第十二章 分光光度分析法
分光度光度法
分光度光度法分光光度法学习资料一、分光光度法的基本概念1. 定义- 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。
它利用物质对光的选择性吸收特性，不同的物质由于其分子结构不同，对不同波长的光有不同程度的吸收。
2. 原理基础- 朗伯 - 比尔定律（Lambert - Beer law）是分光光度法的基本定律。
- 朗伯定律指出：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与光通过的路径长度成正比，即A = k_1b（其中A为吸光度，b为光程长度，k_1为比例常数）。
- 比尔定律指出：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度成正比，即A = k_2c（其中c为吸光物质的浓度，k_2为比例常数）。
- 合并朗伯定律和比尔定律得到朗伯 - 比尔定律：A=varepsilon bc，其中varepsilon为摩尔吸光系数，单位为L/(mol· cm)，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，varepsilon越大，表明该物质对该波长光的吸收能力越强。
二、分光光度计的结构与组成1. 光源- 提供足够强度和稳定的连续光谱。
在可见光区常用钨灯或卤钨灯，其发射光的波长范围为320 - 2500nm；在紫外光区常用氢灯或氘灯，发射光的波长范围为180 - 375nm。
2. 单色器- 它的作用是将光源发出的复合光分解为单色光。
主要部件包括狭缝、准直镜和色散元件（如棱镜或光栅）。
通过调节狭缝宽度可以控制出射光的带宽和光强。
3. 样品池- 用于盛放被测溶液。
在可见光区可以使用玻璃样品池，而在紫外光区则需使用石英样品池，因为玻璃对紫外光有吸收。
4. 检测器- 检测透过样品池后的光强，并将光信号转换为电信号。
常见的检测器有光电管和光电倍增管等。
光电倍增管具有更高的灵敏度，可检测微弱的光信号。
5. 信号显示与处理系统- 将检测器输出的电信号进行放大、处理，并以吸光度或透光率等形式显示出来。
分光光度分析法的基本原理
分光光度分析法的基本原理
分光光度分析法是一种常用于化学分析的技术，其基本原理是利用物质在特定波长的光照射下发生吸收或发射现象，通过测量被测物质对光的吸收或发射程度来确定其含量或性质。
在分光光度分析法中，首先使用光源发出连续光谱的光线，然后使用单色器将光线按波长进行选择。
选择的波长应为被测物质在该波长具有最大吸收或发射峰值的波长，以提高分析的准确性。
接下来，被测物质与光发生相互作用，其中一部分光被吸收，并转化为其他形式的能量，如化学反应产物的激发状态或电化学反应的电位变化。
另一部分光则不被吸收，保持原来的能量状态。
测量被测物质对光的吸收或发射程度时，一种常用的方式是使用光电二极管或光电倍增管来测量光的强度变化。
被测物质浓度或性质的变化将导致吸收或发射程度的变化，从而可通过测量光的强度来间接确定被测物质的含量或性质。
通过对标准溶液的测量，可以建立标准曲线，从而将测定的光强度值转化为被测物质的浓度或性质值。
分光光度分析法具有灵敏度高、精度高、选择性好等特点，广泛应用于环境监测、食品检测、药物分析等领域。
分光光度计与分光光度法
2.2.1 分光光度计的 光谱范围
包括波长范围为400~760 nm的可见光区和波长范围 为200～400 nm的紫外光区。不同的光源都有其特有的 发射光谱，因此可采用不同的发光体作为仪器的光源。
钨灯的发射光谱：钨灯光源所发出的400～760nm 波长的光谱，光连续色谱；该色谱可作为可 见光分光光度计的光源。
3. 以7200可见光分光度计为例，讲解可见光分光度 计的正确使用方法
4. 以UV-754型紫外-可见分光光度计为例，讲解紫 外光光度计的正确使用方法
1. 分光光度法定义 与应用
1.1 定义: 分光光度法是利用物质所特有的吸收光谱来鉴 别物质或测定其含量的分析检测技术。
1.2 特点: 灵敏、精确、快速和简便，在复杂组分系统 中，不需要分离，即能检测出其中所含的极少量物质。
氢灯的发射光谱：氢灯能发出185～400 nm波长的 光谱，可作为紫外光光度计的光源。
谱（1）
如果在光源和棱镜之间放上某种物质的溶液，此 时在屏上所显示的光谱已不再是光源的光谱，它出现 了几条暗线，即光源发射光谱中某些波长的光因溶液 吸收而消失，这种被溶液吸收后的光谱称为该溶液的 吸收光谱。
不同物质的吸收光谱是不同的。因此根据吸收光 谱，可以鉴别溶液中所含的物质。
4、有色物稳定性高 其它离子干扰才小。如三
磺基水杨 酸铁的Kf =1042 , F- 、H3PO4 对它无干 扰。
5、显色过程易于控制 而且有色化合物与显
色剂之间的颜色差别应尽可能大。
| m MaRx m Rax | 60nm
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二、 显色反应条件的选择
1、显色剂用量 ，适当过量。
2、溶液酸度 既要防止被测离子生成沉淀，又需
24 分光光度分析法
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 的讨论：
⑴.摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1mol· L-1、 液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光 度。 ε是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征 常数，不随浓度c 和光程长度b 的改变而改变。 在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质 本身的性质有关。
吸光系数 a(L· g-1· cm-1) 相当于浓度为 1g· L-1 ， 液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。 (2)、摩尔吸光系数
A＝ K b c 当 b: cm, c:mol/L, K: L/molcm → ε: 吸光系数 A＝εb c
摩尔吸光系数 ε(L· mol-1· cm-1)在数值上等于 吸光物质浓度为 1mol· L-1 、液层厚度为 1cm 时 该溶液在某一波长下的吸光度。
29
2、显色条件的选择 ⑴. 显色剂用量
显色反应： M + R
显色剂
=
MR
有色化合物
被测组分
显色剂用量如何选择？→ 由实验确定 方法：cM等其它条件一定，改变cR，测定溶液吸光度 cR1 cR2 cR3
横坐标
纵坐标
A1
A2 A3
30
吸光度A与显色剂用量 cR的关系曲线如图所 示。 选择曲线变化平坦处作为显色条件。
避开干扰物的最大吸收。例MnO4-的最大 吸收波长525nm，干扰物Cr2O72-在此也有吸 收，可选用次灵敏波长545nm.
