分析化学第八章吸光光度法
吸光光度法的应用
bc x
△Cx
（Cx > Cs）
△C
c x c x cs
适宜 高 浓度的测定
Analytical Chemistry 分析化学
示差法的误差
方法 常规法
示差法
∵ I0 > Is
Ax bc x lg Tx d dT c Ix cx Tx ln Tx Tx I0 d cx dT Ac bc x lg Tr cx Tr ln Tx Ix Tr d c x dcx Is 有 cx cx ∴ Tr > Tx
Analytical Chemistry 分析化学
在上述实验的基础上作数据处理 对特定 pH
pH < pKa-1
Ai HR [ HR] R [R ]
b = 1 cm
C = [HR]
AHR HR C
pH > pKa+1 C = [R-] 代入，得 整理，得
AR RC
四、弱酸弱碱离解常数的测定
HR HR = H+ + RR
A
HR
R
用光度法可以测定其离解常数
HR
R
[H ][R ] Ka [HR]
[HR] pK a pH lg [R ]
[ HR] [ HR] 用吸光值表征 lg ，相对于pH作图，可求得pKa 或 [R ] [R ]
A
曲线 1 2
3 4 5 6
pH 1.10, 1.38 2.65
3.06 3.48 3.98 5.53,6.80
1
2 3 4 5 6
Aa(HL)
Ab 6
5 4 3 2 1
分析化学-吸光光度法的灵敏度与准确度
1吸光光度法的灵敏度与准确度灵敏度的表示方法1.摩尔吸光系数 (ε)A= ε b c ε=A/bc (L·mol -1·cm -1)ε 越大, 灵敏度越高:ε <104 为低灵敏度;104～105 为中等灵敏度;ε >105为高灵敏度.9.39.3.122. Sandell(桑德尔)灵敏度 (S )定义定义：：截面积为1cm 2的液层在一定波长或波段处的液层在一定波长或波段处，，测得吸光度为0.001时所含物质的量时所含物质的量。
用S 表示表示，，单位：µg ·cm -2A = ε bc =0.001 bc ＝0.001/ εS 小灵敏度高灵敏度高;; ε 相同的物质, M 小则灵敏度高.3210==(g/cm ) 10.00MMS µεε×变换单位:b cm c mol/L=bc M 106 µg/1000cm 23例1 邻二氮菲光度法测铁ρ(Fe)=1.0mg/L,b =2cm , A =0.38 计算ε 、S 和解：c (Fe)=1.0 mg/L=1.0×10-3/55.85 =1.8×10-5(mol·L -1)E 1%1cm 4-1-1-50.38==1.110L mol cm 2 1.810ε×⋅⋅××（）S =M /ε=55.85/1.1×104=0.0051 (µg /cm 2)321g/cm 2cm 0.001==0.0051g/cm 0.38S µµ××或4c =1.0mg/L=1.0×10-3 g /1000mL = 1.0×10-4 g/100mL1%1cm=A Eb c⋅⋅-111%cm-431=0.38/2.010=1.910100mL g cm E −××⋅⋅（）1%1cm53=10=1.110/55.85 /M =9101.Eε××或5例2 比较用以下两种方法测Fe 的灵敏度.B. 用4,7-二苯基邻二氮菲光度法测定铁ε533＝2.2×104 L·mol -1·cm -1S = 55.85/(2.2×104)＝0.0025 (µg ·cm -2)B 方法比A 方法的灵敏度高.A. 用邻二氮菲光度法测定铁时用邻二氮菲光度法测定铁时，，ε508＝1.1×104 L·mol -1·cm -1S = 55.85/(1.1×104)＝0.0051 (µg ·cm -2)准确度—仪器测量误差10080604020T/%1∆c2∆c3T∆T∆T-透光率读数误差c∆c1c1∆c2c2∆c3c3><由于T 与浓度c 不是线性关系性关系，，故不同浓度时的仪器读数误差 T引起的测量误差 c/c不同。
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.
