分析化学吸光光度法的基本原理和仪器分析
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19
朗伯-比尔定律的分析应用
溶液浓度的测定
A＝ bc
工作曲线法 (校准曲线)
A
0.8
0.6
*
0.4
0.2
0
0 1 2 3 4 mg/ml
20
6. 吸光度的加和性与吸光度的测量
A = A1 + A2 + … +An
用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶 液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，
重量法 m(Fe2O3)≈0.14mg, 称不准 V(K2Cr2O7)≈0.02mL, 测不准
光度法 结果0.048%～0.052%,
2
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。
• 特点 (p293)
– 灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6mol/L,
10-4%～10-5%
互补光 黄绿
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
9
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
Absorbance
1.0 350
0.8
Cr2O72-
0.6
0.4
0.2
300 350 400
525 545 MnO4-
500
600
700 /nm
10
苯 (254nm)
甲苯 (262nm)
A
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光. 波长可调, 故选择性好, 准确度高.
光源
单色器
吸收池
检测系统
稳压电源
分光光度法的基本部件
24
722型分光光度计结构方框图
《基础分析化学实验》p93
光 分光 源 系统
吸收池
检测系统
25
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。
分析化学
吸光光度法的基本 原理和仪器分析
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%), Er 0.1%～0.2% 准确度高 依据化学反应, 使用玻璃仪器 仪器分析：微量组分(<1%), Er 1%～5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
例: 含Fe约0.05%的样品, 称0.2g, 则m(Fe)≈0.1mg
溶剂、试剂对光的吸收等。
21
8.2 光度分析的方法和仪器
8.2.1 光度分析的几种方法
1.目视比色法
观察方向
c1
c2
c3
c4
cc12
c3
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
22
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)
灵敏度和准 确度较差
光电比色计结构示意图
23
3. 吸光光度法和分光光度计
检测器
吸光度
0.22
b
检测器
吸光度
0.44
样品
b
b
检测器
样品 样品
bc
光源 光源
光源
16
吸光度与浓度的关系 A =
吸光度
0.00
bc
光源
检测器 吸光度
0.22
b
检测器
吸光度 b
0.42
光源 光源
检测器
17
朗伯-比尔定律的适用条件
1. 单色光 (见p312证明)
应选用max处或肩峰处测定
2. 吸光质点形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系 应控制条件(酸度、浓度、介质等)
11
4. 光吸收基本定律: Lambert-Beer定律
wenku.baidu.com
I I-dI
朗伯定律(1760)
I0
s
A=lg(I0/It)=k1b
It
b dx
比尔定律(1852)
A=lg(I0/It)=k2c
A=lg(I0/It)=kbc
吸光度
介质厚
度(cm) 12
T－透光率（透射比） T = I t
（Transmittance）
6
波粒二象性
E = h c = h n
真空中:E h c
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越
长(频率越低)，光量子的能量越低。
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。
混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
一起。
7
光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外
（真空紫外）
远红外
10nm~200nm 200nm 380nm 780 nm ~380nm ~ 780nm ~ 2.5 m
2.5 m ~ 50
m
50 m ~300 m
8
3. 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 颜色
400-450
紫
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
3. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强
18
x104
亚甲蓝阳离子
单体 max= 660 nm 二聚体 max= 610 nm
(nm)
亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱 a. 6.36×10-6 mol/L b. 1.27×10-4 mol/L c. 5.97×10-4 mol/L
二聚体的生成破坏 了A与c的线性关系
– 准确度能够满足微量组分的测定要求：
相对误差2～5％ （1～2％）
– 操作简便快速
– 应用广泛
3
1.光的基本性质 电磁波的波粒二象性
波动性
光的传播速度: V = c =
n
c－真空中光速 2.99792458×108m/s
~3.0 ×108m/s λ－波长，单位：m,cm,mm, m,nm,Å
I0
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc
T = 10-kbc = 10-A
13
吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T
T = 10-kbc
A=kbc
c
14
K 吸光系数 Absorptivity
当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，
A＝abc
a的单位: L·g-1·cm-1
当c的单位用mol·L-1表示时，用 表示.