A
待测 组分
37
4.利用参比溶液 配制适当的参比液，消除干扰组分的影响。 5.分离干扰离子
采用适当的分离方法预先除去干扰物质。
38
第十二章-分光光度分析法
第十二章分光光度分析法（一）判断题1. 可见光的波长范围在400-760nm之间。
（）2. 吸光度A与透光度T成反比。
（）3. 朗伯-比尔定律只适用于单色光。
（）4. 同一物质与不同显色剂反应，生成不同的有色化合物时具有相同的ε值。
（）5. 可见光源用钨丝白炽灯，紫外光源用氘灯。
（）6. 若显色剂用量多，则显色反应完成程度高，故显色剂用量越多越好。
（）7. 一般来说，加入有机溶剂，可以提高显色反应的灵敏度。
（）8. 浓度相对误差仅与仪器读数误差相关。
（）9. 浓度较高时测量相对误差大，浓度较低时，测量相对误差小。
（）10. 符合朗伯-比尔定律的某有色溶液稀释时，其最大吸收波长λmax向长波方向移动。
（）11. 有色溶液的吸光度随溶液浓度增大而增大，所以吸光度与浓度成正比。
（）12. 在光度分析中，溶液浓度越大，吸光度越大，测量结果越准确。
（）（二）填空题1. 朗伯-比尔定律数学表达式：A=kbc，式中A代表，b代表，c代表，k代表。
当c 的单位用mol·L-1表示时，k以符号表示，称为。
2. 下列物质水溶液选择吸收光的颜色为：CuSO4；K2Cr2O7； KMnO4。
3. 光度计的种类和型号繁多，但都主要由、、、、五大部件组成。
4. 分光光度计的表头上，均匀的标尺是，不均匀的标尺是。
5. 为了降低测量误差，吸光光度分析中比较适宜的吸光度范围是，吸光度为时，测量误差最小。
6. 在以参比溶液调节仪器的零点时，因无法调至透光度为100%，而只好调节至95%处，此处测得一有色溶液的透光度读数为35.2%，该有色溶液的真正透光度为。
7. 二苯硫腙的CCl4溶液吸收580 ~ 620nm范围内的光，它显色。
8. 测量某有色配合物在一定波长下用2cm比色皿测定时其T=0.60，若在相同条件下改用1.0cm比色皿测定，吸光度A为，用3.0cm比色皿测定，T为。
9. 苯酚在水溶液中摩尔吸光系数为6.17⨯103L·cm—1·mol—1，若要求使用1.0cm比色皿，透光度在0.15 ~0.65之间，则苯酚的浓度应控制在。
分光光度分析2详解
一、目视比色法 用眼睛观察、比较溶液颜色深度以
确定物质含量的方法称为目视比色法。
样品
标准系列
KMnO4溶液
• 通过比较溶液颜色的深浅来确定物质含量 的方法称为比色分析法
• 根据有色物质溶液对光的吸收程度来确定 该物质的含量，这种方法称为可见光分光 光度法
• 在光谱分析中，基于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。
• 第三，操作简便，测定快速
• 一般只经过显色和测定两步就可得到分析结果。
• 特别是近年来，一些灵敏度高、选择性好的显 色剂和掩蔽剂的应用，使测定不经分离就可进 行，大大提高了测定速度。
• 此外吸光光度分析所用仪器设备也不复杂，操 作方便，容易掌握。
• 第四，应用广泛
• 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以 直接或间接地用比色分析法和分光光度法进行 测定，所以吸光光度分析法广泛应用于工农业 生产和生物、化学、医学、临床、环保等领域。
光电倍增管是由光电管改进而成的，管中有若 干个称为倍增极的附加电极。因此，可使光激发的 电流得以放大，一个光子约产生106～107个电子。 它的灵敏度比光电管高200多倍。适用波长范围为 160～700 nm。光电倍增管在现代的分光光度计中 被广泛采用。
e．显示装置
显示装置的作用是把放大的信号以吸光度A或透 光率T的方式显示或记录下来。分光光度计常用的显 示装置是检流计、微安表、数字显示记录仪。
比色皿 也称吸收池。 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0.5 cm，1 cm，2 cm，3 cm和5 cm。在 可见光区测量吸光度时使用玻璃吸收池，紫外区则 使用石英吸收池。使用比色皿时应注意保持清洁、 透明，避免磨损透光面。
分光光度法讲义
分光光度法云南先锋化工有限公司质量监测中心1、分光光度法引言（1）概念：分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。
（是利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量的一项技术。
）（2）阐述概念：在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到不同波长相对应的吸收强度。
如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。
利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。
用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。
