离子、有机物、无机物 等物质的含量。该方法具有操作简便、准确度高、 适用范围广等优点。
在环境监测中，有些物质难以用其他方法进行测定，而比 色法能够通过特定的显色反应，高灵敏度、高选择性地进 行检测。例如，某些有机污染物与特定显色剂反应后，颜 色变化明显，可实现痕量检测。
比色分析在环境监测中的应用
样品处理简单、仪器成本低
比色法通常需要的样品处理较为简单， 有时甚至可以直接测定未处理的水样。 此外，该方法所需的仪器成本较低， 便于普及和应用。
实验操作注意事项
01
02
03
04
试剂质量保证
确保所使用的试剂质量和有效 性，避免使用过期或变质的试
剂。
实验条件控制
严格控制实验的反应温度、时 间、酸碱度等条件，以确保实 验结果的准确性和可靠性。
吸光度测定准确性
在测定吸光度值时，应确保比 色皿清洁、无划痕，以避免干
扰测定结果。
安全注意事项
了解所用化学品的物理和化学 性质，避免直接接触和吸入有
比色法和分光光度法及其仪器
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分光光度法
分光光度法的优点和缺点
分光光度法的优点包括高精度、高灵敏度和高选择性。它能够提供精确的定量数据，适用 于各种不同物质的测量。此外，分光光度法通常具有较高的灵敏度和较低的检测限，能够 检测到微量的物质 然而，分光光度法也有一些缺点。首先，它需要昂贵的仪器设备，通常只有实验室级别的 分析才使用分光光度计。其次，分光光度法需要一定的操作技能和经验，因为不同物质的 测量可能需要不同的条件和参数设置。此外，对于某些特定物质的测量，可能需要使用特 定的试剂和标准品，这可能会增加实验成本和时间
比色法和分光光度 法及其仪器
2
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目录
CONTENTS
1 比色法 2 分光光度法Biblioteka 比色法和分光光度法及其仪器
比色法和分光光度法是两种常用的化学分析方法，用 于测量溶液中的物质浓度
x
这两种方法都基于朗伯-比尔定律，该定律描述了溶液 的吸光度与溶液浓度之间的关系
PART 1
比色法
比色法
比色法是一种通过比较有色物质 溶液的颜色深度来确定其浓度的
技术
它主要基于颜色的差异，使用肉 眼或比色计来比较样品溶液和标 准溶液的颜色
比色法
比色法仪器
比色法通常使用比色计作为仪器。比色计是一种简单的 光学仪器，它通过比较样品溶液和标准溶液的颜色来测 量浓度。比色计通常由一个光源、一个滤光片和一个接 收器组成。光源发出的光通过滤光片，然后照射到样品 溶液和标准溶液上。接收器接收反射回来的光，并将其 转换为电信号。通过比较样品溶液和标准溶液的反射率 ，可以确定样品的浓度
紫外分光光度法计算
第20章 吸光光度法思 考 题1. 什么叫单色光？复色光？哪一种光适用于朗伯－比耳定律？答：仅具有单一波长的光叫单色光。
由不同波长的光所组成光称为复合光。
朗伯--比耳定律应适用于单色光。
2. 什么叫互补色？与物质的颜色有何关系？答：如果两种适当的单色光按一定的强度比例混合后形成白光，这两种光称为互补色光。
当混合光照射物质分子时，分子选择性地吸收一定波长的光，而其它波长的光则透过，物质呈现透过光的颜色，透过光与吸收光就是互补色光。
3. 何谓透光率和吸光度？ 两者有何关系？答：透光率是指透射光强和入射光强之比，用T 表示 T =tI I 吸光度是吸光物质对入射光的吸收程度，用A 表示，A εbc =，其两者的关系 lg =-A T4. 朗伯-比耳定律的物理意义是什么？ 什么叫吸收曲线？ 什么叫标准曲线？答：朗伯--比耳定律是吸光光度法定量分析的理论依据，即吸光物质溶液对光的吸收程度与溶液浓度和液层厚度之间的定量关系。
