分析 第九章 吸光光度法
合集下载
吸光光度法知识点
第九章吸光光度法知识点吸光光度法是基于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、紫外一可见吸光光度法、红外光谱法等。
1．吸光光度法的基本原理①物质对光的选择性吸收：当光照射到物质上时，会产生反射、散射、吸收或透射。
若被照射的物质为溶液，光的散射可以忽略。
当一束白光照射某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长所决定。
吸收光与透射光互为补色光(它们混合在一起可组成白光)。
分子与原子、离子一样，都具有不连续的量子化能级，在一般情况下分子处于最低能态(基态)。
当入射光照射物质时，分子会选择性地吸收某些频率的光子的能量，由基态跃迁到激发态(较高能级)，其能级差E激发态一E基态与选择性吸收的光子能量hv的关系为Hv=E激发态一E基态分子运动包括分子的转动、分子的振动和电子的运动。
分子转动、振动能级间隔一般小于1 eV，其光谱处于红外和远红外区。
电子能级间的能量差一般为1～20 eV，由电子能级跃迁而产生的吸收光谱位于紫外及可见光区，其实验方法为比色法和可见-紫外吸光光度法。
②吸收曲线：以波长为横坐标，以吸收光的强度为纵坐标绘制的曲线，称为吸收光谱图，也称吸收曲线。
它能清楚地描述物质对不同波长的光的吸收情况。
③光的吸收定律——朗伯一比尔定律：当一束平行单色光垂直通过一厚度为b、非散射的均匀吸光物质溶液时，吸光物质吸收光能，致使透射光强度减弱。
若用I。
表示入射光强度，I t表示透射光强度，I。
与I t之比称为透光率或透光度T，T=I。
/I t，吸光物质对光的吸收程度，还常用吸光度A表示，A=lgT=log I。
/I t。
实验证明，当一束平行单色光垂直照射某一均匀的非散射吸光物质溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积成正比，此即朗伯一比尔定律，其数学表达式为A=lgT=log I。
/I t =abc式中，a为吸收系数。
溶液浓度以g·L-1为单位、液层厚度以cm 为单位时，a的单位为L·g-1·cm-1。
第九章 吸光光度法
发生相互作用。 假定只有在稀溶液(c<10-2mol/L)时才基本符合。 当溶液浓度c >10 －2 mol/L 时，吸光质点间可能发 生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。 故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的 形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化 ，影响吸光度。
度的乘积成正比。 朗伯——比耳定律不仅适用于有色溶液，也适 用于其它均匀、非散射的吸光物质(包括液体、气 体和固体)，是各类吸光光度法的定量依据。
A bc
式中，A：吸光度，描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位mol· －１； L
无线电波 11000m
光谱名称 波长范围 X射线 0.1—10nm 远紫外光 10—200nm
跃迁类型
辐射源
分ห้องสมุดไป่ตู้方法 X射线光谱法
真空紫外光 度法
K和L层电子 X射线管 中层电子 氢灯 氢灯 钨灯
碳化硅热棒
近紫外光 200—400nm 价电子 可见光 400—750nm 价电子
近红外光 0.75—2.5μ m 分子振动 中红外光 2.5— 分子振动 5.0μ m
A总 lg(I01 I02 ) /(I01 10
1bc
I02 10
2bc
)
讨论: A总 lg(I0 I0 ) /(I0 10
1 2 1
1bc
I02 10
2bc
)
(1) 1= 2 = 则： A总 ＝lg（Ｉo/Ｉt）＝ bc
(2) 若 2≠ 1 ；A与C则不成直线关系。 2与 1
I0 A lg I t A Kbc
第九章吸光光度法(简)
解 已知T=0.501，则A=－lgT=0.300，b=2.0cm,
c
25.0 10 6 g 50.0 10 3 L
5.00 10 （4 g L1)
则根据朗伯—比尔定律 A=abc，
a
A bc
0.300 2.0cm 5.00 10 4 g
L1
3.00
10 2 L.g -1.cm1
III
III 0.0006mg/mL
0.3
0.2
II
I
0.1
0.0
400
500
600
/nm
１，１０－邻二氮杂菲亚 铁溶液的吸收曲线