《分析化学》考研大纲和参考书目
《分析化学》考研大纲和参考书目第一部分, 化学分析第1章定量分析化学概述主要内容:分析化学的任务、作用及分析方法分类滴定分析法概述分析试样的采集与制备要求：理解滴定分析对化学反应的要求初步掌握标准溶液的配制和浓度的标定，基准物质的条件了解种试样的采集、制备及分解方法第2章误差与数据处理主要内容:误差及其来源有效数字及其运算规则分析化学中的数据处理显著性检验及可疑值取舍回归分析法要求：掌握误差的表示方法、系统误差与偶然误差的特点掌握有效数字的概念、运算规则及数字修约规则初步掌握数据取舍方法，显著性检验的含义和方法了解随机误差的分布特征，正态分布与t分布的区别与联系初步掌握回归分析法第3章酸碱滴定法主要内容:酸碱定义、共轭酸碱对Ka与Kb的换算；离子强度、活度系数和离子活度的计算分析浓度和平衡浓度；物料等衡式、电荷等衡式和质子等衡式；分布系数的计算及其应用强酸（碱）、一元（多元）强酸（碱）、强酸和弱酸的混合酸及两性物质的PH计算缓冲溶液的PH计算；缓冲容量、缓冲范围；缓冲溶液的选择与配制酸碱指示剂的变色原理、变色范围和理论变色点；指示剂的选择原则、常用的酸碱指示剂；影响指示剂变色范围的因素滴定曲线、滴定突跃、指示剂的选择；强碱滴定一元弱酸、强碱滴定一元弱碱；多元酸和多元碱的滴定滴定强酸及弱酸的终点误差计算酸碱滴定法的应用要求：了解酸碱质子理论的酸碱定义、共轭酸碱对以及酸碱强度等基本概念掌握分析浓度和平衡浓度的区别，物料等衡式、电荷等衡式和质子等衡式的写法掌握酸碱平衡体系中各型体分布系数的计算及其应用掌握酸碱平衡中溶液酸碱度的计算掌握缓冲溶液的PH计算，了解缓冲溶液的配制与选择、常用缓冲溶液、缓冲容量和缓冲范围等概念了解酸碱指示剂的作用原理、变色范围，变色点，指示剂的选择原则，常用的酸碱指示剂熟悉强酸（碱）和一元弱酸（碱）的酸碱滴定过程中pH的变化规律、滴定曲线的绘制及其有关的问题，熟悉多元酸碱分步滴定的可行性判据，计量点PH的计算，指示剂的选择等熟悉酸碱滴定法的应用和测定结果的有关计算第4章络合滴定法主要内容:常用络合物络合物的平衡常数副反应系数及条件稳定常数络合滴定基本原理准确滴定与分别滴定判别式络合滴定中酸度的控制提高络合滴定选择性的途径络合滴定方式及其应用要求:了解EDTA的性质及其与金属离子的络合能力和特点了解络合平衡体系中各种形成常数及其它们之间的关系掌握络合平衡中有关各型体的分布及浓度的计算理解络合滴定中的主反应和副反应，掌握各副反应系数的定义和计算、络合物条件形成常数的意义和计算掌握滴定曲线的绘制和影响滴定突跃范围的主要因素了解金属指示剂的作用原理、指示剂的选择，常用的金属指示剂，掌握终点与指示剂的变色点的关系掌握林邦公式及其计算，直接准确滴定的条件，络合滴定中的酸度控制。
分析化学—— 吸光光度法
λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
A1 A2 A3 A4 A5
17
KMnO4吸收曲线（吸收525nm的绿光而呈紫色）
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax （2）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则 不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为 物质定性分析的依据之一。 （3）同一种物质、不同浓度时，其吸收曲线形状相 似、λmax不变；吸光度与浓度成正比。定量分析
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻 二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为 2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
(2) Fe2+的浓度用mol • L–1表示时， 1.0 10 3 g L-1 c 1.8mol L1 -1 55.85 g mol
（4）不同浓度的同一种 物质，在λmax处吸光度 随浓度变化的幅度最大， 所以测定最灵敏。此特 性可作为物质定量分析 的依据。
吸收曲线是定量分析 中选择入射光波长的重 要依据。
§12-2
光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律***