数学表达式为 lg A T εbc =-=吸收曲线是描述某一吸光物质对不同波长光的吸收能力的曲线，即在不同波长处测得吸光度，波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图即可得到吸收曲线。
标准曲线是描述在一定波长下，某一吸光物质不同浓度的溶液的吸光能力的曲线，吸光度为纵坐标，浓度为横坐标作图即可得到。
5. 何谓摩尔吸光系数？质量吸光系数？两者有何关系？答：吸光系数是吸光物质吸光能力的量度。
摩尔吸光系数是指浓度为1.0 mol·L ，液层度为1cm 时，吸光物质的溶液在某一波长下的吸光度。
用ε表示，其单位 11cm mol L --⋅⋅。
质量吸光系数是吸光物质的浓度为1g 1L -⋅时的吸光度，用a 表示。
其单位 11cm g L --⋅⋅ 两者的关系为 εM a =⨯ M 为被测物的摩尔质量。
6. 分光光度法的误差来源有哪些？答：误差来源主要有两方面，一是所用仪器提供的单色光不纯，因为单色光不纯时，朗伯—比耳定律中吸光度和浓度之间的关系偏离线性；二是吸光物质本身的化学反应，其结果同样引起朗伯—比耳定律的偏离。
分光光度法
光度法的优点
与目视比色法相比，光度法的优点： 1. 用光电仪器进行测量可消除轻度色盲、眼睛 疲劳等主观误差。 2. 有其他物质共存时，可选适当的入射光和参 比溶液来消除干扰，提高选择性。 3. 对于大批试样分析，校正曲线可简化手续， 提高分析速度。
2.3.2.测量条件的选择(1)
（1）选择合适的入射光 由于溶液对光的吸收是有选择性的，因此 必须选择溶液吸收最大的波长作为入射光的波 长。 （2）控制适当的吸光度范围 用光度计测量吸光度，都存在着误差。当 测量小于0.2和大于0.7吸光度时，误差会迅速 增加。为了使测量误差落在0.2～0.7之间，可 以控制试样的称取量。对于组分含量高的试样， 可减少称取量，或是稀释;对于含量低的溶液 可增加称样量或浓缩的方法来提高浓度。
图2－8 721分光光度计的光学系统
几种类型的分光光度计（ 几种类型的分光光度计（三）
图2－9 7530G紫外—可见光分光光度计
几种类型的分光光度计（ 几种类型的分光光度计（四）
图2－10 7530G紫外-可见分光光度计光学系统
检测器和读数装置 （2）
2. 光电管. 是一个二极真空管由一个阳极和一个光敏阴 极组成。 3. 光电倍增管。 是利用光敏阴极把光信号放大的装置。 4. 读数装置。 读数装置常用的是微安计或检流计。
几种类型的分光光度计（ 几种类型的分光光度计（一）
图2－7 721分光光度计
几种类型的分光光度计（ 几种类型的分光光度计（二）
2.分光光度法 2.分光光度法
光度可用光电比色计或分光光度计进 行测量。 测定时常用的是校正曲线法或比较法。
（1）校正曲线法
校正曲线法，又称工作曲线或标准曲线法。 当溶液厚度b固定时，吸光度A与溶液浓度c成 正比.取一系列不同浓度标准溶液（5－7图）， 分别测定其吸光度，以浓度c为横坐标，吸光 度为纵坐标，作校正曲线.试液用同样条件显 色，测定吸光度，从曲线上求得试液浓度。
第二十章 比色法和分光光度法
3、朗伯-比尔定律
4、透光度（透射比） 5、吸光系数（吸收系数） 6、摩尔吸收系数
书P398： 例题20-1
二、吸光度的加和性 测得溶液的吸光度等于各组分的吸光度之 和。 A总 = ∑ Ai ＝κ1 b c1 + κ2 b c2 + …… κn b cn
三、朗伯-比尔定律的偏离 1、比尔定律的局限性 2、非单色入射光引起的偏离
4、颜色的产生：物质对不同波长的光具有选
择性吸收作用而产生了不同颜色。
5、光吸收曲线 6、吸收峰：光吸收程度最大处对应的波长。
7、物质定性分析的依据：不同物质的溶液，
其最大吸收波长不同。
20.2 光吸收的基本定律
