第八章 吸光光度法解析
第 08章 吸光光度法
电子能级间跃迁
电子能级间跃迁的同 时总伴随有振动和转 动能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含有 振动能级和转动能级 间跃迁产生的若干谱 线而呈现宽谱带。
2020年8月4日4时5分
吸收曲线与最大吸收波长
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度 不同，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；
其他
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特点：
(1) 具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。 (2) 通常所测试液的浓度下限达10-5~10-6 mol·L-1。 (3) 吸光光度法测定的相对误差约为2%~5%。 (4) 测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛 (5) 几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都 能用此法进行测定。 (6) 还常用于化学平衡等的研究。
表8-1 物质颜色与吸收光颜色的互补关系
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
吸收光
波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~600 600~650 650~780
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物理性因素：
难以获得真正的纯单色光。 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。
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非单色光作为入射光引起的偏离： 假设由波长为λ1和λ2的两单色光 组成的入射光通过浓度为c的溶液，则：
第八章 吸光光度法解析
吸光光度法特点： （1）灵敏度高： 10-5~10-6，10-7~10-8，10-10 mol· L-1 （2）准确度高：
比色分析，相对误差5~10%， 分光光度法，2~5%，1~2%；
（3）应用广泛：
可测定绝大多数无机物和许多有机物；
（4）操作简便仪器设备易普及。
2018/10/21
A
C. 200~780nm
D. 200~1000nm
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 C. 增加，不变 B. 不变，减少 D. 减少，不变
A
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3、下列表述不正确的是
C
A. 吸收光谱曲线，表明了吸光度随波长的变化关系 B. 吸收光谱曲线中,最大吸收处的波长为最大吸收波长 C. 吸收光谱曲线，以波长为纵坐标,以吸光度为横坐标
分子内部价电子运动，分子内原子振动和分子绕其重心的转动。
分子能量
E Ee Ev Er
电子能 振动能 转动能
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分子吸收光谱产生： 分子吸收外界能量（光、电、热）引起分子能级 跃迁，从基态跃迁到激发态
E E1 E2 hv
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电子跃迁能级较大， 能量在1~20eV，紫外 可见吸收光谱在
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偏离Beer定律的主要因素表现为以下两个方面： 1. 光学因素； 2. 化学因素
二.偏离朗伯-比尔定律的原因
1、光学因素：非单色光引起的偏离 严格地说，朗伯-比尔定律只适用于单色光。
设入射光由 1 和 2 两种波长组成，溶液的吸光 质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律
对1： A lg I 01 bc 1 1 I
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一类
1852年；比尔： 阐明了物质对光的吸收程度与溶液浓度之间的关 系.
Ak2c
由比尔将二者结合起来,就得到布格-朗伯-比尔定 律,一般叫做朗伯-比尔定律.
AKbc
2、朗伯-比尔定律 的推导〔数学表达 式〕<略〕
3、灵敏度的表示方法
<1>吸收系数a〔吸光系数a 〕 当液层厚度b以cm为单位、吸光物质的浓度c以
§8-4 吸光光度法分析条件的选择
在光度分析中,一般需先选择适当的试剂与试样中的 待测组分反应使之生成有色化合物,然后再进行测定.
因此,分析条件的选择包括反应条件和测量条件的选 择.
一、显色反应及其条件的选择 〔一〕显色反应和显色剂 1、概念：
显色反应：将被测组分转变成有色化合物的反应称 为显色反应. M + R = MR
这种方法简便、快速,对于解离度小的络合物,可 以得到满意的结果.
2、等摩尔连续变化法
此 法 的 做 法 是 保 持 CM 和 CR 的 浓度保持不变,即CM + CR = 常数, 连续改变CM和CR的比值,在选定 的仪器条件和波长下测定溶液的 吸光度A.
以A对CM/CR +CM作图.
等摩尔连续变化法测定络合物组成
g·L-1为单位时,K用a表示,称为吸收系数,其单位为 L·g-1·cm-1.此时朗伯-比尔定律表示为
A=abc
<2>摩尔吸光系数ε 当液层厚度b以cm为单位、吸光物质的浓度c
以mol·L-1为单位时,K用ε表示,称为摩尔吸收系 数,其单位为L·mol-1·cm-1.此时朗伯-比尔定律表 示为
A= εbc
二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择
光度法的误差除各种化学因素外,还有因仪器精度 不够,测量不准所带来的误差.
8章吸光光度法
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.
8/9/2020 10:53 PM
1 吸收光谱产生的原因
光:一种电磁波,波粒二象性 光谱名称
X射线
当光子的能量与分子的E匹配时， 远紫外光
就会吸收光子
E=hu=hc/l
近紫外光 可见光
近红外光
中红外光
– 准确度高: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
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包括：比色法、可见分光光度法、紫外分光 光度法、红外光谱法等。
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二、光的基本性质
光是一种电磁波，它具有波粒二象性， 光具有一定的能量。
10-邻二氮菲铁的a及ε。
需要知两个公式 A= a b c 以及ε =Ma,
解：先求a，再求ε
已知 M Fe=55.85 a =A / bc = 0.19/2×5.0×10-4=190L·g-1·cm-1 ε =Ma =55.85×190=1.1×104L·mol-1·cm-1
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标准系列 未知样品
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)
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滤光片的颜色与有 色溶液的颜色互补.