当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、 液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一 部分被器皿的表面反射则它们之间的关系为：
溶液的颜色由透射光的波长所决定。 透射光与吸收光为互补色光。 如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色 光的互补：蓝 黄 光而呈现蓝色
3. 吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度 A(物质对光的吸收程度)，以波长为横坐标，以吸光度 为纵坐标，绘制吸收曲线，可描述物质对不同波长光 的吸收能力。
分析化学吸光光度法M
0
1
溶 液
A1=lg(I0/I1)
I 0 I1
I0 I1 A2 lg lg I2 I2
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的 方法。
标准系列法
优点 缺点
二、光度计的基本部件
光电比色法：使用光电比色计测定溶液吸光度进行 定量分析的方法。 分光光度法：——分光光度计——————。
不同仅在于获得单色光的方法：
光电：滤光片 分光：棱镜或光栅 优点：准确度高、选择性高、分析速度快
l l
工作曲线将偏 离比耳定律
2. 由于溶液中的化学反应引起的偏离 例： Cr2O72- + H2O 2H+ + 2CrO42（橙） （黄） 消除方法：使作工作曲线和测量时的条 件一致 3. 被测溶液浓度太大 消除方法：稀释溶液 4. 介质不均匀 消除方法：使溶液澄清、透明
§9-2 目视比色法及光度计的基本部件
p258 式(9-7)
结论： 不同透光度或吸光度下的分析误差是不同的。为了使分析误差 在2.0％以下，应控制读数T =10～70％（A＝1.0～0.15）之间。
当T=36.8% (A=0.434)时,分析误差最小,约为1.4％。→
1.光源
2.单色器
3.吸收池
4.检测系统：
光电管、读数装置
光源
→
单色器
→
吸收池
→
检测系统
§9-3Βιβλιοθήκη 显色反应及显色条件的选择进行光度分析时，首先要把待测组分转变为有色化合物 显色反应：将待测组分转变为有色化合物的反应
第八章 吸光光度法
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）。
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。
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。
(2) 平衡效应、酸效ห้องสมุดไป่ตู้、溶剂效应 溶液中有色化合物的平衡移动会使最大吸收波长发生变化，
使工作曲线产生弯曲。溶液的酸度、溶剂会对有色化合物的 形成、分解等产生影响，而使吸收光谱的形状和最大吸收波 长发生变化，从而导致偏离。
§ 8-2 目视比色法及光度计的基本部件
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的方法称为 目视比色法。常用的目视比色法是标准系列法。这种方法就 是使用一套由同种材料制成的、大小形状相同的平底玻璃管 （称为比色管），于管中分别加入一系列不同量的标准溶液 和待测液，在实验条件相同的情况下，再加入等量的显色 剂，稀释至一定刻度，然后从管口垂直向下观察，比较待测 液与标准溶液颜色深浅。若待测液与某一标准溶液颜色深度 一致，则说明两者浓度相等，若待测液介于两标准溶液之 间，则取两标准液平均值为待测液浓度。
实验8-邻二氮菲吸光光度法测定铁及络合物组成的测定
实验八邻二氮菲分光光度法测定铁及络合物组成的测定一、实验目的1、了解分光光度计的结构和使用方法2、掌握邻二氮菲法测定铁的原理3、学习分光光度法测定络合物组成的方法二、实验原理邻二氮菲(phen)和Fe2+在pH3～9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe(phen) 2+，其lgK=21.3，ε508=1.1 × 104L·mol-1·cm-1，铁含量在0.1～2μg·mL-1范围内遵守3比尔定律。
其吸收曲线如图所示。
显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe3+全部还原为Fe2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度至适宜的显色酸度范围。