吸收光谱或吸收曲线
max
KMnO4溶液的吸收曲线
(cKMnO4:a<b<c<d)
KMnO4溶液
对波长525nm附近的绿 色光吸收最强，而对紫 色光吸收最弱。光吸收 程度最大处的波长叫做
实验确定 4.溶剂 5.干扰的消除
三 显色剂
1 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。 2 有机显色剂：种类繁多 （1）偶氮类显色剂：性质稳定、显色灵敏度高、选择 性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂III、PAR等。 （2）三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等
§9－4 吸光度测量条件的选择
一 选择适当的入射波长
2.由于溶液本身的原因所引起的偏离
朗伯—比尔定律是建立在 均匀、非散射的溶液这个基础 上的。如果介质不均匀，呈胶 体、乳浊、悬浮状态，则入射 光除了被吸收外，还会有反射 、散射的损失，因而实际测得 的吸光度增大，导致对朗伯— 比尔定律的偏离。
3. 溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化
其中有色化合物的离解是偏离朗伯—比尔定律的主
第9章吸光光度法(2)。
60nm
二、 显色条件的选择
吸光光度法是测定待测物质的吸光度或显色 反应平衡后溶液的吸光度，因此为了得到准确的 结果，必须控制适当的条件，使显色反应完全和 稳定。
显色条件包括: 溶液酸度，显色剂用量，显 色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存 离子的干扰等。
1、溶液酸度（pH值及缓冲溶液）
在相同条件下测的试液的吸光度， 从工作曲线上就可查到试液的浓 度, 该方法称为工作曲线法。 注意什么？ a. 标准溶液浓度必须在线性范围内，即符合A= bc
b. 试液的吸光度必须在标准曲线范围内，即A1≤ Ax ≤An
五、光度分析法的误差（准确度）
对朗伯－比尔定律的偏离
在实际分析中，常会发现标准曲线发生弯曲，尤其当溶液
2.有机显色剂
有机显色剂分子中含有某些含不饱和键的基 团如偶氮基、对醌基和羰基等生色团（ chromophoric group）和含孤对电子的基团如氨 基 、 羟 基 和 卤 代 基 等 助 色 团 （ auxochrome group）。
生色团：－N＝N－，－N＝O，
O
C=S,－N
（共轭双键）πe
为避免铁的干扰，可以选择波 长 520 nm进行测定，虽然而测镍的 灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干 扰镍的测定。
二、参比溶液的选择
为什么要使用参比溶液？ 目的：扣除非待测组分（吸收池和各种试剂）对光的吸收， 使测得的的吸光度真正反映待测物对光的吸收。
测定时，采用两个材质、厚度相同的比色皿进行测量，其中 一个作为参比池，装入参比溶液，调节仪器使透过参比池的吸光 度为零。则测得待测溶液的吸光度为：
显色剂的用量来消除干扰。 g. 采用预先分离的方法。
三、三元配合物在光度分析中的应用特性简介（自学）
(完整word)分析化学 第九章 吸光光度法
第9章吸光光度法一、选择题1．所谓可见光区，所指的波长范围是（）(A）200～400nm（B）400～750nm（C）750～1000nm（D）100～200nm2.一束（)通过有色溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。
（A）平行可见光（B）平行单色光（C）白光(D）紫外光3．下列说法正确的是（）(A）朗伯-比尔定律，浓度c与吸光度A之间的关系是一条通过原点的直线（B）朗伯-比尔定律成立的条件是稀溶液，与是否单色光无关(C）最大吸收波长λmax是指物质能对光产生吸收所对应的最大波长（D）同一物质在不同波长处吸光系数不同，不同物质在同一波长处的吸光系数相同4．符合比耳定律的有色溶液稀释时，其最大的吸收峰的波长位置（）(A）向长波方向移动(B)向短波方向移动(C）不移动，但峰高降低(D）无任何变化5．标准工作曲线不过原点的可能的原因是（）（A）显色反应得酸度控制不当 (B）显色剂得浓度过高（C）吸收波长选择不当（D）参比溶液选择不当6．某物质摩尔吸光系数很大，则表明（）（A）该物质对某波长光的吸光能力很强（B)该物质浓度很大（C)测定该物质的精密度很高（D）测量该物质产生的吸光度很大7．吸光性物质的摩尔吸光系数与下列（）因素有关(A）比色皿厚度（B)该物质浓度（C）吸收池材料（D）入射光波长8．已知KMnO4的相对分子质量为158。