光电比色计结构示意图
3. 吸光光度法和分光光度计
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
分光光度计的基本组成
c
②
朗伯定律:(1760) A=lg(I0/It)=k1b
【分析】第八篇吸光光度法
【关键字】分析第八章吸光光度法基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法。
包括比色法、看来及紫外分光光度法等。
本章主要讨论看来光区的吸光光度法。
利用看来光进行分光光度法分析时，通常将被测组分通过化学反应转变成有色化合物，然后进行吸光度的测量。
例如：测量钢样中Mn的含量，在酸性溶液中将Mn 氧化为MnO4-，然后进行吸光度的测量。
与化学分析法比较它具有如下特点：（一）灵敏度高分光光度法常用于测定试样中1－0.001%的微量组分。
对固体试样一般可测至10-4%。
（二）分析微量组分的准确度高例如：含铁量为0.001%的试样，如果用滴定法测定，称量试样，仅含铁0.01mg，无法用滴定分析法测定。
如果用显色剂1，10-邻二氮杂菲与铁生成橙红色的1，10-邻二氮杂菲亚铁配合物就可用吸光光度法来测定。
Fe2+ + 3(1,10-phen) → [ Fe(1,10-phen)3] 2+（三）操作简便，测定快速（四）应用广泛几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用分光光度法测定。
可用来研究化学反应的机理、溶液中配合物的组成、测定一些酸碱的离解常数等。
§8-1 吸光光度法基本原理一、物质对光的选择吸收当光束照射到物质上时，光与物质发生相互作用，产生了反射、散射、吸收或透射（p241, 图9-1）。
若被照射的是均匀的溶液，则光在溶液中的散射损失可以忽略。
当一束由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光复合而成的白光通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过。
当透射光波长在400-700nm范围时，人眼可觉察到颜色的存在，这部分光被称为看来光。
透射光和吸收光呈互补色，即物质呈现的颜色是与其吸收光呈互补色的透射光的颜色。
例如：CuSO4溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈现的是与黄色呈互补色的蓝色。
不同波长的光具有不同的颜色，见P294,表9-1。
物质吸收了光子的能量由基态跃迁到较高能态（激发态），这个过程叫做物质对光的吸收。
第8章-分光光度法精选全文完整版
• 特点 :
– 灵敏度高：测定下限可达10-5～10-6mol/L,
10-4 %～10-5 %
– 准确度能够满足微量组分的测定要求：
相对误差2～5％ （精密光度计为1～2％）
– 操作简便快速
– 应用广泛
3
研究物质在 紫外(200-400nm)、可见光区 (400-800nm) 的分子吸收光谱 的分析方法称为
*反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。 *显色条件易于控制，重现性好。
36
8.3.2 显色条件的确定
1. 显色剂用量（c(M)、pH一定）
拐点
c(R)
c(R)
Mo(SCN)32+ 浅红 Mo(SCN)5 橙红 Mo(SCN)6- 浅红
c(R)
Fe(SCN)n3-n
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2. 显色反应酸度（c(M)、 c(R)一定）
8
4. 光吸收基本定律: Lambert-Beer定律
I I-dI
朗伯定律(1760年)
I0
s
A=lg(I0/It)=k1b
It
b dx
比尔定律(1852年)
A=lg(I0/It)=k2c
A=lg(I0/It)=kbc
吸光度
介质厚
度(cm) 9
吸光度与光程的关系 A = bc
吸光度
0.00
光源
检测器
原理： 利用光通过光栅时
平面透 射光栅
透 镜
光屏
发生衍射和干涉现象而
分光.
M1
M2
光栅衍射示意图
出 射
狭
缝
27
检测器
吸光光度法 PPT
T It I0
朗伯(Lambert J H)与比尔(Beer A)分别于 1760与1852年研究了光的吸收与溶液层的厚 度及溶液浓度的定量关系,二者结合称为朗伯比尔定律,也称为光的吸收定律。
光栅(grating)是依照光的衍射与干涉原理将复 合光色散为不同波长的单色光,然后再让所需波 长的光通过狭缝照射到吸收池上。它的分辨率 比棱镜大,可用的波长范围也较宽。
3、吸收系统——比色皿或吸收池
用于盛放试液的容器。它是由无色透明、耐腐 蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的,按 其厚度分为0、5cm,lcm,2cm,3cm与5cm。
• 偏离朗伯－比尔定律的原
因主要是仪器或溶液的实际
条件与朗伯—比尔定律所要
求的理想条件不一致。
1、物理因素
(1)非单色光引起的偏离
* 朗伯-比尔定律只适用于单色光,但由于单色器
色散能力的限制与出口狭缝需要保持一定的宽度, 因此目前各种分光光度计得到的入射光实际上都 是具有某一波段的复合光。由于物质对不同波长 光的吸收程度的不同,因而导致对朗伯－比尔定ຫໍສະໝຸດ * 分子吸收光谱 -带状光谱
molecular absorption spectrum →由电子能级跃迁而产生吸收光谱[能量差
在1~20(eV)],为紫外及可见分光光度法。
UV/Vis Spectrophotometry →由分子振动能级(能量差约0、05~l eV)与
转动能级(能量差小于0、05 eV)的跃迁而 产生的吸收光谱,为红外吸收光谱。用于 分子结构的研究。