它们与比色法一样，都以Beer-Lambert定律为基础。
上述的紫外光区与可见光区是常用的。
但分光光度法的应用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。
（3）特点：灵敏度高、精确度高、操作简便、快速。
对于复杂的组分系统，无须分离即可检测出其中所含的微量组分的特点。
（4）波长范围(1)200～400nm的紫外光区，(2)400～760nm的可见光区，(3)2.5～25μm(按波数计为4000cm<-1>～400cm<-1>)的红外光区。
2、分光光度法的原理• Lambert 定律：一束单色光在通过透明溶液时，由于溶液吸收一部分光能，使光的强度减弱，若溶液浓度不变，则溶液的厚度越大，光线强度的减弱也越显著，即光吸收的量与溶液的厚度成比例关系。
若以I 0表示入射光强度，I 表示透过光强度，L 表示溶液的厚度，而I/ I 0表示光线透过溶液的程度，称为透光率，用T 表示，则T= I/I 0。
K 为消光系数，在入射波长、溶液种类和温度一定的条件下，K是一个定值。
• Beer 定律：一束单色光在通过透明溶液时，若溶液的厚度不变，则溶液浓度愈高，光线强度的减弱也愈显著，即溶液对光的吸收与溶液的浓度成比例关系。
第十二章紫外分光光度法
第十二章紫外分光光度法一、填空题1．在紫外光区测试样品溶液所用的吸收池用石英材料制成；光源用氢（或氘）灯。
2．跃迁类型相同的吸收峰，在可见紫外光区的位置称吸收带。
其中R带是由n →π* 跃迁引起的；K带是由π→π* 跃迁引起的；B带是芳香族类化合物的特征吸收带，是由苯环的骨架振动与苯环内的π→π*的跃迁重迭所引起。
3．紫外吸收光谱是由电子能级跃迁产生的，属于电子光谱，因为还伴随着振动能级与转动能级的跃迁，所以紫外吸收光谱的谱带较宽，为带状光谱。
4．近紫外分光光度法即通常所指的紫外分光光度法是药物分析中应用最广泛的分光光度法之一。
其波长范围为200～400nm 。
5．化合物CH2＝CHOCH3除有σ→σ*、σ→π*跃迁外，还存在n→σ* 和π→π* 跃迁。
6．丙酮在154nm、187nm和280nm处有最大吸收，280nm所对应的电子跃迁类型属n→π* 跃迁。
7．当分子中的助色团与生色团直接相连，使π→π*跃迁吸收带向红移动，这是由于产生n→π*（或p→π*）共轭效应。
8．对R—CO—X类有机化合物，X上的n电子与C＝O上的π电子共轭的结果，可使n→π*跃迁吸收带紫移；π→π*跃迁吸收带红移。
9．甲、乙两个化合物为CH2＝CHCH2CH2COCH3和CH2＝CHCOC2H5，由结构式可知，可能出现两个吸收带的为CH2＝CHCOC2H5，仅出现一个吸收带的为CH2＝CHCH2CH2COCH3。
10．如能提供合适的能量，甲醛分子可以发生σ→σ* 、n→σ* 、n→π* 及π→π* 等四种类型的电子跃迁。
11．应用等吸收双波长消去法消除干扰组分的前提是干扰组分在所选定的两个波长处具有相同的吸光度。
12．在一个分子中负责产生所示吸收带的主要原子基团，或引起电子迁移的不饱和基团称为发色团。
当含有杂原子的饱和基团与发色团或饱和烃相连，使得原有的吸收峰向长波方向位移，这些基团称为助色团。
13．物质的紫外吸收光谱基本上是反映分子中发色团及助色团的特征，而不是整个分子的特性。
分光光度分析法
分光光度分析法分光光度分析法（Spectrophotometric Analysis）是一种常用的分析方法，用于定量或定性分析物质的成分和浓度。
它基于物质对光的吸收、散射和发射的特性，通过测量样品与光的相互作用，来推断其化学和物理性质。
分光光度分析法的基本原理是光的吸收定律，即黄色光穿过物质后，光的强度与物质浓度之间呈现一定的定量关系。
光学分光仪是分光光度分析法中的关键仪器，它能够将可见光谱或紫外光谱拆分成不同波长的光束，进而进行分析。
使用分光光度分析法前，需要先构建标准曲线。
标准曲线是一种已知浓度的标准溶液与吸收光强度之间的关系曲线。
以溴酸钾溶液为例，将一系列不同浓度的溴酸钾溶液分别放入分光光度计中，测量它们在一定波长下的吸收光强度。
再将吸收光强度与溴酸钾溶液的浓度绘制成标准曲线，利用该曲线可以推断未知溴酸钾溶液的浓度。
在环境监测中，分光光度分析法通常用于对水质污染物的检测。
例如，对于水中的重金属离子，可以使用分光光度计检测特定波长下吸收光的强度，从而推断其浓度。
分光光度分析法不仅具有高灵敏度和高准确性，还可以同时检测多种污染物，提高检测效率。
在食品安全方面，分光光度分析法被广泛应用于食品添加剂和残留农药的检测。
通过构建标准曲线，可以准确测量食品中添加剂和农药的浓度，从而保障食品质量和安全。
例如，对于食品中的硝酸盐含量的检测，可以使用分光光度法对其吸收光强度进行测量，从而推测其浓度是否超过安全限值。
在药物研发中，分光光度分析法被广泛用于新药活性成分的测定。
例如，一些药物分子能够吸收特定波长的光，因此可以通过分光光度法来测量其在不同波长处的吸收光强度，从而推测其浓度和纯度。
这对于药物研发过程中药物含量和质量的检测非常重要。
总之，分光光度分析法是一种精密、灵敏、准确的分析方法，被广泛应用于多个领域。