04,ε545nm=2。
2×103 L/(mol·cm)今在545nm处用浓度为0.0020％ KMnO4溶液,3.00cm比色皿测得透射比为()（A）15%（B）83％（C）25%（D)53％9．有AB两份不同浓度的有色溶液，A溶液用1。
0cm吸收池，B溶液用3。
0cm吸收池，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）A是B的1/3（B）A等于B（C)B是A的3倍(D)B是A的1/310．某有色溶液,当用1cm吸收池时，其透射比为T,若改用2cm吸收池，则透射比应为(）（A)2T（B）2lgT（C）T 1/2 （D)T211．用分光光度计测量有色化合物，浓度测量产生的相对误差最小时的吸光度为（）（A)0.368(B）0.334（C）0.443（D）0.43412．在分光光度测定中，如试样溶液有色,显色剂本身无色，溶液中除被测离子外,其它共存离子与显色剂不生色,此时应选()为参比.（A)溶剂空白（B）试液空白（C）试剂空白（D)褪色参比13．用邻菲罗啉法测定锅炉水中的铁，pH需控制在4～6之间，通常选择（)缓冲溶液较合适。
分析化学(第四版_高职高专化学教材编写组) 第九章 吸光光度法
第二节 吸光光度法的基本原理
一、物质对光的选择性吸收
（一）光的基本特性 1.电磁波谱：光是一种电磁波
10-2 nm 10 nm
射 线 x 射 线
102 nm 104 nm
紫 外 光 红 外 光
0.1 cm 10cm
微 波
103 cm
105 cm
无 线 电 波
可
见
光
2.可见光、单色光和互补色光
物质呈现不同的颜色其本质是对光的选择性吸收；
颜色深浅随浓度而变化是对光的吸收程度不同。
通过比较溶液颜色的深浅来测定物质的含量的方法，称为 目视比色法。
目前普遍采用分光光度计测量吸光度以代替比较颜色深浅， 应用分光光度计的分析方法称为分光光度法。 分光光度法根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同
进行定性和定量分析。按照研究的波谱区域不同，可分为：
分光光度法
紫外分光光度法——200-400nm
可见分光光度法—— 400-780nm 红外分光光度法——780-3.0×104nm
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的 分析方法。
吸光光度法
比色分析法 分光光度法
二、吸光光度法特点
理解分光光度计的基本结构和工作原理。
掌握定量分析方法和测量条件的选择。
能力目标 能绘制吸收曲线。 能正确选择显色条件和光度测量条件。 能应用吸光光度法对样品中的微量成分进行定量分析。
知识回顾
前面所学滴定分析和质量分析都属于化学分析法，适用于 含量高于1%常量组分的测定，测定结果的相对误差可控制在 0.2%以内。但不宜测定含量低于1%的微量成分。 实例：含Fe约0.05%的样品 称0.2 g试样, 则mFe≈0.1 mg
§9-6 吸光光度法的应用
§9-6 吸光光度法的应用
吸光度差与这两种溶液的浓度差成正比。以把空 白溶液作为参比的稀溶液的标准曲线作为ΔA和Δc的标 准曲线，根据测得的ΔA求出相应的Δc值，从cx=co+c可 求出待测试液的浓度，这就是示差吸光光度法定量的 基本原理。
Hale Waihona Puke Ax cxbA0 c0b
A相对 A Ax A0 b(cx c0 ) bc bc相对
§9-6 吸光光度法的应用
1 示差吸光光度法（differential）
（1）示差吸光光度法的原理 吸光光度法一般仅适用于微量组分的测定，当待 测定组分浓度过高或过低，会引起很大的测量误差， 导致准确度降低。示差吸光光度法可克服这一缺点。 目前，主要有高浓度示差吸光光度法、低浓度示差吸 光光度法和使用两个参比溶液的精密示差吸光光度法。 它们的基本原理相同，且以高浓度示差吸光光度法应 用最多，仅介绍高浓度示差吸光光度法。
§9-6 吸光光度法的应用
4 络合物组成的测定
（2）连续变化法(又称等摩尔系列法)
cM+cR=c，改变 cM和cR的相对量，
配制一系列溶液，在有色络合 物的最大吸收波长处测量这一 系列溶液的吸光度。当溶液中 络合物MRn 浓度最大时， cR/cM 比值为n。 当 cM/c为0.5时，络 合比为1:1；当 cM/c 为0.33， 络合比为1:2；当 cM/c=0.25时， 络合比为1:3。
连续变化法
§9-6 吸光光度法的应用
3 弱酸和弱碱解离常数的测定
HB==H++B-