一、朗伯-比尔定 1、朗伯定律 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 2、比尔定律 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
一、光度分析法的特点 1、灵敏度高 2、准确度能满足微量组分测定的要求 3、操作简便快速，仪器设备简单
二、物质对光的选择性吸收
1、单色光：同一波长的光称为单色光。 2、复合光：由不同波长的光组成的光称为复
合光。如可见光。 3、互补色光：两种适当颜色的单色光按一定 强度比例混合可成为一种白光，这种两种单 色光称为互补色光。
A
λ1 A
λ2
λ
λ1
λ2
λ
Aλ1= kaλ1bCa ＋kbλ1bCb Aλ2= kaλ2bCa ＋kbλ2bCb
三、光度滴定 四、酸碱解离常数的测定 五、配合物组成的测定 1、饱和法 2、连续变化法
比色法和分光光度法
例如, 白光通过CuSO4溶液时, 溶液 颜色为蓝色。
吸收曲线: 为了精确表明溶液对不 同波长光的吸收情况, 可将不同波长 的单色光依次通过某一固定浓度的有 色溶液, 测量该溶液对各单色光的吸 收程度, 即吸光度, 以波长为横坐标, 吸光度为纵坐标作图所得曲线, 即为 吸收曲线, 或称吸收光谱。
光栅:色散元件, 利用光的衍射和干 涉原理制成。当白光通过密刻平行条 痕的光栅后, 将不同波长的光色散成 连续光谱。具有波长范围宽、色散均 匀、分辨本领高等优点。
c. 吸收池(比色皿) 用于盛装被测试液和参比溶液。 按制作材料不同分为石英吸收 池和玻璃吸收池。
d. 检测器 作用: 是将光强度信号转换为可 测电信号, 常见检测器有光电池和 光电管。 光电池: 国产581-G型光电比色 计及72型分光光度计。
与目视比色法相比, 光度法的特点: ① 灵敏度高;10-5 ~ 10-6mol/L ② 准确度较高; ③ 仪器设备较简单, 操作简便、 快速； ④ 应用广泛。
(2) 光的性质和物质的颜色 光的性质: 光是一种电磁波, 具 有波粒二象性。光的波动性可用 波长来描述, 其单位常用纳米(nm) 表示, 波长越短, 能量越高。
具有同一波长的光称为单色光,由不 同波长光组成的光称为复合光。
互补色光: 若将两种颜色的光按适当的 强度比混合可成白光, 那么这两种光称为 互补色光。
物质的颜色: 物质对光的吸收是具有选择性的。 当一束白光通过溶液时, 若溶液对各 种色光都不吸收, 则白光全部通过, 溶液呈无色透明; 若各种色光几乎全 被吸收, 则溶液呈黑色; 若溶液只吸收 某种色光, 则溶液呈透过光的颜色, 也 就是说, 溶液呈吸收光的互补色光的 颜色。
(2) 吸光系数 当b以cm, c以g/L为单位, K为吸光 系数, 用符号a表示, 单位为L/g · cm A=abc 当b以cm, c以mol/L为单位时, K为 摩尔吸光系数, 用符号ε表示, 单位 为L/ mol · cm A=εbc a a与ε的关系: M
分光光度法
检测器--光电管
h
(五 )
信号显示系统
作用：检测光电流强度的大小，以一定的方式显示 或记录下来。 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：记录仪，数字显示 早期的分光光度计多采用透射比T和吸光度A两种标 尺，吸光度标尺不均匀。
三、分光光度计的类型 可见分光光度计、紫外－可见分光光度计、 红外分光光度计 按结构分：单光束、双光束、双波长 单光束：参比和试液不在同一时间内测定， 由光源和检测系统不稳定而引起测量误差。
A、T、b、k的名称
A＝kbc
A 吸光度 Absorbance
光密度 Optical Density 用D或O.D表示 消光度 Extinction 用E表示 T 透射比 Transmission 透光度（率） Transmittance b 样品光程（Sample Path Length),单位为cm。 一般为 吸收池厚度。