B 络合:显色剂与金属离子生成的是多级络合物,且各 级络合物对光的吸收性质不同,例如在Fe(Ⅲ) 与 SCN-的络合物中,Fe(SCN)3颜色最深,Fe(SCN)2+颜 色最浅,故SCN-浓度越大,溶液颜色越深,即吸光度 越大。
吸光光度法讲解
吸光光度法讲解吸光光度法是一种广泛应用于化学分析和生物科学研究中的定量分析方法。
它通过测量样品溶液对特定波长的光的吸收程度来定量分析物质的浓度。
吸光光度法基于光的著名的“比尔-朗伯定律”，该定律描述了物质溶液对光的吸收与其浓度之间的关系。
通过测量光的吸收度，我们可以推算出浓度。
吸光光度法的基本原理是根据物质溶液对特定波长的光的吸收程度与溶液中物质的浓度之间的线性关系。
具体来说，当光通过物质溶液时，物质分子或离子会吸收光的能量，使光强度降低。
根据比尔-朗伯定律，光的吸光度（A）与物质的浓度（c）之间存在如下关系：A=εlc，其中ε是吸光度的摩尔吸光系数，l是光程长。
通过测量光的吸光度和已知的吸光度摩尔吸光系数，我们可以计算出溶液中物质的浓度。
在实践中，吸光光度法通常使用分光光度计来进行测量。
分光光度计可以发射一束特定波长的光，并测量光通过样品溶液前后的光强度差异。
这种差异可以转化为吸光度，并用于计算物质的浓度。
吸光光度法有许多应用领域。
在化学分析中，吸光光度法可以用于分析金属离子、化学物质的浓度、酸碱度等。
它可以通过配备合适的试剂和仪器来满足不同的分析需求。
在生物科学研究中，吸光光度法被广泛应用于测量DNA、蛋白质和酶的浓度。
通过测量DNA和蛋白质在特定波长下的吸光度，可以确定它们的浓度，进而研究其相互作用、结构和功能。
吸光光度法还可以用于测量酶的活性，通过测量酶和底物之间的反应，可以确定酶的催化能力。
吸光光度法有许多优点。
首先，它是一种快速、简单和经济的分析方法。
与其他方法相比，吸光光度法仪器简单、成本低，且操作方便。
其次，吸光光度法具有较高的选择性和灵敏度。
通过选择合适的波长和试剂，可以实现对特定物质的高度选择性测量。
此外，吸光光度法对微量物质的测量也非常敏感，可以达到微克或纳克级别的浓度测量。
然而，吸光光度法也存在一些限制。
首先，该方法对于有色的物质比较适用。
对于无色物质，需要经历一系列的试剂反应使其形成有色产物，才能进行吸光度测量。
第八章 吸光光度法
第四节 吸光度测量条件的选择
一、入射光波长的选择
吸收大，灵敏度高 1、原则： 对朗伯-比尔定律偏离小 一般选λ max处 如有干扰，要避开。 “吸收最大，干扰最小”。
选500nm进行测定 选520nm进行测定
2013-7-14
二、参比溶液的选择 显色剂、其他试剂均无色时 用蒸馏水作参比； 显色剂有色、其他试剂无色时 用同样浓度的显色剂作参比； 显色剂无色、其他试剂有色时 用其他试剂作参比； 显色剂、其他试剂均有色时 用不加待测离子的试剂和显色剂混合溶液作参比。
二、光吸收的基本定律（朗伯-比尔定律） 1、透光率和吸光度 透光率 T 取值为0.0 % ~ 100.0 % 全部吸收 T = 0.0 % 全部透射 T = 100.0 % 吸光度 A lg T A 取值为0 ~ +∞ 全部吸收 A = + ∞
2013-7-14
全部透射
A=0
2、朗伯-比尔定律 当单色光通过均匀的溶液 时，吸光度与溶液的浓度 和液层的厚度成正比。 表示为：A=Kbc A——吸光度 光度法定 K——比例常数 量的依据 b——液层厚度，比色皿 厚度 c——溶液浓度 单色光 2013-7-14 均匀溶液
2013-7-14
2、单色器
作用：将光源发出的复合光转变为所需波长的单色光。 分为棱镜和光栅两种。
2013-7-14
光栅的分辨率比棱镜大， 可用的波长范围也较宽。
3、吸收池（比色皿）
作用：用来盛放待测溶液。 光学玻璃制成的无色透明的长方体容器，规格 有0.5，1.0，2.0，5.0cm等。
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显色反应及显色条件的选择
将待测组分转变为有色化合物的反应。 与待测组分形成有色化合物的试剂。
8第八章 比色分析法
上式为朗伯-比尔定律的数学表示式。它表示一束 单色光通过溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度 和液层厚度的乘积成正比。 医学化学
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式中，K为吸光系数，当溶液浓度c和液层厚度b 的数值均为1时，A=K，即吸光系数在数值上等 于c和b均为1时溶液的吸光度。对于同一物质和 一定波长的入射光而言，它是一个常数。
T 比色法中常把I/I0 称为透光度，用T表示，
def
透光度和吸光度的关系如下：
I I0
A =－lgT
医学化学
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当c以质量体积浓度（g· ml-1）表示时，吸光系数 称为质量吸光系数，用a表示。当c以mol· L-1为单 位时，吸光系数称为摩尔吸光系数，用ε表示， 其单位是L· mol-1· cm-1。吸光系数越大，表示溶液 对入射光越容易吸收，当c有微小变化时就可使 A有较大的改变，故测定的灵敏度较高。一般ε 值在103以上即可进行比色分析。
医学化学
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用标准曲线法时，应注意的问题：
（1）标准液的测定和被测液的测定应在相同条件 下进行。 • （2）溶液的浓度应在标准曲线的线性范围内。
•
医学化学
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在测定溶液吸光度时，为了消除与被测物质吸收 无关的因素的影响，如溶剂或其他物质对入射光 的吸收，光在溶液中的散射以及吸收池界面对光 的反射等，必须采用空白溶液（又称参比溶液） 作对照。常用的空白溶液有三种： （1）溶剂空白 （2）试剂空白 （3）试样空白 P85