其基本原理是通过检测物质对特定波长光的吸收来推断其浓度和成分。
对于分析样品中微量物质和复杂混合物具有很高的适应性和可靠性，并且能够同时检测多种成分，提高分析效率。
分光光度分析法
重庆大学化学化工学院
耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家
2015年1月30日
在可见光，KMnO4溶液对波 长525 nm附近绿色光的吸收 最强，而对紫色和红色的吸 收很弱。λmax=525 nm。 浓度不同时，光吸收曲线形 状相同，λmax不变，吸光度不 同。
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2015年1月30日
* 单色器 单色器的作用是将光源发出的连续光谱分解为单色光 的装臵。分为棱镜和光栅。 * 比色皿也称吸收池或样品池。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 等的玻璃或石英制成，按其厚度分为 0.5cm ， lcm ， 2cm，3cm和5cm。 使用比色皿时应注意保持清洁、透明，避免磨损透 光面。 紫外光只能用石英比色皿； 可见光可用石英或玻璃比色皿。
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12.3.2 标准曲线法 借助分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制 标准曲线，根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被 测物质的浓度或含量。
A
标液 A
1 C1 A1
2 C2 A2
3 4 5 C3 C4 C5 A3 A4 A5
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12.3 光度分析的方法和仪器 12.3.1 目视比色法 用眼睛观察、从管口垂直向下观察（比色管），比较待 测溶液和标准溶液颜色的深浅，以确定物质含量的方法。
优点是仪器简单，操作简便，适宜 于大批试样的分析。灵敏度高，因为 是在复合光-白光下进行测定，故某 些显色反应不符合朗伯-比尔定律时， 仍可用该法进行测定。 主要缺点是准确度不高，标准系列 不能久存，需要在测定时临时配制。
大学化学 分光光度法
A4 A3 A2 A1 用于溶液中多组分测定
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三、对朗伯-比尔定律的偏离
根据朗伯－比尔定律，以A对c作图，应为一通 过原点的直线，通常称为工作曲线（或标准曲线）。 有时会在工作曲线的高浓度端发生偏离的情况，这种 现象称为对朗伯－比尔定律的偏离。
引起这种偏离的因素（两大类）： （1）物理性因素：单色光纯度不够； （2）化学性因素：溶液中化学反应
图中查出未知液的浓度。
A
Ax
c1 c2 c3 c4 c5 cx A1 A2 A3 A4 A5 Ax
cx
标准曲线图
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c
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例：Fe2+含量的测定
原理： Fe2+离子在pH=3～9的水溶液中与邻菲罗啉生
成稳定的橙红色的[Fe(C12H8N2)3]2+，本实验就是利用 该反应来测定溶液中的铁的含量。
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3
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一、 光的基本性质
光具有波粒二象性，即波动性、粒子性。
Ehh c
根据波长的不同，可分为： 紫外光区：200nm ～ 400nm 可见光区：400nm ～ 750nm 红外光区：750nm ～ 250μm
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4
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二、 物质对光的选择性吸收
1.光的互补
具有同一波长的光称为单色光。 不同波长组成的光称为复合光。
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仪器
紫外-可见分光光度计
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§11.4 显色反应和显色条件的选择
显色反应和显色剂
在分光光度分析中，常利用显色反应把待测组分X 转变为有色化合物，然后再进行测定。
光度分析法
1.灵敏度高：该法测定物质的浓度下限为105~10- 6M（也即10-4~10-5%）。
2.准确度高：比色分析的相对误差为5~10%， 光度分析的相对误差为2~5%。 3.操作简便、测定速度快：所用的仪器不复杂， 试液配好后，几分钟就可得出实验结果。 4.应用广泛：几乎所有的无机离子和有机化合 物都可直接或间接地用本方法测定。