( AHB A) pKa lg pH ( A AB )
作图法求pKa
§9-6 吸光光度法的应用
4 络合物组成的测定
吸光光度法 PPT
为透射比或透光度,用T表示溶液的透射 比愈大,表示它对光的吸收愈小;相反,透 射比愈小,表示它对光的吸收愈大。
T It I0
朗伯(Lambert J H)与比尔(Beer A)分别于 1760与1852年研究了光的吸收与溶液层的厚 度及溶液浓度的定量关系,二者结合称为朗伯比尔定律,也称为光的吸收定律。
光栅(grating)是依照光的衍射与干涉原理将复 合光色散为不同波长的单色光,然后再让所需波 长的光通过狭缝照射到吸收池上。它的分辨率 比棱镜大,可用的波长范围也较宽。
3、吸收系统——比色皿或吸收池
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、5cm,lcm,2cm,3cm与5cm。
• 偏离朗伯－比尔定律的原
因主要是仪器或溶液的实际
条件与朗伯—比尔定律所要
求的理想条件不一致。
1、物理因素
(1)非单色光引起的偏离
* 朗伯-比尔定律只适用于单色光,但由于单色器
色散能力的限制与出口狭缝需要保持一定的宽度, 因此目前各种分光光度计得到的入射光实际上都 是具有某一波段的复合光。由于物质对不同波长 光的吸收程度的不同,因而导致对朗伯－比尔定ຫໍສະໝຸດ * 分子吸收光谱 -带状光谱
molecular absorption spectrum →由电子能级跃迁而产生吸收光谱[能量差
在1~20(eV)],为紫外及可见分光光度法。
UV/Vis Spectrophotometry →由分子振动能级(能量差约0、05~l eV)与
转动能级(能量差小于0、05 eV)的跃迁而 产生的吸收光谱,为红外吸收光谱。用于 分子结构的研究。
B 络合:显色剂与金属离子生成的是多级络合物,且各 级络合物对光的吸收性质不同,例如在Fe(Ⅲ) 与 SCN-的络合物中,Fe(SCN)3颜色最深,Fe(SCN)2+颜 色最浅,故SCN-浓度越大,溶液颜色越深,即吸光度 越大。
T It I0
朗伯(Lambert J H)与比尔(Beer A)分别于 1760与1852年研究了光的吸收与溶液层的厚 度及溶液浓度的定量关系,二者结合称为朗伯比尔定律,也称为光的吸收定律。
光栅(grating)是依照光的衍射与干涉原理将复 合光色散为不同波长的单色光,然后再让所需波 长的光通过狭缝照射到吸收池上。它的分辨率 比棱镜大,可用的波长范围也较宽。
3、吸收系统——比色皿或吸收池
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、5cm,lcm,2cm,3cm与5cm。
• 偏离朗伯－比尔定律的原
因主要是仪器或溶液的实际
条件与朗伯—比尔定律所要
求的理想条件不一致。
1、物理因素
(1)非单色光引起的偏离
* 朗伯-比尔定律只适用于单色光,但由于单色器
色散能力的限制与出口狭缝需要保持一定的宽度, 因此目前各种分光光度计得到的入射光实际上都 是具有某一波段的复合光。由于物质对不同波长 光的吸收程度的不同,因而导致对朗伯－比尔定ຫໍສະໝຸດ * 分子吸收光谱 -带状光谱
molecular absorption spectrum →由电子能级跃迁而产生吸收光谱[能量差
在1~20(eV)],为紫外及可见分光光度法。
UV/Vis Spectrophotometry →由分子振动能级(能量差约0、05~l eV)与
转动能级(能量差小于0、05 eV)的跃迁而 产生的吸收光谱,为红外吸收光谱。用于 分子结构的研究。
B 络合:显色剂与金属离子生成的是多级络合物,且各 级络合物对光的吸收性质不同,例如在Fe(Ⅲ) 与 SCN-的络合物中,Fe(SCN)3颜色最深,Fe(SCN)2+颜 色最浅,故SCN-浓度越大,溶液颜色越深,即吸光度 越大。
分析化学吸光光度法M
• 参比溶液— 调节光度计T=100%，A=0的溶液。 • 参比溶液的作用— 扣除比色皿对光的反射以及试液中其他 成分吸收入射光对测量造成的影响。 用参比溶液调节A1=0的 实质是设定仪器，使参 参 比液的： I 比 I
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
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
分析化学第九章吸光光度法
3. 分光光度计及其基本部件：
光源－单色器－比色皿（吸收池）－检测器－显