则
c = -lg65%/2235×2.0=4.19×10-5(mol· L-1)
第八章分光光度法
1.电磁波谱紫光波长：400~450nm红光650~750nm一、光的基本性质吸光光度法（分光光度法）：根据物质对光的选择性吸收来进行测定的一种方法可见光教材：199页，表8-1光学光谱区（真空紫外）远红外中红外近红外可见近紫外远紫外10nm~200nm200nm ~380nm 380nm ~780nm 780 nm ~2.5 µm 2.5 µm ~50 µm 50 µm ~300 µm2. 光的波粒二象性波动性：λ=νC 粒子性：E波粒二象性：λC E=h ν=h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，例如白光。
h 为普朗克常数：6.63×10-34J.s二、物质对光的选择性吸收1.物质对光的选择性吸收青（蓝绿）红橙黄绿绿蓝蓝紫物质的分子具有一系列不连续的特征能级，通常分子处于能量最低的基态，吸收了一定入射光的能量后产生能级跃迁，进入能量较高的激发态，当入射光的能量与物质分子的某一能级差恰好相等时，才有可能发生能级跃迁（1）（2）基态第一激发态第一激发态λC E=h ν=hλ/nm:650~700λ/nm:400~450λmax 440nm540nmAλnmK 2Cr 2O 7KMnO 4K 2Cr 2O 7和KMnO 4的吸收曲线定量分析基础定性分析基础c增大2．吸收曲线三、吸光光度法的特点1.灵敏度高（0.01克黄金/吨矿石）2.操作简便，测定速度快3.应用广泛，几乎可测所有无机离子，广泛应用于冶金，环境，生物，医学等领域吸收光谱峰的位置（λmax ）定性峰的高矮（吸收程度的大小）定量I a =I 0 -I一、朗伯-比尔定律I oIbSdx I a当一束平行单色光垂直照到某均匀溶液时，假设：液层厚度b ，截面积为s ，溶液浓度为c ，入射光强度为I 0，该溶液吸收光的强度为I a ，透过光的强度为I将b 切割为dx ，薄层中所含吸光质点数为dN ，入射光强度为I b ，穿过薄层后光的强度减弱了dI b-dI b = K 1I b dN dN = 6.02×1023cSdx -dI b = K 16.02×1023S cI b dx 令:K 2= 6.02×1023K 1S ∴-dI b = K 2I b cdx ，cdx K I dI 2b b =−∫∫=−bI I b b cdx K I dI20cb K I I20ln=−Kcb I I=−∴0lg303.22K K =令：液层厚度b ，截面积S ，吸光物质浓度c ，薄层中所含吸光质点数为dNI 0dx bII bI t根据光的量子理论：透光率或透射比T (0~1, 0~100%)定义透光率：I I T =定义吸光度：有意义的取值范围为∞-0KbcI I T A =−=−=0lglg 透过光强度入射光的强度朗伯-比尔定律的数学表达式Kcb I I=−0lgI II I A 00lg lg =−=朗伯-比尔定律朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础，是用光度法进行定量测定的依据朗伯-比耳定律的物理意义：当一束平行单色光垂直通过某均匀溶液时，溶液的吸光度A 与液层厚度b 及吸光物质的浓度c 成正比：A= Kbc单色平行光均匀溶液注意：A=-lg= KcbI I 0吸光度与光程的关系A = K b c0.10b0.202b0.00光源检测器显示器参比吸光度与浓度的关系A = Kb c0.10c0.202c0.00光源检测器显示器参比二、光度法的灵敏度1．吸光系数a （吸收系数）当液层厚度b 以cm ，吸光物质的浓度c 以g/L 为单位时，朗伯-比尔定律表示为A = abca 称为吸光系数，单位为L/(g ⋅cm)在朗伯-比尔定律A = Kbc 中，系数K 在一定条件下是常数，表明用光度法进行测定的灵敏度KλT吸光物质性质K=cbA 2.摩尔吸光系数εc mol/L b cm εL/(mol.cm)A= bcεε吸光物质的灵敏度吸光物质对光的吸收能力ε=cbA 当液层厚度b 以cm ，吸光物质浓度c 以mol/L 为单位时，朗伯-比尔定律表示为二乙基胺二硫代甲酸钠（铜试剂，DDTC ）双硫腙ε436=12800 L/(mol.cm)CuCuε495=158000 L/(mol.cm)<ελT吸光物质性质λmaxεmaxA= -lgT = -lg0.603 = 0.220c=140×10-6112.4=1.25 ×10-6mol/Lε=bcA =2 ×1.25 ×10-60.220= 8.8×104 L/(mol.cm)例1 （203页，8-1），利用双硫腙光度法测Cd 2+,已知Cd 2+的质量浓度为140µg/L,比色皿厚度为2cm,在520nm 处测得透光率为0.603，求吸光度A 及摩尔吸光系数ε（M cd =112.4g/mol)解：A= εbcε=bc A A= εbc c mol/Lbcmmol/1000cm 3bc/1000mol/cm 2bcM ×1061000S(µg/cm 2)∴S=bcM ×103将代入得bc=εAS=εAM ×103µg/cm 23.