A 光吸收曲线：
500
525
560
λ
(nm)
λmax =525nm
KMnO4溶液的吸收曲线
第十二章 比色分析法及光度分析法
§1 概述 §2 朗伯-比尔定律 一. 朗伯定律 二. 比尔定律 三. 朗伯-比尔定律
朗伯认为：如果把液层分成无限 小的厚度为db的薄层，照在薄层上 的光强度为I，光经过薄层时强度 减弱dI，则： -dI∝Idb －dI=k1 Idb
光电池
检流计
T
A
A
B
410
470
530
λ
λmax 吸光曲线
λ
兰色滤光片的透光曲线 AB=500-440=60nm
Tmax =470nm
测定溶液中KMnO4（λmax=540 nm）和K2Cr2O7（λmax=440nm） 含量，可通过下列步骤求出： (1)在波长440nm、540nm处分别测定KMnO4和K2Cr2O7标准溶 液的吸光度，求出 K440 Cr Cr Mn Mn K540 K440 K540 (2)在波长440nm、540nm处分别测定KMnO4和K2Cr2O7混合液 的吸光度，列出下列方程式：
It
I
dI I
k3dc
0
c
I0
I0
ln II0t k3c
分光光度法
吸收 外观有颜色的药物在可见光区有特征吸收 都可用紫外-可见分光光度法进行分析。
仪器
可见分光光度计
721型分光光度计
仪器
紫外-可见分光光度计
一、基本组成
光源
单色器
样品室
检测器
显示器
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光
把分子吸收能量随波长变化的情况记录下来所得 的图谱为吸收光谱。
利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析 的方法称为吸收光谱法, 简称光谱法。
三、光的吸收定律
（一）百分透光率（T）和吸收度（A） 入射光 I0 → 吸收Ia → 透射It
I0 = Ia + It 透光率（描述入射光透过溶液的程度）
一、光的性质与波长范围
光的性质
光是一种电磁波，具有波粒二象性，即波动性和 粒子性。
光在传播时表现了光的波动性
一定的光波具有一定的波长 、频率 、光速c等 参数来描述:
c=
续前:
波长: 相邻两波峰或波谷之间的距离，波长的单位 可用纳米（nm），微米（um）表示:
1nm=10-3um=10-6mm=10-7cm=10-9m 频率（ ）: 是每秒内光波的振动次数，单位是
A=－lgT=ECL 朗伯-比尔定律适用于无色溶液、有色溶液及气
体和固体的非散射均匀体系。
（三）吸收系数
吸光物质在单位浓度、单位液层厚度时的吸收度。 A
E= CL
当溶液的浓度C的单位不同时，吸收系数的意义和表 示方法也不同，常用的表示方法有两种：
1、摩尔吸收系数：是指在一定波长下，溶液浓度为 1mol/L，液层厚度为1cm时的吸收度，用ε表示。
分光光度分析法基本原理
分光光度分析法基本原理
分光光度分析法是一种常用的光学分析方法，基于分子或离子的吸收、散射、荧光等光学性质来定量分析化学物质的方法。
其基本原理可以归纳为以下几个步骤：
1.样品处理：首先，需要将待测的化学物质转化为可测量的形式。
这可能包括溶解、稀释、提取或反应等一系列的样品处理步骤。
2.光源：分光光度分析法使用一种合适的光源，例如白炽灯、
汞灯或滤光片光源，以产生一定波长范围内的光线。
3.选择光谱范围：根据物质的吸收特性，选择适当的光谱范围
用于测试。
常用的光谱范围包括紫外-可见光谱范围、红外光
谱范围等。
4.样品吸收：将样品吸收测量。
通过光源发出的光经过样品后，被样品中的化学物质吸收。
吸收的程度与待测物质的浓度成正比。
可以使用单光束光度计或双光束光度计进行测量。
5.基线校正：为了减少其他介质的吸收对测量结果的影响，需
要进行基线校正。
通常会测量一个不含待测物质的参比溶液，并将其光谱作为基线进行校正。
6.标准曲线：为了获得待测物质的浓度，需要建立一个标准曲线。
通过测量一系列已知浓度的标准溶液的吸光度，并绘制吸光度和浓度的关系曲线，可以确定未知样品的浓度。
7.结果分析：通过进行吸光度测量、基线校正和标准曲线拟合，可以计算出待测物质的浓度。
总的来说，分光光度分析法基于根据待测物质吸收特性对其进行量化分析。
通过选择合适的光源、光谱范围，进行样品吸收测量，并依靠标准曲线和基线校正，可以得出待测物质的浓度。
分光光度分析法
特点： 特点： ∗ 灵敏度较高，适用于微量组分 (1~10µg·L-1)的测定； 灵敏度较高，适用于微量组分 的测定； µ ∗ 误差较大，相对误差达到 误差较大，相对误差达到2~5%。 。 达到
1、物质的颜色与吸收光的关系
电磁波谱： 电磁波谱： X射线 射线 远紫外光 近紫外光 可见光 近红外光 中红外光 远红外光 微 波 无线电波 0.1~100 nm 10~200 nm 200~400 nm 400~760 nm 750~2500 nm 2500~5000 nm 5000~10000 nm 0.1~100 cm 1~1000 m
b.单色器 b.单色器