K 吸光系数 Absorptivity
当c 的单位用g· L-1表示时，用a 表示，A＝abc 当c 的单位用mol· L-1表示时，用 表示. A＝ bc －摩尔吸光系数 Molar Absorptivity 或称摩尔吸光指数 Molar Absorbancy Index
吸收系数的物理意义：不同物质具有不同的κ ，
测量条件的选择
1、测量波长的选择
2、吸光度范围的控制
3、参比溶液的选择
显色剂：无机显色剂、有机显色剂
无机显色剂与金属形成络合物稳定性差、 灵敏度和选择性都不高，应用较少。 有机显色剂与金属离子形成络合物稳定性 好、灵敏度和选择性好，应用广。
(二)显色反应条件的选择
1、显色剂的用量
2、溶液的酸度
3、时间和温度
4、有机溶剂和表面活性剂 5、共存离子的干扰及消除
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。
比色分析和紫外可见分光光度法的区别
近紫外 200~400nm 中红外 2500~50000nm 无线电 1~1000nm
本章内容涉及到的光谱区域为近紫外和 可见光。
光的粒子性是指光是一粒一粒不连续的，具有பைடு நூலகம்
一定能量的粒子即光子构成的。光子的能量（E）与
光的频率ν成正比，而与波长成反比，即：
E=hν=h（C/λ）
式中：h —— 普朗克（Planck）常数，数值为 6.6262×10-34J•S
1.145
K K1 K2 K3 K4 1.255 1.180 1.180 1.145 1.190
第二章 比色分析和紫外可见分光光度法
第一节 比色分析和分光光度法的定义及特点 第二节 物质对光的选择性吸收 第三节 朗伯-比耳定律 第四节 分析仪器 第五节 紫外吸收光谱 第六节 影响分光光度法分析的因素 第七节 紫外可见分光光度法的应用 第八节 对分光光度法分析方法的评价
第一节 比色分析和分光光度法的定义及特点
第三节 朗伯-比耳定律
一、朗伯、比耳定律 1、透光率、吸光度 溶液吸收光的程度与溶液的性质、浓度、入射光
的强度、波长以及溶液液层厚度等因素有关。 一束平行光（单色光）通过溶液（或固体、气体）
时，一部分光被溶液反射，一部分光被溶液吸收，一 部 为I分a，光透透过过光溶强液度，为如It果，入反射射光光强强度度为为IIr0，，那吸么收，光强度
被测溶液的浓度越大，颜色越深。
4、比色方法
（1）目视比色法； （2）光电比色法。
5、显色反应
（1）定义： 进行比色分析时，通常需要加入适当的试
剂，使待测物质与试剂反应生成便于比色测定
的有色物质，此反应称为显色反应，所加入的 试剂称显色剂。
紫外可见分光光度法
颜色 紫 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
16
四、光吸收定律 1、光吸收定律 又叫朗伯—比耳定律。
.
17
光吸收定律： 当一束平行单色光垂直入射通过均 匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶 液对光的吸收程度与溶液的浓度及液 层厚度的乘积成正比。
通式是：A = kbc
.
41
光电管结构如图：
1
2
3
4
1是光电管的阳极；镍环或镍片组成
2是光电管的阴极；由金属片上涂一层
光敏物质（如氧化铯）构成
3为电池； 4为放大.器
42
光电倍增管：它是一个非常灵敏的 光电器件，可以把微弱的光转换成电 流。其灵敏度比前2种都要高得多。它 是利用二次电子发射以放大光电流， 放大倍数可达到108倍。
② 具有鲜明的颜色，ε都很大 （一般可达到104以上），所以
测定的灵敏度很高；
③ 选择性好
④ 有些有色配合物易溶于有机溶
剂，可进行萃取光度分析，提
高了测定的灵敏度和选择性。
.