（1）光源 : 钨丝灯:可见、红外 400－1000nm氢灯或 氘灯：紫外 160－350nm （2）单色器： a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。 b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃 棱镜:可见,石英棱镜:紫 外、可见。 c.光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200 条/mm, 衍射、干涉原理。
吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱 单色 单一波长的光 光 光 复合光 由不同波长的光组合而成的光
两种不同颜色的单色光按一定的强度比 光的互补 例混合得到白光，那么就称这两种单色 光为互补色光
光的互补示意图
KMnO4溶液的 吸收曲线 (cKMnO4:a<b<c <d)
分子、原子、离子具有不连续的量子化能级，仅 能吸收当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n因为不同物质微粒的结构不同， 共有不同的量子化能级，其能量差也不相同,因此 对光的吸收具有选择性。若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ，测量不同 λ下的 A ，以吸光 度 A 对吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线， 即吸收光谱。 初步定性分析：不同物质吸收曲线的形状与最大 吸收波长不同。 定量分析：不同 C 的同一物质在吸收峰附近的 A 随 C ↑而增大，吸收曲线是吸光光度法中选择测 定波长的主要依据。
3.温度：通过实验确定温度范围，通常在室温下 进行。 4.溶剂：一般螯合物在有机溶剂中溶解度大，提高 显色反应的灵敏度。如Cu(SCN)42－在水中大 部分离 解，几乎无色；在丙酮中呈蓝色。
5.显色时间：通过实验找出适宜的显色时间。
6.干扰组分：共存组分与显色剂生成有色络合物， 正干扰；生成无色络合物，负干扰。 干扰的消除：
第九章 吸光光度法
2
§8-1 吸光光度法基本原理
比色法介绍
3
一、物质对光的选择性吸收
1．光的基本性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波 长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述： = c ； 波数 = 1/ = /c 光是由光子流组成，光子的能量： E=h=hc/ （Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J .S ) 光的波长越短（频率越高），其能量越大。 白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光,是连续光谱。 单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm 远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
将Mn2＋ 氧化成紫红色的MnO4- 后，在525 nm处进行测 定。
23
4.显色剂 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。 有机显色剂：种类繁多 偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜色发 生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、 对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂Ⅲ、PAR等。 三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等
21
§ 8-3 显色反应及显色条件的选择
一、显色反应的选择 1.选择显色反应时，应考虑的因素 灵敏度高(ε值104~105)、选择性好、生成物稳定、显色 剂在测定波长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之 差：“对比度”，要求△ > 60nm。 2.配位显色反应 当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生 电荷转移跃迁，产生很强的紫外—可见吸收光谱。 例如:Cu2+与双硫腙配位形成的双硫腙铜在 λ=533nm 处的ε=5×104