又称波长控制器，其作用是将光源发射的复合光分解 又称波长控制器，其作用是将光源发射的复合光分解 波长控制器 成单色光，并可从中选出一任波长单色光的光学系统。 成单色光，并可从中选出一任波长单色光的光学系统。 包括狭缝、色散元件和准光装置。பைடு நூலகம்包括狭缝、色散元件和准光装置。色散元件的作用是 狭缝 将复合光分解成单色光， 棱镜或光栅两种 两种。 将复合光分解成单色光，有棱镜或光栅两种。
•
吸收物浓度之间也具有类似的关系： ∝ 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， A∝bc 二者的结合称为朗伯—比耳定律 比耳定律， ∝
朗伯—比耳定律数学表达式： 朗伯—比耳定律数学表达式： A＝lg（I0/It)= εb c ＝ （
λ
式中： ，吸光度，无量刚； ，液层厚度(光程长 式中：A，吸光度，无量刚； b，液层厚度 光程长 称为摩尔吸 度)，cm； c，溶液的浓度， mol · L -1 ； ε称为摩尔吸 ， ； ，溶液的浓度， 称为 １ 光系数， 仅与入射光波长、 光系数，L·mol-１·cm-1，仅与入射光波长、溶液的性质 及温度有关，与浓度无关。 及温度有关，与浓度无关。
分光光度分析技术
第三节 分光光度分析技术有色溶液对光线有选择性的吸收作用，不同物质由于其分子结构不同，对不同波长光线的吸收能力也不同。
因此，每种物质都具有其特异的吸收光谱。
有些无色溶液，虽对可见光无吸收作用，但所含物质可以吸收特定波长的紫外线或红外线。
分光光度技术(分光光度法) 主要是指利用物质特有的吸收光谱来鉴定物质性质及含量的技术，其理论依据是Lambert 和Beer 定律。
分光光度法是比色法的发展，比色法只限于在可见光区，分光光度法则可以扩展到紫外光区和红外光区。
比色法用的单色光通过滤光片产生，谱带宽度为40-120nm ，精度不高，而分光光度法则要求近于真正单色光，其光谱带宽最大不超过3-5nm ，在紫外光区可到1nm 以下。
单色光通过棱镜或光栅产生，具有较高的精度。
一、基本原理分光分析法常被用来测定溶液中存在的光吸收物质的浓度，其理论依据是Lambert 和Beer 定律。
1、Lambert 定律：一束单色光在通过一溶液时，由于溶液吸收一部分光能，使光的强度减弱，若溶液的浓度不变，则溶液的厚度愈大，光线强度的减弱也愈显著。
2、Beer 定律：当一束单色光通过一溶液时，若溶液的厚度不变，则溶液浓度愈高，光线强度的减弱也愈显著。
3、Lambert--Beer 定律及其应用kcl I I -=0lg如果将通过溶液后的光线强度(I)和入射光(I0)的比值称为透光度(T)，将0lg I I-用光密度(OD 或D)表示该溶液对光线吸收的情况(有的也用吸光度A 表示)；则它们之间的关系如下：kcl T I I OD =-=-=lg lg 0其中：k 为常数，称为消光系数(E)，表示物质对光线吸收的本领，其值因物质种类和光线波长而异。
OD(或A)=ECL (1)从公式(1)可知，对于相同物质和相同波长的单色光(消光系数不变)来说，溶液的光密度和溶液的浓度呈正比。
22112121C OD OD C C C OD OD ⨯=⇔= (2)如果C2为标准溶液的浓度，则可根据测得的光密度值，按公式(2)求得待测溶液的浓度。
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第十二章分光光度分析法（一）判断题1. 可见光的波长范围在400-760nm之间。
（）2. 吸光度A与透光度T成反比。
（）3. 朗伯-比尔定律只适用于单色光。
（）4. 同一物质与不同显色剂反应，生成不同的有色化合物时具有相同的ε值。
（）5. 可见光源用钨丝白炽灯，紫外光源用氘灯。
（）6. 若显色剂用量多，则显色反应完成程度高，故显色剂用量越多越好。
（）7. 一般来说，加入有机溶剂，可以提高显色反应的灵敏度。
（）8. 浓度相对误差仅与仪器读数误差相关。
（）9. 浓度较高时测量相对误差大，浓度较低时，测量相对误差小。
（）10. 符合朗伯-比尔定律的某有色溶液稀释时，其最大吸收波长λmax向长波方向移动。
（）11. 有色溶液的吸光度随溶液浓度增大而增大，所以吸光度与浓度成正比。
（）12. 在光度分析中，溶液浓度越大，吸光度越大，测量结果越准确。
（）（二）填空题1. 朗伯-比尔定律数学表达式：A=kbc，式中A代表，b代表，c代表，k代表。
当c的单位用mol·L-1表示时，k以符号表示，称为。
2. 下列物质水溶液选择吸收光的颜色为：CuSO4；K2Cr2O7； KMnO4。
3. 光度计的种类和型号繁多，但都主要由、、、、五大部件组成。
4. 分光光度计的表头上，均匀的标尺是，不均匀的标尺是。
5. 为了降低测量误差，吸光光度分析中比较适宜的吸光度范围是，吸光度为时，测量误差最小。
6. 在以参比溶液调节仪器的零点时，因无法调至透光度为100%，而只好调节至95%处，此处测得一有色溶液的透光度读数为35.2%，该有色溶液的真正透光度为。
7. 二苯硫腙的CCl4溶液吸收580 ~ 620nm范围内的光，它显色。