有关反应如下：2Fe3+ + 2NH2OH·HC1＝2Fe2+ +N2↑+2H2O+4H++2C1－用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度(A)，以溶液的浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度，根据测得吸光度值从标准曲线上查出相应的浓度值，即可计算试样中被测物质的质量浓度。
络合物组成的确定是研究络合反应平衡的基本问题之一。
金属离子M和络合剂L形成络合物的反应为M + nL====MLn式中，n为络合物的配位数，可用摩尔比法(或称饱和法)进行测定，即配制一系列溶液，各溶液的金属离子浓度、酸度、温度等条件恒定，只改变配位体的浓度，在络合物的最大吸收波长处测定各溶液的吸光度，以吸光度对摩尔比cL/cM作图，如图1所示，将曲线的线性部分延长相交于一点，该点对应的cL/cM值即为配位数n。
摩尔比法适用于稳定性较高的络合物组成的测定。
等摩尔连续变化法(等摩尔系列法) 是保持溶液中CM + cL 为常数,连续改变cR 和cM 之比,配制出一系列显色溶液。
分别测量系列溶液的吸光度A ,以A 对cM / (cM + cL )作图,曲线转折点所对应的cR / cM 值就等于络合物的络合比n。
中国地质大学《分析化学》第8章原子吸收光谱法
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2019/1/29
（3）原子吸收线的宽度
3)压力变宽(pressure boradening)
由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子 和电子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称 为压力变宽。 压力变宽有两种：
罗伦兹(Lorentz )变宽——不同粒子碰撞引起的谱 线变宽；
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2019/1/29
（3）原子吸收线的宽度
2)多普勒变宽(Doppler broadening)
多普勒变宽——原子在空间作相对热运动 引起的谱线变宽。 由于辐射原子作无规则的热运动，它与位 置固定的观测器间便产生相对的位移，从而发 生多普勒效应，使谱线变宽。这种谱线变宽由 于是热运动产生的，所以又称为热变宽。一般 可达10-3 nm，是谱线变宽的主要因素。
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2019/1/29
空心阴极灯
空心阴极灯的特点： 发射的谱线窄； 发射强度较大； 光源稳定性好； 使用寿命长。 缺陷： 单元素灯。
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2019/1/29
光源调制
光源调制：
来自火焰的辐射背景（连续光谱，直流信号）可与待测 物吸收线一同进入检测器，尽管单色器可滤除一部分背景， 但仍不能完全消除这些背景对测定的干扰。为此，必须对光 源进行“调制”。 光源调制定义：将入射光所产生的直流信号转换成交流信号，通 过电学方法将其与来自火焰的直流信号滤掉（RC电路），从 而避免火焰背景干扰。 光源调制方法： 1）机械调制—在光源和火焰之间加一切光器（分成四个扇形， 其中对角的两个扇形可让入射光通过）并以一定的速度（频 率）旋转，入射光被“切”成交变的光。 2）电学调制：通过脉冲方式给光源供电，直接产生“脉冲”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）：
分析化学-原子吸收分光光度法
非吸收线干扰是一种背景吸收（background absorption）。
现象：
原子化过程中生成的气体分子、氧化物、盐类等对共振线 的吸收及微小固体颗粒使光产生散射而引起的干扰。
消除方法：
邻近线法、连续光源（在紫外光区通常用氘灯）法、塞 曼（Zeeman）效应法等。
化学干扰 （chemical interference）
∝ 基态原子数N
这是原子吸收法的重要理论基础，如能准确测量积分吸 收，即可求得原子浓度。
峰值吸收法 (peak absorption)
采用锐线光源，通过测定吸收线中心频率的峰值吸收系 数计算待测元素的原子数。
2 ln2 2 ln 2 K K d ν KN K0～N 0 ν Δ ν π ν π