桑德尔灵敏度SA=0.001时(检测极限)，单位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量µg/cm 2bc →单位截面积光程所能检出吸光物质的最低含量因为：A=0.001，代入上式：S 灵敏度ε灵敏度S=εM ∴例2（205页，8-2）、已知双硫腙光度法测定Cd 2+时ε520nm =8.8×104L/(mol ·cm)，求桑德尔灵敏度S.A=0.001时，单位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量µg/cm 2解，S=εM cd =8.8×104112.4=1.3 ×10-3µg/cm 2A= εbcS=εAM ×103例3，Fe 2+用邻二氮菲显色，当c=0.76 µg/ml,于波长λ510nm,吸收池厚度b=2.0cm 时,测得T%=50.2,求摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度各为多少？(M Fe =55.85 g/mol)c= 0.76 µg/ml=7.6 ×10-4g/L=1.36 ×10-5mol/L由A=εbc 得:解：A=-lgT=-lg0.502=0.299ε=A bc =0.2992.0×1.36 ×10-5=1.1 ×104L/(cm.mol)S=εM Fe =1.1×10455.85= 5.1 ×10-3µg/cm 2三、利用朗伯-比尔定律进行定量分析A= εbc b 一定, λmax 一定，同一种物质，ε一定配制一系列标准溶液，由标准溶液：c 1, c 2, c 3……测得吸光度：A 1, A 2, A 3…...A 对c 作图工作曲线1.工作曲线法（标准曲线法）c (mg/ml)c 1c 2c 3c 4c 5A.....A xc x 工作曲线（标准曲线）A 1A 2A 3A 4A 5A 标A x=ε标b c 标εx b c x2.比较法：四、对朗伯-比尔定律偏离.工作曲线（标准曲线）A= εbccc 1c 2c 3c 4c 5A..原因：仪器或溶液的实际条件与朗伯-比尔定律所要求的前提条件不一致..A 总=-lg I t1+I t2I o1+I o2=-lgI o110-ε1bc +I o210-ε2bc I o1+I o2（一）、由于非单色光引起的偏移∴I t =I o 10-εbcA= εbc =-lgII o假设：入射光I oλ2I o2I t2A 2λ1I o1I t1A 1A 总=-lg10-εbc （I o1+I o2）I o1+I o2= εbc 造成偏离A 总= εbc若λ1与λ2相差很大，ε1= ε2=ε如果λ1和λ2相差不大，即∆λ= |λ1-λ2|很小，可以近似认为ε1= ε2= εA 总=-lg I t1+I t2I o1+I o2=-lgI o110-ε1bc +I o210-ε2bcI o1+I o2克服由非单色光所造成的偏离¾选择单色器（单色性能较好）¾选择入射光波长（λmax )¾选择适当的浓度范围（不应过高）浓度及非单色光的影响λ1λ2abA 5A 1A 4A 2λ3λ/nmA浓度: b>a波长: λ3>λ2>λ1A 3A 6（二）、由于溶液本身的化学和物理性质所引起的偏离1.由于介质不均匀所引起的偏离bI oI I a 发生散射：T 实I o -I a -I r=I o=II o2.由于溶液的化学反应所引起的偏离分析浓度或总浓度C 总吸光质点浓度C 质C工作曲线A=Kcb I r因为：T 实<T 理∴A 实>A 理T 理I o -I a =I o =I I o 吸光物质因解离、络合、缔合等化学变化而改变浓度如：Cr 2O 72-+H 2O 2CrO 42-+2H +λ=375nmλ=350nm单体：SNH +(CH 3)2NN(CH 3)22SNH +(CH 3)2NN(CH 3)22λmax = 660 nm 二聚体：λmax = 610 nmAcλmax = 660 nmAλ660 nm 610 nm亚甲基蓝阳离子（MB ）方便、较灵敏，准确度差（半定量）一、光度分析的几种方法1.目视比色法观察方向空白c 1c 2c 3c 4c x1).可以任意选择某种波长的单色光2).扩大入射光波长的范围3）灵敏度、准确度高2.光电比色法和吸光光度法：共同点：以朗伯-比尔定律为基础的仪器分析方法主要区别：获得单色光的手段不同光电比色法以滤光片为单色器，谱带宽度约有几十纳米吸光光度法以棱镜或光栅为单色器，谱带宽度约有几纳米光源单色器狭缝样品室检测器二、紫外-可见分光光度计氙灯氢灯钨灯1．光源卤钨灯。
吸光光度法
目视比色法的主要缺点是准确度不高，如果待测液中存在第 二种有色物质，甚至会无法进行测定。另外，由于许多有色溶 液颜色不稳定，标准系列不能久存，经常需在测定时配制，比 较麻烦。虽然可采用其某些稳定的有色物质 (如重铬酸钾、硫酸 铜和硫酸钴等)配制永久性标准系列，或利用有色塑料、有色玻 璃制成永久色阶，但由于它们的颜色与试液的颜色往往有差异， 也需要进行校正。
MR 一般要求： maxN R max 60 nm
（4）反应生成的显色化合物MRn组成恒定，性质稳定。
二、显色条件的选择（或影响显色反应的因素） 1.显色剂用量的选择，选择在平台区。 2.PH值选择 平坦区。 3.时间：一方面它反映显色速度的快慢，另一方面反映显色络 合物的稳定性，所以对于慢反应，应待到反应平衡后测定。对 不稳定的MRn，应在A下降前测定。 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。
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 h 与被照射粒子的E激－E基＝（ h ）n基态 与激发态能量之差相当的能量。 因为不同物质结构不同，肯有不同的量子化能级，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 下的A，
以吸光度A对吸收波长 作图，就得到－吸收曲线，即吸收
处测MnO4－、Cr2O72－的干扰就可基本消除。
又如：二苯硫腙法测 Hg2+ 时， Cu2+ 、 Ni2+ 、 Bi3+ 、 Pb2+ 等均可能干扰，若在0.5mol/L H2SO4中进行萃取，它们均 不与二苯硫腙作用。 （3）选择合适的参比溶液。 （4）利用校正系数。
8章吸光光度法
