第十五章比色法和分光光度法

仅当照射光的光子的能量与被照射物质粒子的 基态和激发态的能级差相当时才能被光吸收。
M + h → M *
M+热
基态
激发态
M + 荧光或磷光
E1
E2
E E 1 E 2 h h
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同。
互补光：透射光与吸收光组成白光，故称为互补色光
互补色光
黄
绿
青
橙
白光 青蓝
红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁
微波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
波谱区 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
光学光谱区(Spectral region)
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外 远红外
(真空紫外)
10nm~ 200nm
中层 电子
200nm ~400nm
价电 子
400nm 760 nm 2.5 m 5.0 m ~ 750nm ~ 2.5 m ~ 5.0 m ~1000 m
红Байду номын сангаас
紫
蓝
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 400-450
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫
蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
互补光 黄绿
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
黄
绿
青
橙
白光 青蓝
红
都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。
二、物质对光的选择性吸收
1.光的基本性质
电磁辐射按波长顺序排列，称电磁波谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
高能辐射区
γ射线 χ射线
能量最高，来源于核能级跃迁 来自内层电子能级的跃迁
紫外光 光学光谱区 可见光
来自原子和分子外层电子能级的跃迁
紫
蓝
物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有
选择性的吸收作用而产生的。
即物质的颜色由透过光的波长决定
溶液的颜色： 被吸收光色的互补色
黄
绿
青
橙
白光 青蓝
红
紫
蓝
例：高锰酸钾溶液因吸白
光中的绿色光而呈紫色。 例：硫酸铜溶液因吸白光
中的黄光而呈蓝色。
若溶液对白光中的各种颜色 的光都不吸收呈无色透明。
3、吸收光谱或吸收曲线
价电 子
分子 振动
分子 振动
分子 转动
肉眼可见
单色光：只具有一种波长的光。 复合光：由两种以上波长组成的光，如白光。
白光（如日光）是复合光，是由红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫等光按适当的强度比例混合而成的，在 400nm～750nm 范围的一种复合光。
2、物质对光的选择性吸收
当光通过透明的物质时，具有某种能量的光子被 吸收，而另外能量的光子不被吸收。光子是否被物 质吸收，既决定于光子的能量，又决定于物质的内 部结构。
吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸 收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。
A 1.6
λmax
D
A、B、C、D代表不同浓 度下的吸收曲线。
1.2
C 0.8
B
0.4
A
400 480 560 640 720 λnm KMnO4 溶液的吸收曲线
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。 （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。
κ与温度、波长及吸收物质本身的性质有关，与 吸收物质浓度无关。
A lg Io Kbc It
当c 用g·L-1表示，b用cm表示时，K用a表示，称为
吸光系数，其单位为 L·(g.cm)-1 ，则：A = a b c
②摩尔吸光系数κ
当c用mol·L-1表示，b用cm表示时，K用κ表示， 称为摩尔吸光系数，其单位为L·mol-1.cm-1。则：
A =κb c
κ在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶 液在某一波长下的吸光度。
（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。
15.2 光吸收的基本定律
一、朗伯-比尔定律
1、朗伯—比尔定律
一束平行单色光照射透明溶液时，光的一部分被吸收， 一部分透过溶液，一部分被器皿的表面反射。
Ir
Ia
It
物质的浓度
比色法目 光视 电比 比色 色法 法
分光光度法：用分光光度计进行的比色分析的方法
可见分光光度法 分光光度法紫外分光光度法
红外分光光度法
一、分光光度法的特点
(1) 方法灵敏度高： 测定下限可达10－3～10－6mol/L。
(2) 方法的准确度能满足微量组分测定的要求。 (3) 操作简便快速，仪器设备简单。 (4) 应用广泛:几乎所有的无机离子和有机化合物
第十五章 比色法和分光光度法
基本内容
➢15.1 概述 ➢15.2 光吸收的基本定律 ➢15.3 比色法和分光光度法及其仪器 ➢15.4 显色反应与显色条件的选择 ➢15.5 分光光度法仪器测量误差及其消除 ➢15.6 分光光度法的某些应用
学习要求
了解比色法、分光光度法的特点。 掌握光的吸收定律及其适用范围。 掌握分光光度法的分析方法。 了解显色反应及其条件的选择。 了解分光光度法仪器测量的误差及测量
Io
入射光I0
透射光It
①. 朗伯定律(Lambert’s law)
A=lg(I0/It)=Kb
②. 比尔定律(Beer’s law)
A=lg(I0/It)=Kc
A lg Io It
A：吸光度
③、 朗伯-比尔定律
A = lg (I0/It) =Kbc
A— 吸光度(absorbance)
T－透光度(Transmittance)
b— 介质厚度(length/cm) c— 浓度(concentration)
T = It I0
K— 吸光系数(absorptivity)
T: 透过光强度It与入射光强度Io之比。
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = Kbc
T=10-K bc=10-A
2、比例常数K ①吸光系数a
条件的选择。 了解分光光度法的某些应用。
化学分析法
容量分析法
➢ 酸碱滴定法 ➢ 配位滴定法 ➢ 氧化还原滴定法 ➢ 沉淀滴定法
重量分析法
化学分析(Chemical analysis)： 准确度高
比色法和分光光度法 仪器分析(Instrumental analysis) 灵敏度高
15.1 概述
比色法：利用溶液颜色的深浅来测定溶液中有色