第 八 章 吸 光 光 度 法-稍微修改

A总 A1 A 2 A n 1bc1 2bc 2 nbc n
在吸光度的测量中，有时也用透光度T（或 透光率）表示有色物质对光的吸收程度。
It T= I0
透光度T定义为透射光强度It与入射光 强度Io之比
A与T的关系：
1 A = lg = - lg T T
蓝 青蓝 青
黄
紫-绿为互补光等等 两种互补光按一定 比例混合，也能得 到白光。
绿
物质颜色与吸收光波长的关系
物质颜色 吸收光 波长 / nm 物质颜色 吸收光 波长 / nm
黄绿
黄 橙 红
400~450（紫）
450~480（蓝） 480~490（绿 蓝） 490~500（蓝 绿）
紫
蓝 绿蓝 蓝绿
560~580（黄 绿）
(1) 显色反应及其选择
将待测组分转变成有色化合物的反应叫做显色反 应。 与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。 选择显色剂应考虑的因素： ① 灵敏度高：一般希望 ε 达到104 ~ 105 ② 选择性好：其它离子干扰少 ③ 显色剂在测定波长处无明显吸收 ④ 反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定。
8.3 吸光光度法的灵敏度与准确度
8.3.1灵敏度的表示方法 1．摩尔吸光系数 摩尔吸光系数 表示浓度为1mol/L的有色溶液，其液 层厚度为1cm时的吸光度。 例1 0.0880mg Fe3+在酸性溶液中，以硫氰酸钾显色 后，用水稀释到50.00ml，在480nm处用1cm比色皿测 得吸光度A为0.220，计算该显色反应的摩尔吸光系数。 解 已知A＝0.220，b=1cm
实际工作中特别是在溶液浓度较高时，经常会 出现标准曲线不成直线的现象，称为偏离比耳定律。 偏离原因：
（1）非单色光 引起的偏离；
（2）化学因素 引起的偏离。
8.4 显色反应及其影响因素
利用吸光光度法进行分析，被测定物质往往 需要颜色，即对某一特定波长的光具有很强的吸 收。若被测的物质本身有色，则可直接测量，如 被测物无色（或太浅）时，往往要选择适当的显 色剂对其进行显色。
第八章 吸光光度法
吸光光度法是基于物质分子对光的选择性吸收 而建立的一种分析方法，包括比色法、可见及 紫外吸光光度法和红外光谱法等方法。 本章仅介绍可见分光光度法。 可见分光光度法-----Visible Spectrophotometry
特点：灵敏度高，可以测微量、 痕量组分（10-4—10-5%）， 准确度高：2%-5%
8.2 朗伯-比尔定律
界面 反射 损失 Ir I0 入射光
被溶液 吸收的 光的强 度为Ia bcm
It 透射光
当一束平行单色光通过有 色溶液（液层厚度为b） 时，光的一部分被溶液吸 收，一部分透过溶液，一 部分被器皿表面反射。
它们之间的关系为:
I 0 = I a + It + I r I0 = I a + It
分光光度计的主要组成部件是：
光 源 单色器 吸收池 检测系统
（1）光源 要求：发出所需波长范围内的连续光谱，由足 够强度且在一定时间内保持稳定。 常用：钨丝灯、钨卤素灯 （2）单色器： 将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置， 称为单色器。 单色器由棱镜或光栅灯色散元件及狭缝和透镜 组成。
（3）吸收池 也叫比色皿, 用于盛装参比溶液和待测溶液， 能透光度法
可见光分光光度法的测定方法和原理与光电 比色法相同，但获得单色光的方法不同。 光电比色法：滤光片 分光光度法：棱镜、光栅 —— 单色器 分光光度法采用的仪器是分光光度计。 分光光度计的种类和型号繁多，常见的国产 分光光度计有 721 型、 721A 型、 721B 型以及 722 型等。
红外光 ： (0.76-300um)
单色光：单一波长的光。
光
复合光：不同波长的光。
• 白光属于复合光。 • 一束白光（复合光）通过三棱镜分光，便 可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色 光，这些色光也并非原来意义上的单色光 （因其不纯）。 • 将红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色光按 一定比例混合，就可得到白光。 • 互补光： 紫 红 橙 红-青为互补光
朗伯和比尔分别于1760年和1852年研究了光的吸 收与有色溶液的液层厚度及溶液浓度的定量关系。 朗伯指出：如果溶液的浓度一定，则光的吸收程 度与液层厚度成正比， 该关系用下式表示：
I0 A = lg = K1b It
Io—入射光强度；It—透过光强度； A—吸光度；b—深层厚度（即光程长 度）；K1—比例常数。
(2) 显色剂
（2.11）无机显色剂 种类不多，主要有硫氰酸盐、钼酸铵等。 （2.2）有机显色剂 有机显色剂种类很多，主要可分为： 偶氮类显色剂 如偶氮胂Ⅲ 三苯甲烷类显色剂 如结晶紫 其它有机显色剂 如丁二酮肟
(3) 显色反应条件的选择
（3.1）显色剂用量 显色剂不能太少，也不能太多，适宜的用量 可通过实验测定。 （3.2）反应体系的酸度 （3.3）显色反应的温度 （3.4）显色反应的时间 （3.5）溶剂 （3.6）共存离子的干扰
8.5 吸光光度的方法和仪器 （1） 比色法 根据测定方法的不同，比色法分为目视 比色法和光电比色法。 （1.1）目视比色法 用眼睛比较溶液有色的深浅以测定物质 含量的方法，称为目视比色法。 常用目视比色法是标准系列法。
（1.2）光电比色法 光电比色法是利用光电比色计测定溶液的 吸光度以进行定量分析的方法。 光电比色计利用滤光片获得单色光。 滤光片的选择原则：滤光片最易透过的光 应是有色物质最易吸收的光。 滤光片的质量用“半宽度”表示，半宽度 越窄，滤光片的单色性越好。
580~610（黄） 610~650（橙） 650~760（红）
紫红
500~560（绿）
高锰酸钾之所以显示紫红色，就是选择性地吸收了可见光里 波长500～560nm范围的绿光，绿光得不到互补，因此显示绿 光的互补色紫红色。
吸收曲线
将不同波长的光通过某一固定厚度和浓度的有 色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度 （即吸光度），然后以波长为横坐标，吸光度为纵 坐标，作图，可得一曲线，称为吸收曲线。 吸收曲线中吸光度最 大值称为最大吸收， 它所对应的波长称为 最大吸收波长，用 λmax表示。
现用4种不同浓度的高锰酸钾溶液，分别测 量它对不同波长的吸光度，绘出的曲线见 图8-1。 高锰酸钾溶液对波长为525nm附近的绿色 光有最大吸收，而对紫色和红色光则吸收 很少。虽然高锰酸钾溶液浓度不同，但最 大吸收波长不变，都是525nm。在最大吸 收波长处测定吸光度，则灵敏度最高。在 实际测定中，常选用该物质的最大吸收波 长作为测量波长。
S
M

S值越小，灵敏度高，反之，灵敏度越低。
8.3.2 影响测定结果准确度的因素
1 仪器的测量误差及其减免方法
从左到右，仪器的测量相对误差↓ 透光率T ↑，吸光度A↓ 从左到右，仪器的测量相对误差↑ 透光率T ↑，吸光度A↓ 仪器的测量相对误差为最小时，所 对应的T=36.8% ，A=0.434 若要满足微量组分或痕量组分测定 的要求（误差≦5%），则选定A为 0.2~0.8为适宜的测定范围。
（3） 吸光度读数范围的选择
在不同的吸光度范围内读数对测定带来的误差不 同。 一般分光光度计的透光率读数误差ΔT约为 0.2% ~ 2 %。 从图8-5可看 出，当 T = 0.368（A=0.434）时，浓 度测定的相对误差最小。
浓度相对误差的大小和透光度读数范围有关。当 所测吸光度 A 在0.2 ~ 0.8 内，仪器本身所带来的浓度 测量误差处于最小范围（≦5%）。
A
0.3 0.2 0.1 0.0 400 450 500 550 600
? ( nm)
在比色管中，加入10mlFe２+标准溶液, 10ml缓冲溶液。最后 依次加入4、5、6、7、8、9、10ml的邻二氮菲溶液，用水 稀释到50ml。摇匀，放置5分钟。以试剂为空白分别测定不 同显色剂用量时溶液的吸光度，见图4。结果表明Fe2+一邻 二氮菲显色剂用量少于9ml吸收度稍低，9ml以上吸收度几乎 无变化，选择邻二氮菲显色剂用量为9ml。
在50ml比色管中，加入10mlFe2+标准溶液, 10ml缓冲溶液 及8ml邻二氮菲溶液，用水稀释到50ml。摇匀，放置5分钟。 以试剂为空白将显色后的溶液在400－600纳米区间内绘制 吸收曲线。结果表明最大吸收波长为510nm，所以实验选 择在510nm处测定吸光度。
0.7 0.6 0.5 0.4


0.0880 103 c( Fe3 ) 3.15 105 mol / L 55.85 0.0500

A 0.220 6981 3+ 5 bc （Fe ） 1 3.15 10
2．桑德尔（Sandell）灵敏度S 桑德尔灵敏度S表示：规定仪器的检出极限 A=0.001时，单位横截面积液柱内能够检出的物 质最低含量为桑德尔灵敏度。 g / cm2 单位： 3. 摩尔吸光系数与桑德尔灵敏度之间的关系：
0.75
0.70
0.65
A
0.60
0.55
0.50
0.45 0 10 20 30 40 50 60 70 80
t(min)
8.4.4 吸光度测量条件的选择
（1) 入射光波长的选择 入射光的波长应根据吸收光谱曲线选择，选择 的原则是吸收最大，干扰最小。 一般情况下选择被测溶液的最大吸收波长为入 射光波长。这样测定的灵敏度和准确度都较高。 如果干扰物质在最大吸收波长处有强烈的吸收， 则可选其它波长，但要注意尽可能选择值随波长改 变而变化不太大的范围内的波长。
8.1 物质对光的选择性吸收
许多物质是有颜色的，物质之所以呈现五 彩缤纷的不同颜色，就是因为选择性地吸 收了某些特定波长的可见光所致。例如： 高锰酸钾为紫色；重铬酸钾为橙色。 有色溶液颜色的深浅，与有色物质的浓度 成正比。