原子从基态激发到能量最低的激发态（称为第一 激发态），为共振激发，产生的谱线称为共振吸 收线。 共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。常用元 素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。原子吸收 线一般位于光谱的紫外区和可见区。
原子在各能级的分布
理论研究和实验观测表明，在热平衡状态时，激发态原子数 Nj 与基态原子数No的关系可用玻尔兹曼 （Boltzmann）方程表示
压力变宽(pressure broadening)
由于吸光原子与蒸气原子相互碰撞而引起能级稍微变 化，发射或吸收光量子频率改变而导致的变宽。
• 赫鲁茲马克变宽（Holtsmark broadening， ν R ） 又称共振变宽，同种原子间碰撞引起的谱线变宽，它随 试样原子蒸气浓度增加而增加。
检测器的作用是将单色器分出的光信号进行 光电转换，常用光电倍增管。
原子吸收分光光度计的类型
分析化学-吸光光度法
Analytical Chemistry 分析化学
2、物质对光选择性吸收的实质
一束光通过某物质时该物质的分子、原子或离子与 光子发生碰撞，光子的能量转移至分子、原子或离 子上，使这些粒子发生能级变化，由基态跃迁至较 高能态，这个过程即为吸收。
光是否被物质吸收，取决于
光子的能量 物质的结构 只有当能级差△E 与光子能量h相当时物质吸收光。
（3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
2011.3
分析化学（2011)
CYJ 16
Analytical Chemistry 分析化学
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光 度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。此 特性可作为物质定量分析的依据。 （5）在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以
A1 = 1/2A=0.150
由于A1 = –lgT1 则 T1 =10-0.15 = 0.708=70.8%
10.6 吸光光度法的误差
10.7 常用的吸光光度法
10.8 吸光光度法的应用
2011.3
分析化学（2011)
CYJ 2
Analytical Chemistry 分析化学
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% 依据化学反应， 使用玻璃仪器
准确度高
灵敏度高 仪器分析：微量组分(<1%)， Er 2%-5% 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
2011.3
分析化学（2011)
CYJ 12
Analytical Chemistry 分析化学
吸收光谱
光作用于物质时，物质吸收了可见光，而 显示出特征的颜色，这一过程与物质的性 质及光的性质有关。
吸光光度法
四川农业大学Biblioteka 无机及分析化学吸光光度法中，采用同质同型比色皿， 反射相同而抵消: Io = Ia + It 透过光强度It与入射光强度Io之比称为 透光度或透光率。用T 表示：
T
It Io
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33 上一页 上一页 下一页 下一页 本章目录 主目录 总目录
四川农业大学
无机及分析化学
2. 试剂空白：试样无色，试剂、显色剂有 色，采用不加试样的空白溶液作参比。 3. 试液空白 ：试剂、显色剂无色，试样中 其他共存组分有色，采用待测液作参比.
5. 吸光度的加和性 溶液有多种吸光物质存在时，若相互间 不反应，则：
A总 = A1 + A2 + A3 + + An = ( ε1c1 + ε 2 c2 + ε 3 c3 + + ε n cn )b
20 上一页 上一页 下一页 下一页 本章目录 主目录 总目录
四川农业大学
无机及分析化学
二、对朗伯-比尔定律的偏离
四川农业大学
无机及分析化学
32 上一页 上一页 下一页 下一页 本章目录 主目录 总目录
四川农业大学
无机及分析化学
二、参比溶液(空白溶液)的选择
测定溶液的吸光度时，需先用参比溶 液将仪器的T调节为100%(即A= 0.00)。其 目的是消去除待测物以外的物质的吸光度.
1. 纯溶剂空白： 试样、试剂、显色剂都无色时，用纯 溶剂(如蒸馏水)作参比。
1. 物理因素 ① 单色光不纯，导致负偏差.
A
正误差
吸光光度法
本题考点是“配位滴定中准确滴定的判 断”。 F-是的Al3+掩蔽剂，在存在大量F-的溶液 中， Al3+ 与F-反应被掩蔽，浓度非常低， 因而不能用EDTA定量测定Al3+。 再考虑酸效应。 pH = 5，酸效应系数较 高， lgY(H)= 6.5。 MgY的条件稳定常 数的对数值为8.7- 6.5=2.2，小于8，因而 Mg2+不满足准确滴定的条件。而 Zn2+满足 准确滴定的条件，故答案选B。
本题已知Cd+总浓度，要求其平衡浓度。可 根据副反应系数进行计算。
Cd(I ) 1 1[I ] 2 [I ]2 3[I ]3 4 [I ]4 97.1
[Cd ]
2
Cd(I
cCd 2
)
0.05 5.15104 mol/L 97.1
A
True value A1
observed value A1’
△λ
λ
band width
(2)介质不均匀 （heteromogeneous of medium)
2. 化学因素( chemical factors)
(1)High concentration (2) Chemical reaction
§ 2 分光光度计及吸收光谱
Spectrophotometer and absorption spectrum
一、分光光度计
光源
Source
单色器
吸收池
检测器
Detector
显 示 器
Indicator
Mono chromator Absorption Cell
1. 光源 (Light Source) 光源 钨灯 氢灯 氘灯 发射波长( n m ) 使用波长( n m ) 320~2500 150~400 350~1000 200~350
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。
分析化学 第八章-分光光度法
∆E = E2 − E1 = hν
不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子 化能级，其能量差也不相同，物质对光的吸收 具有选择性。
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吸收曲线（吸收光谱）： 测量溶液对不同波长光的吸收，以波长为横坐
标，吸光度为纵坐标作图，得到吸收曲线。 描述了物质对不同波长光的吸收能力。
吸收曲线
A ~ λ (nm) 最大吸收波长：λmax
17
同一浓度，不同物质 不同浓度，同一物质
18
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。 （2）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物 质定性分析的依据之一。也是定量分析中选择入射 光波长的重要依据。 （3）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似。 在某一定波长下吸光度有差异，在λmax处吸光度的差 异最大，测定最灵敏，可用于物质定量分析。
3. 双波长型
λ1 λ2
通过波长选择可校正背景吸收：消除吸收光谱重 叠干扰，适合于混浊液和多组分分析。
只使用一个吸收池：参比溶液即被测溶液，避免 单波长法中因两种溶液组成、均匀性差异及吸收 池差异所引入的误差。
41
8.3 显色反应及显色条件的选择
1. 显色反应的选择 2. 显色剂 3. 显色条件的选择
吸光物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；
不随浓度和光程长度的改变而改变。在温度和 波长等条件一定时，ε 仅与吸光物质本身的性质 有关；
可作为定性鉴定的参数；
同一吸光物质在不同波长下的ε不同。在λmax处 的ε常以εmax表示。εmax越大，该物质的吸光能力 越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。
分子内部三种 运动形式
电子相对于原子核的 运动
原子核在其平衡位置 附近的相对振动
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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）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-邻二氮菲与亚铁离子生成橙红色的1，10-邻二氮菲亚铁配合物，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（p238, 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。
溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈例如：CuSO4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P238，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。
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λ。
max由P239，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 = abcA：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ε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= εbcε= M a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ε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ε值。
