第十章分光光度法(2006)

b 的 单 位 为 cm ， C 的 单 位 为 mol·-1 ， 即 L mol/103cm3 ，故bC的单位为mol/103cm2 ，若 再乘以吸光物质的摩尔质量M（g/mol），则 为103cm2截面积光程中所含物质的质量（g） ，所以单位截面积光程中所含物质的质量（ g）为：
1 0.001 6 3 S 3 bCM 10 bCM 10 M 10 3 10
标准曲线的作用是用于对吸光物质进行定 量分析. 定量方法方法一般分为目视比色法,光电 比色法和分光光度法; 工作曲线法:有两种形式（1）外标法;（ 2）标准加入法（内标法）.工作曲线如图 10-4所示.
目视比色法
用眼睛来观察和比较有色溶液颜色的深 浅以确定物质含量的方法为目视比色法. It(标)=It(试) εbc(标)= εbc(测) 由于εb(标)= εb(测): 则: c(标)= c(测) 误差:5%～20%
第二节、光吸收的基本定律
一、朗白—比尔定律
布格（Bouguer）和朗白（Lambert）先 后在1729年和1760年阐明了 物质对光的吸收 程 度 和 吸 收 层 厚 度 的 关 系 ； 1852 年 比 尔 （ Beer）又提出了物质对光的吸收程度和吸光 物质浓度之间也有类似的关系；二者归一为 光吸收基本定律——布格—朗白—比尔定律 ，简称朗白—比尔定律。
所以，k越大，S越小，即该方法的灵敏 度越高。对于比较灵敏的显色反应，S一般在 0.01～0.001g· -2之间。 cm 例10-1(略)
（三）.标准曲线的绘制与应用
标准曲线即校准曲线,又称工作曲线.是以 吸光度A为纵轴,浓度C为横轴绘制的一条曲线:
首先在一定条件下配制一系列具有不 同浓度吸光物质的标准溶液,称为标准系列, 然后测得它们相应的吸光度值,作A～C曲线, 为工作曲线或标准曲线.在遵循朗白—比尔 定律的浓度范围内应为一条直线.同时可知 直线的斜率就等于kb,又因为b是定值,故可 以求出k值,这样求得的k值是通过测定多个 标准溶液而得到的平均值,所以更可靠.
第三章节
吸光光度法的仪器
一.分光光度计的基本部件
光电比色法是用光电比色计进行测量吸 光度的方法,分光光度法用的分光光度计的 基本部件: 一般由光源、单色器（分光系统）、吸 收池、检测系统和信号显示系统组成。
(1).光源
6～12V的低压钨丝灯做光源，复合波长约 在（360）400～2500nm之间，在UV区用氢 灯或氘灯做光源，波长在185～375之间。 配以稳压电源。 (2).单色器（分光系统） 滤色片（20～50nm）；玻璃棱镜:360～ 3600nm；石英棱镜:200～4000nm；光栅;
2.非平行入射光引起的偏离（正偏离）
非平行光不能保证入射光垂直入射,将导致 光束平均光程b`大于吸收池厚度b,实际测得的 吸光度值将大于理论值.
3.介质不均匀引起的偏离
（二）化学因素
1.溶液浓度过高引起的偏离 2.化学反应引起的偏离 由于吸光物质的理解,缔合和新化合物生 成或互变异构等影响:A=kb[MR]=kb（1-） C,所以A与分析浓度不再成线性关系.
（一） 朗白—比尔定律的推导
朗白—比尔定律定律的数学表达式为：
I0 1 A lg lg KbC It T
I0 1 A lg lg kbC bC It T
式中A为吸光度；I0为入射光强度；It透 过光强度；T为透光度。
朗白—比尔定律的物理意义：
当一束平行的单色光垂直通过一均匀的 非散射的吸光物质时，其吸光度A与吸光物 质的浓度C及吸收层厚度b成正比。这就是吸 光光度法定量分析的理论依据。
吸光光度法主要有以下特点： (1) 灵敏度高。用于含量在1%—10-3%的微 量组分的测定，甚至可以低至10-4%—10-5 的 痕量组分的测定； (2) 仪器设备简单，操作简便、快速； (3) 准确度较高。一般吸光光度法的相对误 差为2%—5%，若使用精密仪器，误差可降至 1%—2%，完全能够满足微量组分的测定要求 ；
图10-2是KMnO4溶液吸收曲线，它选择性的 吸收了525nm附近的绿青色光，而对绿青色光 的互补色光400nm附近的紫色光几乎不吸收， 所以KMnO4溶液显紫红色，即KMnO4溶液的 λmax为525nm。吸收曲线的形状和的位臵取决 于物质的分析结构，不同的物质因其结构不同 而具有各自的特征的吸收曲线，据此可以进行 物质的定性分析；浓度不同，其吸收曲线的形 状和λmax的位臵不变，但A随浓度的增大而增 大。
对于某一物质,当其他条件不变时,k的大小 取决于入射光的波长,波长不同,k亦不同.在这 些不同的k之中, λmax下的kmax是一个重要的 特征参数,它反应了该吸光物质吸光能力可能达 到的最高度,所以k常用来衡量光度法灵敏度的 高低,kmax越大,灵敏度越高.一般认为kmax＞ 104 L·mol-1· -1 的方法是较灵敏的.通过增加 ㎝ 吸光分子的有效截面积和电子跃迁率,目前有极 少数显色反应的k值达到了106数量级.