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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 400nm
780 nm 2.5 m 50 m
~400nm ~ 780nm ~ 2.5 m ~ 50 m ~300 m
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三、物质对光的选择性吸收
单色光：具有相同能量(相同波长)的光. 复合光：具有不同能量(不同波长)的光复合 在一起. 例如白光. 互补光：把两种适当颜色的光按一定的强度
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吸光质点间相互作用引起的对吸光定律的偏 离
质点间的静电作用 质点的散射 质点间的化学反应
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2.散射 试样不均匀,被测液含悬浮物或胶粒等散射指
点时,入射光因散射而损失。 3.化学因素
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破坏了平衡浓度分析浓度的 正比关系，造成对朗伯—比耳定律的偏离。
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吸收曲线的讨论：
（1）不同物质,曲线形状 不同，最大吸收波长λmax 不同，可用作定性鉴定各 种物质
（2）同一种物质，浓度 不同，其吸收曲线形状相 似，λmax不变。
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（3）同一种物质，浓度不同，在某一定波长下吸光 度 A 有差异，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。
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8.2 光度计及基本部件
1.目视比色法
观察方向
空白 c1
c2
c3
c4
方便、灵敏，准确度差. 常用于限界分析.
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目视比色法 特点
吸光光度法
It 透光度定义： T I0
T 取值为0.0 % ~ 100.0 % 全部吸收 全部透射 T = 0.0 % T = 100.0 % A=∞ A= 0.00
吸光度：A=lg (I0 / It )＝lg(1/T)
全部吸收
全部透射
朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比 比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比
2.介质不均匀引起的偏离 胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测
吸光度增加，导致线性关系上弯曲
3.化学反应引起的偏离 离解、缔合、异构等 如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H++2CrO42PAR的偶氮－醌腙式
4 显色反应的干扰及其消除方法
1）优化显色反应条件，控制溶液的酸度 2）加入隐蔽剂 3）改变价态 4）选择适当波长 5）选择合适参比溶液
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一任 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。
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单色器
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
800
λ1
白光
600
500
λ2
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
400
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光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度
等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。 原理： 利用光通过光栅时
平面透 射光栅 透 镜
光屏
M1
发生衍射和干涉现象而 分光.
分析化学-吸光光度法
顯然
摩爾品質
ε= Ma
(4) a 或ε的測定方法 取適當濃度的被測物溶液, 用分光光度計測得 A 值,
进而由 A abc 或 A bc 算得 a 或 見下例
【例 1】 Fe2+ 濃度為 5 mg·L-1 的溶液 1 mL, 用 1,10 - 二氮菲顯色後，定容為 10 mL，取 此溶液用 2 cm 吸收池在 580 nm 波長處測得 吸光度 A = 0.190，計算其摩爾吸光係數ε 和吸光係數 a。
a M
55.85 g mol 1
1.90102 L g1cm1
【例 2】 K2CrO4 的鹼性溶液在 372 nm 處 有最大吸收。現有 310-5 mol ·L-1 K2CrO4 鹼性溶液，在 372 nm 處用 1 cm 吸收池測得 其透光率為 71.6%。
求： 1. 該溶液的吸光度？ 2. K2CrO4 溶液在 372 nm 處的摩爾吸收系
c吸
光 物 質
b
液層厚度
透過光的強度為
It
吸光物質吸收 一部分光後
實驗證明, 吸收光的程度(吸光度)與吸光物 質濃度和液層厚度的乘積成正比。這一規 律稱為 朗伯-比耳定律。