27
2. 选择合适的参比溶液
为什么需要使用参比溶液？ 调节参比的A=0，使测得的的吸光度真正反映待测物的吸光强 度。扣除待测物的吸收之外的其他所有吸收。 参比溶液的选择一般遵循以下原则： ⑴ 若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其 它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水) 作参比溶液； ⑵ 若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液 其它组分无吸收，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液；
第9章-紫外可见吸收光谱法
第九章紫外可见吸收光谱法§9-1 概述利用紫外可见分光光度计测量物质对紫外可见光的吸收程度〔吸光度〕和紫外可见吸收光谱来确定物质的组成、含量，推测物质结构的分析方法，称为紫外可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法〔ultraviolet and visible spectrophotometry,UV-VIS〕。
它具有如下特点：〔1〕灵敏度高适于微量组分的测定，一般可测定10-6g级的物质，其摩尔吸收系数可以到达104~105数量级。
(2) 准确度较高其相对误差一般在1%~5%之。
(3) 方法简便操作容易、分析速度快。
(4) 应用广泛不仅用于无机化合物的分析，更重要的是用于有机化合物的鉴定与结构分析〔鉴定有机化合物中的官能团〕。
可对同分异构体进展鉴别。
此外，还可用于配合物的组成和稳定常数的测定。
紫外可见吸收光谱法也有一定的局限性，有些有机化合物在紫外可见光区没有吸收谱带，有的仅有较简单而宽阔的吸收光谱，更有个别的紫外可见吸收光谱大体相似。
例如，甲苯和乙苯的紫外吸收光谱根本一样。
因此，单根据紫外可见吸收光谱不能完全决定这些物质的分子结构，只有与红外吸收光谱、核磁共振波谱和质谱等方法配合起来，得出的结论才会更可靠。
§9-2 紫外可见吸收光谱法的根本原理当一束紫外可见光〔波长围200~760nm〕通过一透明的物质时，具有某种能量的光子被吸收，而另一些能量的光子那么不被吸收，光子是否被物质所吸收既决定于物质的部结构，也决定于光子的能量。
当光子的能量等于电子能级的能量差时〔即ΔE电 = h f〕，那么此能量的光子被吸收，并使电子由基态跃迁到激发态。
物质对光的吸收特征，可用吸收曲线来描述。
以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，得到的A-λ曲线即为紫外可见吸收光谱〔或紫外可见吸收曲线〕。
它能更清楚地描述物质对光的吸收情况〔图9-1〕。
从图9-1中可以看出：物质在某一波长处对光的吸收最强，称为最大吸收峰，对应的波长称为最大吸收波长〔λmax〕；低于高吸收峰的峰称为次峰；吸收峰旁边的一个小的曲折称为肩峰；曲线中的低谷称为波谷其所对应的波长称为最小吸〕；在吸收曲线波长最短的一端，吸收强度相当大，但不成峰形的收波长〔λmin局部，称为末端吸收。
第九章吸光光度法
绿
蓝绿
黄绿
黄 橙
绿蓝 蓝 紫 紫红
红
4
/nm 400-450
颜色 紫
互补光 黄绿
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
• 分子、原子、离子具有不连续的量子化能 级，当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n时才能发生吸收。 • 不同物质微粒的结构不同，有不同的量子 化能级，其能量差也不同，因此物质对光 的吸收具有选择性。 • 若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ， 测量不同 λ下的 吸光度A ，以吸光度 A 对 吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线，即吸 收光谱。
•白光:
是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种
色光按一定比例混合而成的。
•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。例如：硫酸铜溶液因吸收 白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸白光 中的绿色光而呈紫色。因此，物质呈现的颜色和吸 收的光颜色之间是互补关系。
光的互补性与物质的颜色
二.分光光度计的主要部件
• 1.光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,
稳定。
– 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm)
– 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
• 2.单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。
– 棱镜: 玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%),相对误差 0.1%～0.2%
蓝绿
黄绿
黄 橙
绿蓝 蓝 紫 紫红
红
4
/nm 400-450
颜色 紫
互补光 黄绿
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
• 分子、原子、离子具有不连续的量子化能 级，当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n时才能发生吸收。 • 不同物质微粒的结构不同，有不同的量子 化能级，其能量差也不同，因此物质对光 的吸收具有选择性。 • 若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ， 测量不同 λ下的 吸光度A ，以吸光度 A 对 吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线，即吸 收光谱。
•白光:
是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种
色光按一定比例混合而成的。
•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。例如：硫酸铜溶液因吸收 白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸白光 中的绿色光而呈紫色。因此，物质呈现的颜色和吸 收的光颜色之间是互补关系。
光的互补性与物质的颜色
二.分光光度计的主要部件
• 1.光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,
稳定。
– 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm)
– 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
• 2.单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。
– 棱镜: 玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%),相对误差 0.1%～0.2%
第 09 章 吸光光度法
天津理工大学
白光除了可由所有波长的可见光复合得到外，还 可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。 能组成白光的两种颜色的光叫补色光。
物质的颜色与吸收光的关系： 当白光照射到物质上时，如果物质对白光中某种 颜色的光产生了选择性的吸收，则物质就会显示 出一定的颜色。 物质所显示的颜色是吸收光的互补色。
吸收峰和最大吸收波长max • 吸收曲线上的各个峰叫吸收峰。峰越高，表 示物质对相应波长的光的吸收程度越大。其中最 高的那个峰叫最大吸收峰，它的最高点所对应的 波长叫最大吸收波长，用λmax表示。
天津理工大学
物质的吸收曲线和最 大吸收波长的特点： 1）不同的物质，吸 收曲线的形状不同， 最大吸收波长不同。 2）对同一物质，其 浓度不同时，吸收曲 线形状和最大吸收波 长不变，只是吸收程 度要发生变化，表现 在曲线上就是曲线的 高低发生变化。
价电 子
价电 子
分子 振动
分子 振动
分子 转动
天津理工大学
§9.1 吸光光度法基本原理
9.1.1物质对光的选择性吸收
1 可见光的颜色和互补色： 在可见光范围内，不同波长的光的颜色是不同的。 平常所见的白光（日光、白炽灯光等）是一种复 合光，它是由各种颜色的光按一定比例混合而得 的。利用棱镜等分光器可将它分解成红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。