2*.桑德尔灵敏度S
桑德尔（Sandell）灵敏度定义：当光度 仪器的检测极限为A=0.001时，单位截面积光 程内所能检出的吸光物质的最低质量，单位 为g· -2 。由于此时仪器的信号检测能力已 cm 经确定，则S仅与物质的吸光能力有关，即仅 与k有关：
A 0.001 bC; bC 0.001/
电磁波谱的波长范围很宽，其中较窄的 一段可见光谱在分析化学得到了最为广泛的 应用，其波长范围在400～750nm。当一束白 光通过棱镜后就色散成红、橙、黄、绿、青 、蓝、紫等颜色的光，它们具有不同的波长 范围，如图10-1所示。
反之这些不同颜色的光按照一定的强度比 例混合后便又形成为白光。进一步研究表明， 只需将两种适当颜色的光按一定强度比例混合 就可以形成白光，他们称为互补色光，图10-1 中处于直线关系的两种光即为互补色光。阳光、 白炽灯光等白光便是由一对对互补色光按一定 强度比例混合而成。
(4) 应用广泛。该法不仅可以测定绝大 多数无机离子，也能测定许多有机物； 不仅用于定量分析，也可以用于某些有 机化合物的定性分析，还可以用于某些 物理化学常数及络合物的组成的测定。
第一节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：
E=hμ =hC/λ ；
P=h/λ ；
若k1=k2=k，则： A总 =㏒[（I01＋I02）/（I01＋I02）·10-k2bC] = kbC； 即A总与C仍然符合朗白—比尔定律。 此结果可能对应于两种不同的情况： 当△=︱2 － 1︱很小时，可以；k1≈k2 ；即入射光为近似的单色光，故A 总 与C仍然符 合朗白—比尔定律；
当△=︱2－1︱较大时，可以；k1≠k2 ， 非单色光要引起偏离。
（二）吸收系数和桑德尔灵敏度 1吸收系数
朗白—比尔定律A=Kbc中的系数K因浓度c所 取的单位不同,有两种表示方式.
（1）.吸收系数a:
当b为㎝,吸光物质c为g·-1时,K用a表示,单位 L 为L·g-1· -1 ,此时A=Kbc为: ㎝
A abC
（2）摩尔吸收系数k
当B为㎝,吸光物质c为mol·-1时,K用k L 表示,单位为L·mol-1
620～760 590～620 560～590 500～560 480～500 430～480 400～430
颜色
红色 橙色 黄色 绿色 青色 兰色 紫色
二.物质对光的选择性吸收
（一）物质对光产生选择性吸收的原因
主要与物质的分子内部具有一系列的不连 续的特征能级有关：
E=E电子＋E振动＋E转动； △E=E激发态－E基态=hv;
二.引起朗白—比尔定律的因素
根据朗白—比尔定律，当b值不变时，标 准曲线应当是一条通过原点的直线，即A与C 成线性的正比关系，符合比尔定律。但是在 实际中标准曲线会出现偏离的情况，有时向C 轴偏离（负偏离），有时向A轴偏离（正偏离 ）。
（一）物理因素
1.非单色光引起的偏离 所谓的入射光为单色光实际是有一定 的波长宽度的一束平行光,假设入射光是由 1和2组成,其强度分别为I01和I02,摩尔吸 光系数为k1,k2,当通过的吸光物质的浓度为 C,液层厚度为b时,有:
第九章 吸光光度法简述
吸 光 光 度 法 （ Absorpion Ｐ hotometry ）是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的 分析方法。其中包括比色法、UV-VIS光度法和 IR（FIR）光谱法等，本章主要讨论可见（VIS ）吸光光度法（又称分光光度法，简称光度法 ），其测定对象主要以金属离子为主。
式中：h为普朗克常量，其值为6.63×1034J· s。普朗克方程表示了波动性。显然，不 同波长的光具有不同的能量，波长越短，能量 越高，反之亦然。通常意义的单色光是指其波 长处于某一范围的光；而复合光则有不同单色 光组成，例如阳光和白炽灯泡发出的光均为复 合光。
光按照波长的长短顺序范围排列成谱就得到 电磁波谱或波谱，如表10-1所示： AMS常用的波长范围: UV 180～400nm VIS 400～760nm IR 760nm～300μm
A bC
两种吸收系数之间的关系为:
M
摩尔吸光系数的物理意义:当吸光物质的 浓度为1mol·-1时, B为1㎝时,吸光物质对某 L 波长光的吸光度.k值一般通过实验由k=A/ （bc）求得,为什么?测定的波长,温度和溶剂 等条件一定时,k的大小取决于物质的性质,不 同的物质具有不同的k值,它是在一定条件下, 某物质对某一波长光吸收能力大小的量度.
（二）物质的颜色与光吸收的关系
当物质（分子或离子）吸收了相当可见 能量的电磁波后，就会表现出被人眼所能观 察到的颜色。物质之所以具有不同的颜色， 这是它们对不同波长的可见光具有选择性吸 收的结果。物质呈现的颜色与它所吸收的颜 色（波长）有一定关系。
例如，当白光通过硫酸铜溶液时，铜离 子选择性的吸收了部分黄色光，使透过光 中兰色光不能完全互补，所以溶液显兰色。 关系如图10-1中所示。从下表也可以直观 看出: