第六讲分光光度法

吸光光度分析法

大纲要求：

1.掌握吸光光度分析法的特点、基本原理、测定方法和计算方法；

2.理解物质对光的选择性吸收和光吸收曲线；

3.掌握朗伯一比耳定律的应用及摩尔吸光系数，了解引起偏离朗伯

一比耳定律的原因；

4.了解分光光度计的主要部件，各部件的作用及仪器的工作原理；

5.了解显色反应的特点，掌握显色条件的选择；

6.掌握分光光度法的应用和测量条件的选择。

基本内容：

一、吸光光度分析概述

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，可见分光光度法及紫外分光光度法等。

有些物质的溶液是有色的，若物质的溶液本身是无色或浅色的，但

它们与某些试剂发生反后生成有色物质。有色物质溶液颜色的深浅与其

浓度有关，浓度愈大，颜色愈深。如果是通过与标准色阶比较颜色深浅

的方法确定溶液中有色物质的含量，则称为目视比色法，如果是使用分

光光度计，利用溶液对单色光的吸收程度确定物质含量，则称为分光光

度法。

吸光光度法主要用于测定试样中的微量组分，具有以下特点：

a.灵敏度高。常可不经富集用于测定质量分数为10-2～10-5的微量组

分，甚至可测定低至质量分数为10-6～10-8的痕量组分。通常所测试的浓

度下限达10-5～10-6mol·L-1。

b.准确度高。一般目视比色法的相对误差为5%～10%，分光光度法为

2%～5%。

c.应用广泛。几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或

间接地用分光光度法进行测定。

d.仪器简单、操作方便、快速。

二、吸光光度分析的基本原理

1、光的基本性质

光是一种电磁波，同时具有波动性和微粒性。

我们将眼睛能够感觉到的那一段的光称为可见光，也就是我们日常所

组合而成的复合光(即由不同波长的光所组成的光)。理论上，将仅

具有某一波长的光称为单色光，单色光由具有相同能量的光子所组成，

两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合也可得到白光。这两种单色

光称为互补色，如图9.１所示，图中处于对角线上的两种单色光为互补

色光。例如绿色光和紫色互补，黄色光和蓝色光互补等。

2、物质的颜色和物质对光的选择性吸收

颜色是物质对不同波长光的吸收特性表现在人视觉上所产生的反

如果把不同颜色的物体放在暗处，什么颜色也看不到。当光束照射到物

体上时，由于不同物质对于不同波长的光的吸收、透射、反射、折射的

程度不同而呈现不同的颜色。溶液呈现不同的颜色是由溶液中的质点(离

子或分子)对不同波长的光具有选择性吸收而引起的。当白光通过某一有

色溶液时，该溶液会选择性地吸收某些波长的色光而让那些未被吸收的

色光透射过去即溶液呈现透射光的颜色，亦即呈现的是它吸收光的互补

色光的颜色。

3、光吸收曲线

当依次将各种波长的单色光通过某一有色溶液，测量每一波长下有

色溶液对该波长光的吸收程度(吸光度A)，然后以波长为横坐标，吸光度

为纵坐标作图，得到一条曲线，称为该溶液的吸收曲线，亦称为吸收光

谱。图9.2是四种浓度KMnO4溶液的吸收曲线。

从图可见：

①同一溶液对不同波长的光的吸收程度不同。如：KMnO

4对绿色光区

中525nm的光吸收程度最大,此波长称为最大吸收波长，以λmax或λ最大表

以，KMnO 4溶液呈现紫红色。

②不同浓度的KMnO

4溶液的光吸收曲线形状相似，不同物质吸收曲线的形状和最大吸收波长均不相同。光吸收曲线与物质

特性有关，故据此可作为物质定性分析的依据。

③同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随溶液的浓度的

增加而增大。这个特性可作为物质定量分析的依据。在测定时，只有在

λmax 处测定吸光度，其灵敏度最高，因此，吸收曲线是吸光光度法中选择

测量波长的依据。

三、吸光光度分析的基本定律

1、朗伯—比耳定律

如果同时考虑溶液浓度与液层厚度对光吸收程度的影响，将朗伯定律

与比耳定律结合起来，则可得 lg

I I 0

=Kbc

该式称为朗伯—比耳定律的数学表达式。上述各式中I 0，I 分别为入

射光强度和透射光强度；b 为光通过的液层厚度(cm)；c 为吸光物质的浓

度(mol ·L -1)；k 1，k 2和K 均为比例常数，与吸光物质的性质、入射光波

长及温度等因素有关。

溶液对光的吸收程度lg I I

与吸光物质的浓度和光通过的液层厚度的乘积

成正比。

应用该定律时，应注意：(1)朗伯-比耳定律不仅适用于有色溶液，

也可适用于其他均匀非散射的吸光物质(包括液体、气体和固体)；(2)该

定律应用于单色光，既适用于可见光，也适用于红外光和紫外光，是各

类吸光光度法的定量依据；(3)吸光度具有加和性，是指溶液的总吸光度

等于各吸光物质的吸光度之和。根据这一规律，可以进行多组分的测定

及某些化学反应平衡常数的测定。这个性质对于理解吸光光度法的实验

操作和应用都有着极其重要的意义。

2、吸光度、透光率、吸光系数、摩尔吸光系数

上式中的lg

I I

项表明了溶液对光的吸收程度，定义为吸光度，并用符

号A 表示；同时，I 0/I 是透射光强度与入射光强度之比，表示了入射光

透过溶液的程度，称为透光度(以%表示，为透光率)，以T 表示，所以上

式又可表示为： A = lg

I I 0

= lg T 1=Kbc

式中的比例常数K 值随c ，b 所用单位不同而不同。如果液层厚度b 的单

位为cm ，浓度c 的单位为g ·L -1，K 用a 表示，a 称为吸光系数，其单位