60
3．常见的有机显色剂： ① 磺基水杨酸： OH
其结构式如下：
SO3H
可用于测定三价铁离子。
COOH
.
61
② 邻二氮菲（邻菲罗啉，1， 10—二氮菲）：
.
21
3 吸光系数的二种表示方法：
k值的单位和大小随着b和c的单位 不同而不同。
.
22
（1）质量吸光系数： 厚度以cm表示，浓度以g/L表示的 吸光系数叫“质量吸光系数”。 用α表示 其单位为L/(cm·g)，此时：
A= α b ρ
分光光度法与比色法
1、几个概念：分光光度法在分光光度计中，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。
比色法colorimetry以可见光作光源，比较溶液颜色深浅度以测定所含有色物质浓度的方法。
以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。
比色法作为一种定量分析的方法，开始于19世纪30～40年代。
比色分析对显色反应的基本要求是：反应应具有较高的灵敏度和选择性，反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定，它和显色剂的颜色差别较大。
选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件，是比色分析的关键。
常用的比色法有两种：目视比色法和光电比色法，两种方法都是以朗伯-比尔定律(A＝εbc)为基础。
常用的目视比色法是标准系列法，即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中，先按分析步骤显色，配成颜色逐渐递变的标准色阶。
试样溶液也在完全相同条件下显色，和标准色阶作比较，目视找出色泽最相近的那一份标准，由其中所含标准溶液的量，计算确定试样中待测组分的含量。
光电比色法是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度，将吸光度对浓度作图，绘制工作曲线，然后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。
与目视比色法相比，光电比色法消除了主观误差，提高了测量准确度，而且可以通过选择滤光片来消除干扰，从而提高了选择性。
但光电比色计采用钨灯光源和滤光片，只适用于可见光谱区和只能得到一定波长范围的复合光，而不是单色光束，还有其他一些局限，使它无论在测量的准确度、灵敏度和应用范围上都不如紫外-可见分光光度计。
比色法与紫外分光光度法的异同
比色法与紫外分光光度法的异同比色法和紫外分光光度法，这俩听上去好像很复杂的科学名词，其实它们都跟“测量颜色”有关系。
嗯，简单说就是看东西的颜色，然后通过这个颜色来判断里面有什么成分。
你可能会想，这俩是不是差不多？是的，差不多，但细节上还是有点不同的，了解清楚了，能让你在实验室里也能像个小专家一样，得心应手。
比色法嘛，简单来说，就是通过溶液的颜色来判断它的浓度。
比方说，你往水里加了某种化学物质，水的颜色可能会变得更加浓烈。
你通过比较颜色的深浅，来推算浓度。
你觉得有点意思吧？其实这就像你平时看着一杯饮料的颜色，越深可能说明加糖多，越浅可能说明糖少，做化学实验也是一样。
可是，比色法有个小问题就是它受光线、溶液颜色、试剂浓度等各种因素的影响，哎，这就让它的准确性有点小小的波动。
紫外分光光度法呢，就像是比色法的“升级版”，有点像拿着超级显微镜来看问题。
它的原理是通过紫外线光源照射样品，然后测量样品吸收了多少光，最后得出结论。
简而言之，紫外线比可见光更“强”，它能穿透更多的东西。
所以，紫外分光光度法通常用来测量那些对紫外线有吸收的物质，比如药物中的有效成分，或者环境中的污染物。
这种方法不仅能量度颜色的深浅，还能更精确地定量物质的含量。
比色法和紫外分光光度法，最大的不同就体现在它们对光的“利用”上。
比色法主要依赖的是可见光，而紫外分光光度法则是通过紫外光去探测物质的特性。
就像你用手电筒和紫外线手电筒照东西，两者照出来的效果完全不一样。