8. 测量某有色配合物在一定波长下用2cm比色皿测定时其T =0.60，若在相同条件下改用1.0cm比色皿测定，吸光度A为，用3.0cm比色皿测定，T为。
9. 苯酚在水溶液中摩尔吸光系数为6.17⨯103 L·cm—1·mol—1，若要求使用1.0cm比色皿，透光度在0.15 ~ 0.65之间，则苯酚的浓度应控制在。
10. 吸光光度分析的方法有、、等。
（三）选择题1. 在吸光光度法中，透射光强度与入射光强度之比称为（）A．吸光度 B. 透光度 C. 消光度 D. 光密度2. 有色溶液的摩尔吸光系数ε与下列哪种因素有关（）A．入射光波长 B.液层厚度 C.有色物质浓度 D.有色物质稳定性3. 透光度与吸光度的关系是（）A. 1/T = AB. lg1/T = AC. lg T = AD. T = lg1/A4. 若测得某溶液在λmax时A>0.8，可以采取下列哪些措施？（）A.增大光源亮度B.改变入射光波长C.稀释溶液D.换用小的比色皿。
5. 邻菲罗林测Fe，合适的参比溶液（）A．样品空白 B.试剂空白 C.蒸馏水空白6. 分光光度法测定钴盐中微量Mn，加入无色氧化剂将Mn2+氧化为MnO4-，测定中应选（）A.试剂空白B.不加氧化剂的样品空白C. 蒸馏水空白7. 一有色溶液，测得 A = 0.701，其T %为 （ ）A ． 10.7 B.19.9 C.15.8 D.25.28. KMnO 4溶液吸收白光中的 （ ）A ．黄光 B.红光 C.蓝光 D.绿光9. 符合朗伯-比尔定律的有色溶液，当其浓度增大后 （ ）A. λmax 不变 B .T 增大 C. A 减小 D.ε 增大10. 有A 、B 两份完全相同的有色物质溶液，A 溶液用1.0cm 比色皿，B 溶液用2.0cm 比色皿，在同一波长下测得的吸光度值相等，则它们的浓度关系为。
（ ）A. C A = 1/2C BB. B A c c =C. C A = 2C BD. 2B A c c =（四）计算题1. 有一KMnO 4溶液，盛于1cm 比色皿中，在560nm 波长的单色光下测得透光度为60%，如将其浓度增大1倍，其它条件不变，吸光度为多少？2. Fe 2+用邻二氮菲显色，当Fe 2+的浓度ρ =0.76μg ·mL —1，于510nm 波长处、用2.0cm 的比色皿测得透光度为50.2%，求该显色反应的摩尔吸光系数。
3. 当用纯溶剂作参比时，浓度为c 的溶液的吸光度为0.4343，假定光度读数误差为0.20%，其浓度c 的相对误差应为多少？4. 某有色物M 为125g ·mol —1在λ=480nm 时ε =2500L ·cm —1·mol —1。
某样品含该物质约1.5%，试样溶解后稀释至100.0mL ，用1.0cm 比色皿测量吸光度A 。
为使测量引起的相对浓度误差最小，应称取样品多少克？5. 已知KMnO 4 的ε 545 =2.23⨯103 L ·cm —1·mol —1。
某KMn04溶液100mL 含KMn04 8.0⨯10—3g ，用1cm 比色皿测定，其吸光度和透光度各为多少？6. 用双硫腙光度法测定Pb 2+时，Pb 2+的浓度为0.08mg/50mL ，用2cm 比色皿于520nm 下测得T = 53%，求其摩尔吸光系数。
7. 有一溶液，每毫升含铁0.056mg ，吸取此试液2.0mL 于50mL 容量瓶中显色，用1.0cm比色皿于508nm 处测得A =0.400，计算吸光系数a ，摩尔吸光系数ε （M Fe =55.85g ·mol—1）。
8. 若分光光度计透光度读数的绝对误差∆T =0.005，计算下列溶液浓度的相对误差。
⑴ T= 0.016； ⑵ A = 0.412。
9. 称取0.500g 钢样，溶于酸后，使其中的Mn 氧化成MnO 4-，将溶液稀释至100.0 mL 。
稀释后的溶液用2.0cm 的比色皿在波长520nm 处测得A = 0.620，MnO 4-在此波长处的ε =2235L ·mol —1·cm —1 ，计算钢样中Mn 的质量分数。
10. 某钢样含镍为0.12%，用丁二铜圬显色，ε =1.3⨯104 L ·cm —1·mol —1。
若钢样溶解显色后，其溶液体积为100mL ，在波长470nm 处用1.0cm 比色皿测定，希望测量误差最小，应称取试样多少克？11. 称取钢样0.500g 溶解后定量转入100mL 容量瓶中，用水稀释至刻度。
从中移取10.0mL试液置于50mL 容量瓶中，将其中Mn 2+氧化为MnO 4-，用水稀释至刻度，摇匀。
于520nm 处用2.0cm 比色皿测量吸光度A = 0.50，计算钢样中Mn 的质量分数。
（ε 520 =2.3⨯103L ·mol—1·cm —1；M Mn =54.94g ·mol —1）12. 普通光度法测得4.0⨯10—4mol ·L —1KMnO 4溶液的吸光度A =0.880，用该标准液作参比液，在相同条件下测得未知浓度的KMnO 4溶液的吸光度A = 0.301，计算未知液中KMnO 4的浓度。
13. 浓度为2.0⨯10—4mol ·L —1的甲基橙溶液，在不同pH 值的缓冲溶液中，于520nm 波长下用1.0cm 比色皿测得下列数据：pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50A 0.890 0.890 0.692 0.552 0.385 0.260 0.260计算甲基橙的p K a θ。