可以导出朗伯-比耳定律的数学表达式为 :
lg I0
比例常數
Kbc
It
lg I0 = A = Kbc It
称为吸光度 absorbance
透光率 T 在 15％ ~ 65％, 吸光度 A 在 0.2 ~ 0.8 之間 才能使測量的相對誤差較小（＜ ±4%）。
這是通常所要求的準確度
當吸光度 A = 0.434（或透光率 T = 36.8%) 時，測量的相對誤差最小。
8.4 吸光光度法分析條件的選擇 8.4.1 顯色反應 因為許多被測物無色（不吸收可見光，吸 光係數為 0）或顏色太淺（吸光係數值太 小），使測定的靈敏度和準確度都太低。 所以常加入某種試劑（顯色劑），使與被 測物反應（顯色反應）：
第八篇吸光光度法
第八章吸光光度法基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法。
包括比色法、可见及紫外分光光度法等。
本章主要讨论可见光区的吸光光度法。
利用可见光进行分光光度法分析时，通常将被测组分通过化学反应转变成有色化合物，然后进行吸光度的测量。
例如：测量钢样中Mn的含量，在酸性溶液中将Mn 氧化为MnO4-，然后进行吸光度的测量。
与化学分析法比较它具有如下特点：（一）灵敏度高分光光度法常用于测定试样中1－%的微量组分。
对固体试样一般可测至10-4%。
（二）分析微量组分的准确度高例如：含铁量为%的试样，如果用滴定法测定，称量1g试样，仅含铁，无法用滴定分析法测定。
如果用显色剂1，10-邻二氮杂菲与铁生成橙红色的1，10-邻二氮杂菲亚铁配合物就可用吸光光度法来测定。
Fe2+ + 3(1,10-phen) →[ Fe(1,10-phen)3] 2+（三）操作简便，测定快速（四）应用广泛几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用分光光度法测定。
可用来研究化学反应的机理、溶液中配合物的组成、测定一些酸碱的离解常数等。
§8-1 吸光光度法基本原理一、物质对光的选择吸收当光束照射到物质上时，光与物质发生相互作用，产生了反射、散射、吸收或透射（p241, 图9-1）。
若被照射的是均匀的溶液，则光在溶液中的散射损失可以忽略。
当一束由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光复合而成的白光通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过。
当透射光波长在400-700nm范围时，人眼可觉察到颜色的存在，这部分光被称为可见光。
透射光和吸收光呈互补色，即物质呈现的颜色是与其吸收光呈互补色的透射光的颜色。
例如：CuSO4溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈现的是与黄色呈互补色的蓝色。
不同波长的光具有不同的颜色，见P294,表9-1。
物质吸收了光子的能量由基态跃迁到较高能态（激发态），这个过程叫做物质对光的吸收。
吸光光度法讲解
吸光光度法讲解吸光光度法是化学分析中常用的一种分析方法，用于测定物质溶液中某种物质的浓度。
其原理是利用物质对特定波长的光吸收的特性，通过测量光的透射或反射来推算出物质的浓度。
吸光光度法的基本原理是比尔定律，即物质溶液对光的吸收与其浓度成正比。
根据比尔定律，当光通过物质溶液时，其强度将减弱，而减弱的程度与物质的浓度成正比。
比尔定律的数学表达式为：A=εlc，其中A表示吸光度，ε表示摩尔吸光系数，l表示光程长度，c表示溶液浓度。
在使用吸光光度法进行分析之前，首先需要选择适当的波长。
每种物质对光的吸收有其特定的波长范围，称为吸收峰。
选择适当的波长可以提高分析的准确性和灵敏度。
吸光光度法的实验步骤通常包括以下几个步骤：1. 准备样品：根据需要测定的物质选择相应的样品，并将其溶解在适当的溶剂中，以得到一个浓度在可测范围内的溶液。
2. 校准仪器：使用一系列已知浓度的标准溶液，通过测量它们的吸光度与浓度之间的关系，建立起一条标准曲线。
这条曲线可以用来根据样品的吸光度推算出其对应的浓度。
3. 测量样品：将校准好的仪器置于样品测量位，并使样品溶液通过光路。
根据仪器的操作方法，控制光源的强度，选择波长，并记录下通过样品溶液的光的吸收强度。
4. 计算浓度：根据标准曲线上对应的吸光度值，利用比尔定律的数学关系，计算出样品的浓度。
需要注意的是，在进行吸光光度法测量时，还需要注意以下几个因素：1. 光程长度：光程长度会直接影响到吸光度的数值。
因此，在进行测量时，要保持光程长度一致，以避免测量结果的误差。
2. 溶剂选择：溶剂选择要适合样品的性质，并且要尽量选择透明度高的溶剂，以减少光的吸收。
同时，还要注意溶剂对标准溶液的影响，以保证测量结果的准确性。
3. 波长选择：选择合适的波长可以提高分析的准确性和灵敏度。
通常情况下，选择物质的吸收峰为测量波长是一个比较好的选择。
4. 仪器校准：在进行样品测量之前，需要对仪器进行校准。
校准的目的是建立起样品吸光度与浓度之间的关系，以便后续计算浓度。
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在分光光度分析的实际工作中，不能直接取1mol/L这样 高的浓度测定摩尔吸光系数κ值，而是在适宜的低浓度下 测量吸光度A，然后通过计算求出κ值。 例：铁（II）浓度为5.0×10-4g /L，与1，10-邻二氮杂菲反 应生成橙红色的配合物，该配合物在波长508nm，比色皿 厚度为2cm时，测得A=0.19，计算该配合物的a及κ。
解：a=A/bc=0.19/(2×5.0×10-4)=190L· g-1· cm-1 κ=A/bc=0.19/(2×5.0×10-4/55.85) =1.1×104 L· moL-1cm-1 或κ = M a＝55.85×190=1.1×104 L· moL-1cm-1