例：铁（II）浓度为5.0×10-4g /L，与1，10-邻二氮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ε。
解：a=A/bc=0.19/(2×5.0×10-4)=190L·g-1·cm-1ε=A/bc=0.19/(2×5.0×10-4/55.85) =1.1×104L·moL-1cm-1或ε= M a＝55.85×190=1.1×104L·moL-1cm-1通常认为ε>104的显色反应是灵敏的，ε<103则是不灵敏的。
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+……..A n= ε1bc1+ ε2bc2+……. εn bc n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=lgI/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正偏离或负偏离（P241,图9-4）。
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P241，图9-5。
详细推导见P241-242。
(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。
（二）化学因素(1) 粒子间相互作用朗伯-比耳定律的基本假设，除要求入射光是单色光外，还假设吸收粒子之间无相互作用，即彼此是独立的，因此稀溶液能很好地符合定律。
随浓度增大，粒子之间的相互作用增大，因此高浓度时吸光度与浓度间的关系就偏离线性关系。
(2) 平衡效应、酸效应、溶剂效应溶液中有色化合物的平衡移动会使最大吸收波长发生变化，使工作曲线产生弯曲。
溶液的酸度、溶剂会对有色化合物的形成、分解等产生影响，而使吸收光谱的形状和最大吸收波长发生变化，从而导致偏离。
§8-2目视比色法及光度计的基本部件一、目视比色法用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的方法称为目视比色法。
常用的目视比色法是标准系列法。
这种方法就是使用一套由同种材料制成的、大小形状相同的平底玻璃管（称为比色管），于管中分别加入一系列不同量的标准溶液和待测液，在实验条件相同的情况下，再加入等量的显色剂，稀释至一定刻度，然后从管口垂直向下观察，比较待测液与标准溶液颜色深浅。
若待测液与某一标准溶液颜色深度一致，则说明两者浓度相等，若待测液介于两标准溶液之间，则取两标准液平均值为待测液浓度。
目视法的主要缺点是准确度不高，受主观观察影响较大。
对于颜色不稳定的有色溶液，标准系列不能久存，需在测定时配制，比较麻烦。
但其设备简单，操作简便，对于准确度要求不高的常规分析很方便实用。
二、分光光度法、光电比色法光度法与目视比色法相比，具有下列优点：(a)用仪器代替人眼测量，消除主观误差，提高准确度。
(b)当溶液中有其它有色物质干扰时，目视比色法无法进行而光度法可选择适当的单色器和参比溶液消除干扰。
(c)分析大批试样方便。
光度计的基本组成：光源→单色器→吸收池→检测器光源：可见区测量一般用钨丝灯，可发出波长为320nm-2500nm的连续光谱作为光源。
在近紫外区测量时采用氢灯或氘灯产生180-375nm的连续光谱作为光源。
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。
单色器分为棱镜或光栅（分光光度法）以及滤光片（光电比色法）等色散元件。
棱镜及光栅色散能力较强，可以获得纯度较高的单色光，且可方便地改变测定波长，所以分光光度法的灵敏性、选择性和准确度都较光电比色法高。
吸收池：亦称比色皿，用于盛吸收试液，能透过所需光谱范围的光线，可见区测定可使用玻璃比色皿。
紫外区测定须选用石英比色皿（玻璃会吸收紫外光）。
检测器：测量吸光度时，并非直接测量透过吸收池的光强度，而是将光强度转为电流进行测量。
这种光电转换器件称为检测器。
有光电池和光电管两种。
检测器要对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，且所产生的光电流与照射到检测器上的光强度成正比。
§8-3显色反应和显色条件选择一、显色反应和显色剂在光度分析中，将试样中被测组分转变成有色化合物的化学反应叫显色反应。
显色反应可分为两大类，即配位反应和氧化还原反应，而配位反应是最主要的显色反应。
与被测组分生成有色物质的试剂称为显色剂。
同一被测组分常可与若干种显色剂反应，生成多种有机化合物。
选择显色反应的一般标准：（一）灵敏度高灵敏度高的显色反应有利于微量组分的测定。
摩尔吸光系数ε的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志。
一般来说，当ε值为104-105时，可认为该反应灵敏度较高。
P247，从Cu2+与三种显色剂反应的ε值判断，除氨外，其它两个显色反应的灵敏度都较高。
（二）选择性好一种显色剂最好只与一种被测组分起显色反应，但这种试剂实际上非常少，可以通过掩蔽干扰离子或选择显色剂与被测组分和干扰离子生成的有色化合物的吸收峰相隔较远而获得好的选择性。
（三）显色剂在测定波长处无明显吸收这样可使试剂空白一般较小。
（四）有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定这样可以保证在测定过程中吸光度基本不变。
二、显色条件的选择显色反应能否满足光度法的要求，除了主要与显色剂的性质有关系外，控制好显色反应的条件也是十分重要的。
显色条件包括显色剂用量、酸度、显色温度、显色时间及干扰的消除。
（一）显色剂的用量M(被测组分)+R（显色剂）= MR（有色化合物）为了使显色反应尽可能进行完全，加入适当过量的显色剂是必要的。
但也不能过量太多，否则会引起副反应，对测定反而不利。
在实际工作中，显色剂的适宜用量是通过实验求得的。
固定被测组分的浓度和其它条件，分别加入不同量的显色剂，测量吸光度，做吸光度–显色剂用量曲线。