四、自我检测题答案（一）判断题1. √2. ⨯3. √4. ⨯5. √6. ⨯7. √8. ⨯9. ⨯10. ⨯ 11. √ 12. ⨯（二）填空题1. 吸光度；液层厚度；溶液浓度；比例系数；ε；摩尔吸光系数2. 黄；青蓝；绿3.光源 单色器 比色皿 检测器 显示记录系统 4. 透光度值 吸光度值 5.0.2~0.8 0.434 6. 37.1% 7. 蓝 8. 0.111；0.46 9.（3.2⨯10—5~1.3⨯10—4）mol ·L —1 10. 目视比色法；光电比色法；分光光度法（三）选择题1. B2. A3. B4. C D5. B6. B7. B8. D9. A10. C（四）计算题1. 解：b 1 = 1cm A 1 = -lg T 1 = -lg0.60 = 0.22C 2=2C 1 44.0222.0111212=⨯==C C C C A A 2. 解：M （Fe ）=55.85g ·mol -1；ρ =7.6⨯10-4g ·L -1；c =7.6⨯10-4/55.85 =1.36⨯10-5mol ·L -1A = 2 -lg50.2 = 0.229 45101110361022290⨯=⨯⨯==-....bc A ε（L ·mol -1·cm -1）3. 解：A =-lg T ， A =0.4343 ∴ T =0.368 368.0lg 368.00020.0434.0⨯⨯=∆C C = 0.0054 = 0.54% 4. 解：A =0.434时 ∆C /C 最小 ， 0.434 = 2500⨯1×c 则， c =1.7⨯10-4（mol ·L -1）设应称取m g 样品 4107.11251001000015.0-⨯=⨯⨯m m = 0.14（g ）5. 解：查得M （KMnO 4）= 158.03 g ·mol —1C （KMnO 4）= 8.0⨯10-3/100.0⨯10-3⨯158.03 = 5.1⨯10-4(mol ·L -1)A =εbc = 2.23⨯103⨯1⨯5.1⨯10-4=1.13 T = 0.074=7.4%稀释后 A = 1.13/2 = 0.57； T = 0.27 = 27%6. 解：T = 53% A = -lg T = -lg0.53 = 0.28C （Pb 2+）=6331076.710502071008.0---⨯=⨯⨯⨯（mol ·L —1） 46108.1107.7228.0--⨯=⨯⨯==bC A ε （L ·mol —1·cm —1）7. 解：⑴ 计算吸光系数a显色液内Fe 的浓度为 333102.25010210056.0--⨯=⨯⨯⨯=c （g ·L —1） 23108.1102.21400.0⨯=⨯⨯==-bC A a （L ·g ·cm —1） ⑵计算摩尔吸光系数 ε显色液内Fe 的浓度为： 533100.485.555010210056.0--⨯=⨯⨯⨯⨯=c （mol ·L —1） 45100.1100.440.0⨯=⨯==-bC A ε（L ·mol —1·cm —1） 8. 解： 根据公式T T T c c ∆=∆lg 434.0 （１）T =0.016 5.7075.0005.0016.0lg 016.0434.0==⨯⨯=∆C C % （２）A =0.412 则 T = 0.387，4.1014.0005.0412.0387.0434.0==⨯⨯=∆C C % 9. 解： 查得M Mn = 54.9 g ·mol —1 4104.10.22235620.0-⨯=⨯==b A C ε（mol ·L —1） 50.09.541.0104.14⨯⨯⨯==-S m m ω = 0.0015 10. 解：查得 M Ni = 58.69 g ·mol —1 54103.30.1103.1434.0-⨯=⨯⨯==b A C ε（mol ·L —1） 435N 10911010010336958---⨯=⨯⨯⨯⨯=...m i （g ）称试样质量 1600012010914N ...W m m i S =⨯==-（g ） 11. 解：50mL 显色液中MnO 4-的浓度 43101.1103.22500.0-⨯=⨯⨯==b A c ε（mol ·L —1） 试液中Mn 的质量，m （Mn ）=C V M = 1.1⨯10-4⨯50⨯10100⨯10-3⨯54.94 = 3.0⨯10-3（g ） 500.0100.33-⨯=ω = 0.0060 12. 解：∆A = 0.301 A S =0.880 C S = 4.00⨯10-4mol ·L —1∆A =εb ∆C ， SS C C A A ∆=∆ 441037.11000.4880.0301.0--⨯=⨯⨯=∆=∆S S C A A C （mol ·L —1） ∆C = C X -C SC X = ∆C + C S =1.37⨯10-4 + 4.00⨯10-4 = 5.37⨯10-4（mol ·L —1）13. 甲基橙为酸碱指示剂，用HIn 表示。