比色法的测量范围一般限制在了肉眼能看到的颜色范围内，所以它适合一些比较简单的、颜色鲜明的实验；紫外分光光度法就不一样了，紫外光波长比可见光短，能“看到”更深层的东西，能测量更多“看不见”的物质。
所以，紫外分光光度法在处理一些微量物质或者需要高精度测量的场合，表现得更有“压倒性优势”。
不过，说到优缺点，它们俩也各有千秋。
比色法简单易用，设备不复杂，花费也相对便宜。
你只需要准备一个比色皿，把样品放进去，然后在一定的波长下对比颜色，就可以得出浓度。
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第20章比色法和分光光度法
【20-1】将下列百分透光度值换算为吸光度：
（1）1% （2）10% （3）50% （4）75% （5）99%
解：A＝2－lg T%
（1）A=2－lg 1 = 2.000
（2）A=2－lg 10 = 1.000
（3）A=2－lg 50 = 0.301
（4）A=2－lg 75 = 0.125
（5）A=2－lg 99 = 0.0044
【20-2】将下列吸光度值换算为百分透光度：
（1）0.01 （2）0.10 （3）0.50 （4）1.00
解：lgT%=2－A
（1）lgT1%=2－0.01 = 1.99 T1%=97.7 %
（2）lgT2%=2－0.10 = 1.90 T2%=79.4 %
（3）lgT3%=2－0.50 = 1.50 T3%=31.6 %
（4）lgT4% =2－1.00 =1.00 T4%=10.0 %
【20-3】有一有色溶液，用1.0 cm 吸收池在527 nm 处测得其透光度 T = 60%，如果浓度加倍，则（1）T值为多少？
（2）A 值为多少？
（3）用5.0 cm 吸收池时，要获得T = 60%，则溶液的浓度为原来浓度的多少倍？
解：A＝－lg T =εbc －lg 0.60 = 0.222
浓度增倍时：
（1）lg T =－0.444 T= 36 %
（2）A＝－lg T = 0.444
（3）1.0cm时：c1 = 0.222 5.0cm时：c2 = 0.222
c2/c1= 1.0 /5.0 = 0.2倍
【20-4】有两种不同浓度的KMnO4溶液，当液层厚度相同时，在527nm处透光度T分别为（1）65.0%，（2）41.8%。
求它们的吸光度A各为多少？若已知溶液（1）的浓度为6.51×10-4mol·L-1，求出溶液（2）的浓度为多少？
解：（1）A ＝εbc =－lgT ＝－lg 0.650 = 0.187 （2）A ＝－lg 0.418 = 0.379 （3）当c 1= 6.51×10-4
mol • L -1
时， b = 0.187∕6.51×10-4
= 287 mol -1
• L c 2= 0.379∕287 = 1.32×10-3
mol • L -1
【20-5】在pH=3时，于655 nm 处测得偶氮胂Ⅲ与镧的紫蓝色配合物的摩尔吸光系数为4.50×104。
如果在25mL 容量瓶中有30g La 3+
，用偶氮胂Ⅲ显色，用2.0cm 吸收池在655 nm 处测量，其吸光度应为多少？ 解：A =εbc
= (4.50×104
×2.0×30×10-6)∕(138.9×0.025) = 0.78
【20-6】有一含有0.088 mgFe 3+
的溶液用SCN -显色后，用水稀释到50.00 mL ，以1.0 cm 的吸收池在480 nm 处测得吸光度为0.740，计算Fe(SCN)2+
配合物的摩尔吸光系数。
解：ε= A ∕bc
= (0.740×55.85×50.00)∕(1.0×0.088) = 2.35 × 104
cm -1
• mol -1
• L
【20-7】当光度计的透光度测量的读数误差△T = 0.01时，测得不同浓度的某吸光溶液的吸光度为 0.010，0.100，0.200，0.434，0.800，1.20。
利用吸光度与浓度成正比以及吸光度与透光度的关系，计算由仪器读数误差引起的浓度测量的相对误差。
解：T = 10－A lg T ＝－A
0.434 c T
c T lg T
=V V 当 A = 0.010 时, T = 10－0.010 ，lg T ＝－0.010 , 又△T = 0.01
c
c
