分析化学 第七章 吸光光度分析法

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ε 与a的关系为： ε = Ma （ M为物质的摩尔质量） 摩尔吸光系数ε (L· -1· -1)在数值上等 mol cm 于浓度为1mol·-1 、液层厚度为1cm时该溶液 L 在某一波长下的吸光度。 吸光系数a(L·g-1· -1)相当于浓度为1g·cm L 1 ，液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的 吸光度。
(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。
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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。
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。
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4.提高显色反应的选择性
利用被测物能形成三元络合物的特点，提 高显色反应的选择性。
5.分离干扰离子
采用适当的分离方法预先除去干扰物质。
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表8-1 物质的颜色与吸收光颜色的互补关系
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二、物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h M * 激发态 （△E） E2 M + 热
基态 E1
E = E2 - E1 = h
M + 荧光或磷光
量子化 ；选择性吸收; 分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同； 光的互补：蓝 黄
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3.双波长分光光度计：
将不同波长的两束单色光(λ 1、λ 2) 快速 交替通过同一吸收池而后到达检测器，产生 交流信号，无需参比池。两波长同时扫描 （ = 1～2nm）即可获得导数光谱。
图8-9 分光光度计的类型
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§7-3显色反应及显色条件的选择
一、显色反应的选择
选择显色剂 选择显色反应时应考虑的因素：灵敏度高、 选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波长 处无明显吸收，与有色物最大吸收波长之差 （对比度），应满足 >60nm。 常用配位显色反应或氧化还原显色反应对 待测离子进行显色后测定。例如：钢中微量 锰的测定，Mn2＋不能直接进行光度测定，可 将其氧化成紫红色的Mn(Ⅶ)，在525 nm处
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图8-5 光电管示意图
图8-6 光电倍增管示意图
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二、分光光度计的类型简介
1. 单光束分光光度计：简单，价廉，适于在 给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能 作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有 很高的稳定性。
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2. 双光束分光光度计：自动记录，快速全波 段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度 变化等因素的影响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。
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E = h = h c /
一、物质颜色
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。
ï Ê Õ « Î Ö Ñ É Æ Ì » Â Æ » È ³ ì º Ï ì ׺ × Ï ¶ À Ì ¶  À ¶ Ì À Â Î Ê ¹ ü Õ â Õ « Ñ É × Ï ¶ À Ì ¶  À ¶ Ì À Â Ì Â Æ Ì » Â Æ » È ³ ì º ¨³ ² ¤/nm 400¡ 450 « 450¡ 480 « 480¡ 490 « 490¡ 500 « 500¡ 560 « 560¡ 580 « 580¡ 600 « 600¡ 650 « 650¡ 750 «
图8-4-2 工作曲线
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§7-2
光源 显示
光度计及其基本部件
单色器 样品室 检测器
一、主要部件
1．光源 在整个可见光谱区可以发射连续光谱，具有足 够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿 命。钨灯作为光源，其辐射波长范围在
320～2500 nm。
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2．单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从 中选出任一波长单色光的光学系统。 ①入射狭缝：光源的光由此进入单色器； ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平 行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜 或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后 所得单色光聚焦至出射狭缝； ⑤出射狭缝。
max处的摩尔吸光系数，常以ε max表
示。ε
。
max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可能达到的最大灵敏度
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（5） ε
max越大表明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。 ε >105：超高灵敏； ε =(6～10）×104 ：高灵敏； ε =(2～6）×104 ：中等灵敏； ε <2×104：不灵敏。 （6）ε 在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚 度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
（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。
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（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。
（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。 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 子组成) 可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm 远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
§7-4
吸光光度测量条件的选择
1.选择适当的入射波长 一般应该选择λ max为入射光波长。但如果 λ max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵 敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。
2.选择适当的参比溶液
吸收池表面对入射光有反射和吸收作用； 溶液的不均匀性所引起的散射；过量显色剂、 其它试剂、溶剂等引起的吸收，这些因素影 响待测组分透光度或吸光度的测量。采用参
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朗伯-比耳定律的数学表达式为： A＝lg（I0/I)= ε b c 或: A＝lg（I0/I)= a b c 式中A：吸光度； I0 ：入射光强度； I：透射光强度； b ：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单 位； ε ：摩尔吸光系数，单位L· -1· -1 ；溶 mol cm 液的浓度c单位mol·-1 ； L a ：吸光系数，单位L·-1· -1 ； 溶液的浓 g cm 度c单位g·-1 。 L
第七章
§7-1 §7-2 §7-3 §7-4 §7-5 §7-6 思考题
吸光光度分析法
吸光光度法基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光光度测量条件的选择 吸光光度法的应用 紫外吸收光谱简介
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§7-1
吸光光度法基本原理
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称为吸光光度法, 主要有: 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。
A2 A1、A2分别为两种吸光物质的
吸光度。
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朗伯-比耳定律的物理意义：当平行 单色光通过单一均匀的、非散射的吸光 物质溶液时,溶液的吸光度与溶液浓度 和液层厚度的乘积成正比。
朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论 基础和定量测定的依据。广泛地应用于 紫外光、可见光、红外光区的吸收测量， 也适用于原子吸收测量。
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3. 样品室 样品室放置各种类型的吸收池和相应的池 架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。 在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃 池。 4.检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成 可测的电信号，常用的有光电池、光电管或 光电倍增管。 5.信号显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控 制和结果处理。
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8-4-1 工作曲线
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｜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。
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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：
A
pH 图8-11 吸光度与pH关系曲线
三、干扰的消除
1.加入掩蔽剂 选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分 反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产 物不干扰待测组分的测定。 例：测定Ti4＋，
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加入H3PO4掩蔽剂使Fe3+(黄色)成为［Fe(PO )2］3-(无色)，消除Fe3+的干扰；又如用铬 ４ 天菁S光度法测定Al3+时，加入抗坏血酸作掩 蔽剂将Fe3+还原为Fe2+，消除Fe3+的干扰。
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；
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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。