通常认为κ>104的显色反应是敏的，κ<103则是不灵敏的。
物质吸收了光子的能量由基态跃迁到较高能态（激发 态），这个过程叫做物质对光的吸收。 M（基态）+hυ → M*(激发态)
当照射光光子的能量hυ与物质的基态与激发态能量之差相等 时，即ΔE= hυ，才能发生吸收。 不同的物质由于结构不同而具有不同的能级差，所以吸收 不同波长的光。物质对不同波长光吸收能力的分布情况，称 为吸收曲线，也称为吸收光谱。吸收曲线以波长为横坐标， 吸光度为纵坐标。每种物质的吸收曲线，一般都有一个最大 吸收峰，最大吸收峰所对应的波长叫做最大吸收波长λmax。
偏离朗伯-比耳定律的因素可分为物理因素和化学因素两大类。 （一）物理因素 （1）单色光不纯 朗伯-比耳定律的基本假设是入射光为单色光，但目前 光度分析仪器中，用单色器分光，用狭逢控制光谱带的宽度， 因而投射到吸收溶液的入射光，常常是一个有限宽度的光谱 带，而不是真正的单色光。由于物质对不同波长光的吸收程 度不同，因而引起了对朗伯-比耳定律的偏离。见P245，图95。详细推导见P244-245。 (2)非平行光或入射光被散射 若入射光不垂直通过吸收池，就使通过溶液的实际光程大 于吸收池厚度。此外，入射光发生散射，实测吸光度增大， 导致偏离朗伯-比耳定律。
（一）灵敏度高 吸光光度法常用于测定试样中1－0.001%的微量组分。 对固体试样一般可测至10-4 %。 （二）分析微量组分的准确度高 例如：含铁量为0.001%的试样，如果用滴定法测定，称 量1g试样，仅含铁0.01mg，无法用滴定分析法测定。如果用 显色剂1，10-邻二氮杂菲与亚铁离子生成橙红色的1，10-邻 二氮杂菲亚铁配合物，就可用吸光光度法来测定。
吸光度具有加合性，即体系总的吸光度等于各组份吸光 度之和（设各吸光物质之间没有互相作用）。
A总=A1+A2+……..An =κ1bc1+κ2bc2+……. κnbcn
在吸光度的测量中，有时也用透光率或透光度表示物质对光 的吸收程度。透光率以T表示: T=I/I0 , 则吸光度与透光率之 间的关系为A=lgI0/I=lg1/T 。 2、偏离朗伯-比耳定律的原因 根据朗伯-比耳定律，当吸收池厚度保持不变，以吸光度 对浓度作图时，应得到一条通过坐标原点的直线，该直线称 为标准曲线或工作曲线。在相同条件下测得试液的吸光度， 从工作曲线上就可以查得试液的浓度。但在实际工作中，常 常遇到偏离线性关系的现象，特别是在溶液浓度较高时，常 会出现标准曲线向上或向下弯曲产生负偏离或正偏离（p244, 图9-4）。
１、朗伯-比耳定律 1729年波格（Bouguer）建立了吸光度与吸收介质厚度 之间的关系。1760年朗伯（Lambert）用更准确的数学方法 表达了这一关系。1852年比耳（Beer）确定了吸光度与溶液 浓度及液层厚度之间的关系，建立了光吸收的基本定律，称 为朗伯-比耳定律。
当一束平行单色光通过液层厚度为b、吸光物质的浓度 为c的单一均匀的，非散射的有色溶液时, 溶液的吸光度与 溶液浓度和液层厚度成正比。 A = lgI0/I = abc A：吸光度，A =lgI0/I ；T：透光度，T＝I /I0 ；I0: 入射 光强度； I: 透射光强度；a 称为吸光系数；b：液层厚度 （光程长度），b的单位为 cm ；c为吸光物质的浓度， 若c 的单位为g /L，则a的单位为L· g-1· cm-1。 当c的单位为mol/L，则此时吸光系数称为摩尔吸光系数， 用κ表示，单位为L· mol-1· cm-1，它表示1mol/L吸光物质，溶 液的厚度为1cm时溶液对光的吸收能力。 A=κbc κ=Ma
第八章 吸光光度法
基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸 光光度法。包括比色法、可见及紫外分光光度法等。本章 主要讨论可见光区的吸光光度法。利用可见光进行吸光光 度法分析时，通常将被测组分通过化学反应转变成有色化 合物，然后进行吸光度的测量。例如：测量钢样中Mn的 含量，在酸性溶液中将Mn 氧化为MnO4-，然后进行吸光 度的测量。 与化学分析法比较它具有如下特点：
一、物质对光的选择吸收
当光束照射到物质上时，光与物质发生相互作用，产生 了反射、散射、吸收或透射（p241, 图9-1）。若被照射的是 均匀的溶液，则光在溶液中的散射损失可以忽略。
当一束由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光 复合而成的白光通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液 吸收，另一些波长的光则透过。当透射光波长在400-700nm 范围时，人眼可觉察到颜色的存在，这部分光被称为可见光。 透射光和吸收光呈互补色，即物质呈现的颜色是与其吸收光 呈互补色的透射光的颜色。 例如：CuSO4溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈 现的是与黄色呈互补色的蓝色。不同波长的光具有不同的颜 色，见P294，表9-1。
由P242，图9-3可以看出：不同浓度的1，10-邻二氮杂 菲亚铁溶液对不同波长的光吸收情况不同，其最大吸收波 长位于510nm，即吸收的是绿光，呈现的是相应的互补色 橙红色。当溶液浓度增大时，吸光度增大，但最大吸收波 长λmax不变。在吸光光度法分析中，一般都在最大吸收波 长处测量吸光度。
二、光吸收的基本定律
Fe2+ + 3(1,10-phen) → [ Fe(1,10-phen)3] 2+ （三）操作简便，测定快速 （四）应用广泛 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接 地用分光光度法测定。可用来研究化学反应的机理、溶液中 配合物的组成、测定一些酸碱的离解常数等。
§8-1 吸光光度法基本原理