V = 0.434 ×0.01∕10－0.010×(－0.01 0 ) =－44.4 % 同理，当A = 0.100 、0.200、0.434、0.800、1.20时，
c
V =－5.46% ,－3.44 %,－2.72 % ,－3.42 % ,－5.73%
【20-8】设有 X 和 Y 两种组分的混合物。
X 组分在波长1λ和2λ处的摩尔吸光系数分别为1.98 × 103
cm -1
• mol -1
• L 和2.80 × 104
cm -1
• mol -1
• L 。
Y 组分在波长1λ和2λ处的摩尔吸光系数分别
λ处测得总吸光度为0.301，为2.04×104 cm-1• mol-1•L和3.13×102cm-1•mol-1•L。
液层厚度相同，在
1
λ处为0.398。
求算X和Y两组分的浓度是多少？
在
2
解：A1X＝ε1X bc X、A1Y＝ε1Y bc Y
A1总＝ A1X + A1Y＝ε1X bc X+ε1Y bc (1)
同理A2总＝ A2X + A2Y＝ε2X bc X+ε2Y bc (2)
由(1) c X＝( A 1总－ε1Y bc Y )∕ε1X b
代入(2) c Y＝( ε1X A2总－ε2X A 1总)∕( ε1X2Y b－2X1Y b )
设 b＝1.0 cm，
c Y＝( 1.98×103×0.398－2.80×104×0.301 )∕(1.98×103×3.13×102×1.0－2.80×104×2.04×104×1.0)
= 1.34×10－5 mol • L－1
c X = ( 0.301－2.04×104×1.0×1.34×10－5)∕(1.98×103×1.0)
= 1.40×10－5 mol • L－1
【20-9】某有色配合物的0.0010%水溶液在510nm处，用2cm吸收池测得透光度T为0.420，已知
κ=2.5×103L·mol-1·cm-1。
试求此有色配合物的摩尔质量。
510
解：A=-lgT=-lg0.42=0.376，
c=A/bε=0.376/（2.5×103×2）=7.52×10-5 mol/L
因此，1000mL中含有色物7.52×10-5×Mg。
已知含量为0.001%，
故1000/（7.52×10-5M）=100/0.0010，M=131.5g/mol
【20-10】浓度为2.0×10-4mol·L-1的甲基橙，在不同pH的缓冲溶液中，于520nm波长处，用1cm吸收池测得吸光度值。
计算甲基橙的p K a值。
pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50
A0.890 0.890 0.692 0.552 0.385 0.260 0.260
解：设甲基橙酸式组分和碱式组分在波长520nm处的吸光度分别为A HL和A L-，由已知数据可知A HL=0.890，A L-=0.260。
所以：
311
HL -41
0.890=
4.4510L mol cm 1cm 2.010mol L
κ---=⨯⋅⋅⨯⨯⋅，
-311-41
L 0.260
= 1.3010L mol cm 2cm 10mol L
κ---=⨯⋅⋅⨯⋅ （1）用代数法求K a 。
根据HL L =
[H ]a A A A A K -
+
--计算不同pH 值时的K a 值：
pH=2.99时，K a =4.7×10-4
；pH=3.41时，K a =4.5×10-4
；pH=3.95时，K a =4.5×10-4。
取以上三个K a 的平均值，有K a =4.6×10-4
，得到p K a =3.34。
（2）用图解法求K a ：
按已知条件A L -=0.260，A HL =0.890，计算相关数据，填入表中： 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 L HL lg
A A
B A A
--=-
0.339
-0.064
-0.606
以pH 值为横坐标，L HL lg
A A
B A A
--=-为纵坐标绘图，如图所示。
直线与横坐标交点处对应的值（或与纵坐标交点处对应的值）即为p K a 。
从图中可得p K a =3.33，
K a =4.7×10-4。