－摩尔吸光系数 Molar Absorptivity
A＝ bc
的单位: L·mol-1·cm-
1
当c的单位用g·100mL-1表示时，用 E11c%m 表示，
A＝ E11c%m bc，E11c%m 叫做比消光系数
15
吸光度与光程的关系 A =
吸光度
0.00
1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1Å=1010m ν－频率，单位：赫芝（周）Hz 次/秒 n－折射率，真空中为1
4
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量
X 传播方向
5
微粒性 光量子，具有能量。
Eh
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)
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 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便
朗伯-比尔定律的分析应用
溶液浓度的测定
A＝ bc
工作曲线法 (校准曲线)
A
0.8
0.6
*
0.4
0.2
0
0 1 2 3 4 mg/ml
20
6. 吸光度的加和性与吸光度的测量
A = A1 + A2 + … +An
用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶 液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，
重量法 m(Fe2O3)≈0.14mg, 称不准 V(K2Cr2O7)≈0.02mL, 测不准
光度法 结果0.048%～0.052%,
2
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。
• 特点 (p293)
– 灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6mol/L,
10-4%～10-5%
互补光 黄绿
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
9
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
Absorbance
1.0 350
0.8
Cr2O72-
0.6
0.4
0.2
300 350 400
525 545 MnO4-
500
600
700 /nm
10
苯 (254nm)
甲苯 (262nm)
A
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光. 波长可调, 故选择性好, 准确度高.
光源
单色器
吸收池
检测系统
稳压电源
分光光度法的基本部件
24
722型分光光度计结构方框图
《基础分析化学实验》p93
光 分光 源 系统
吸收池
检测系统
25
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。
分析化学
吸光光度法的基本 原理和仪器分析
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%), Er 0.1%～0.2% 准确度高 依据化学反应, 使用玻璃仪器 仪器分析：微量组分(<1%), Er 1%～5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
例: 含Fe约0.05%的样品, 称0.2g, 则m(Fe)≈0.1mg
溶剂、试剂对光的吸收等。
21
8.2 光度分析的方法和仪器
8.2.1 光度分析的几种方法
1.目视比色法
观察方向
c1
c2
c3
c4
cc12
c3
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
22
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)
灵敏度和准 确度较差
光电比色计结构示意图
23
3. 吸光光度法和分光光度计
检测器
吸光度
0.22
b
检测器
吸光度
0.44
样品
b
b
检测器
样品 样品
bc
光源 光源
光源
16
吸光度与浓度的关系 A =
吸光度
0.00
bc
光源
检测器 吸光度
0.22
b
检测器
吸光度 b
0.42
光源 光源
检测器
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朗伯-比尔定律的适用条件
1. 单色光 (见p312证明)
应选用max处或肩峰处测定
2. 吸光质点形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系 应控制条件(酸度、浓度、介质等)
11
4. 光吸收基本定律: Lambert-Beer定律
wenku.baidu.com
I I-dI
朗伯定律(1760)
I0
s
A=lg(I0/It)=k1b
It
b dx
比尔定律(1852)
A=lg(I0/It)=k2c
A=lg(I0/It)=kbc
吸光度
介质厚
度(cm) 12
T－透光率（透射比） T = I t
（Transmittance）
6
波粒二象性
E = h c = h n
真空中:E h c
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越
长(频率越低)，光量子的能量越低。
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。
混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
一起。
7
光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外
（真空紫外）
远红外
10nm~200nm 200nm 380nm 780 nm ~380nm ~ 780nm ~ 2.5 m
2.5 m ~ 50
m
50 m ~300 m
8
3. 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 颜色
400-450
紫
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
3. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强
18
x104
亚甲蓝阳离子
单体 max= 660 nm 二聚体 max= 610 nm
(nm)
亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱 a. 6.36×10-6 mol/L b. 1.27×10-4 mol/L c. 5.97×10-4 mol/L
二聚体的生成破坏 了A与c的线性关系
– 准确度能够满足微量组分的测定要求：
相对误差2～5％ （1～2％）
– 操作简便快速
– 应用广泛
3
1.光的基本性质 电磁波的波粒二象性
波动性
光的传播速度: V = c =
n
c－真空中光速 2.99792458×108m/s
~3.0 ×108m/s λ－波长，单位：m,cm,mm, m,nm,Å
I0
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc
T = 10-kbc = 10-A
13
吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T
T = 10-kbc
A=kbc
c
14
K 吸光系数 Absorptivity
当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，
A＝abc
a的单位: L·g-1·cm-1
当c的单位用mol·L-1表示时，用 表示.
－摩尔吸光系数 Molar Absorptivity
A＝ bc
的单位: L·mol-1·cm-
1
当c的单位用g·100mL-1表示时，用 E11c%m 表示，
A＝ E11c%m bc，E11c%m 叫做比消光系数
15
吸光度与光程的关系 A =
吸光度
0.00
1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1Å=1010m ν－频率，单位：赫芝（周）Hz 次/秒 n－折射率，真空中为1
4
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量
X 传播方向
5
微粒性 光量子，具有能量。
Eh
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)
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 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便