κ值可以从实验中得到。
天津理工大学
摩尔吸收系数κ的讨论
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）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， κ仅与吸收物质本身的性质有关，与 待测物浓度无关； （3）同一吸收物质在不同波长下的κ值是不同的。在最 大吸收波长λmax处的摩尔吸收系数κmax表明了该吸收物质 最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能 达到的最大灵敏度。
第9章光度法73页PPT
光的两种颜色的单色光
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝 紫 紫红
红
完全透过 吸收黄色光
复合光 复合光
当白光照射到某溶液时，若某种颜色的光被溶 液所吸收，则溶液呈现被吸收光的互补光的颜色
3．吸收曲线
A
最大吸收波长max 定性分析基础
A
定量分析基础
B A
max(A) max(B)
增 大 c
9-2. 朗伯-比耳定律（光吸收定律）
邻二氮菲-Fe(II)，510 = 1.1 104 L/(molcm) KMnO4，525 = 2.2 103 L/(molcm)
3．桑德尔灵敏度S（灵敏度指数） 当光度计的检测极限为A = 0.001时，在某波长下单
位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量，单位 为g/cm2
吸光光度法（分光光度法）：建立在物质分子 对光的选择，可分为可见、紫外、 红外光谱法等
测量的是物理性质——物质分子对光的吸收 测量的仪器是光学电子学仪器 不属于化学分析法，而属于仪器分析法 按照我国教学传统与习惯，将可见光的吸光光 度法作为化学分析教学的一部分
物质分子吸收紫外和可见光，主要引起电子 能级的跃迁
在电子能级变化时，也伴随着分子振动能级 和转动能级的变化。因此分子的紫外-可见吸收光 谱不是线状光谱，而是带状光谱
S3
h
S2
S1
E3 A E2
E1
S0
E0
纯电子能态间跃迁
S2
h
A
S1
锐线光谱
S0
分子内电子跃迁
带状光谱
2．溶液有颜色的原因 单色光：单一波长的光 复合光：不同波长的光复合而成 白光（日光）为复合光（七色光） 互补光：按照一定强度比例混合后可以得到白
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝 紫 紫红
红
完全透过 吸收黄色光
复合光 复合光
当白光照射到某溶液时，若某种颜色的光被溶 液所吸收，则溶液呈现被吸收光的互补光的颜色
3．吸收曲线
A
最大吸收波长max 定性分析基础
A
定量分析基础
B A
max(A) max(B)
增 大 c
9-2. 朗伯-比耳定律（光吸收定律）
邻二氮菲-Fe(II)，510 = 1.1 104 L/(molcm) KMnO4，525 = 2.2 103 L/(molcm)
3．桑德尔灵敏度S（灵敏度指数） 当光度计的检测极限为A = 0.001时，在某波长下单
位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量，单位 为g/cm2
吸光光度法（分光光度法）：建立在物质分子 对光的选择，可分为可见、紫外、 红外光谱法等
测量的是物理性质——物质分子对光的吸收 测量的仪器是光学电子学仪器 不属于化学分析法，而属于仪器分析法 按照我国教学传统与习惯，将可见光的吸光光 度法作为化学分析教学的一部分
物质分子吸收紫外和可见光，主要引起电子 能级的跃迁
在电子能级变化时，也伴随着分子振动能级 和转动能级的变化。因此分子的紫外-可见吸收光 谱不是线状光谱，而是带状光谱
S3
h
S2
S1
E3 A E2
E1
S0
E0
纯电子能态间跃迁
S2
h
A
S1
锐线光谱
S0
分子内电子跃迁
带状光谱
2．溶液有颜色的原因 单色光：单一波长的光 复合光：不同波长的光复合而成 白光（日光）为复合光（七色光） 互补光：按照一定强度比例混合后可以得到白
吸光光度法
非单色光引起的偏离
设入射光仅由 l1 和 l2 两种波长组成，两波长下比尔定 律都是适用的：
l1： l2：
A'
lg
I0' I1
e1bc
A''
——电磁辐射，是一种以极大的速度通过空间，不需要以任
何物质作为传播媒介的能量。
——电磁辐射具有波动性和微粒性。
波动性：波的传播以及反射、衍射、干涉、折射和散射现象
微粒性：光电效应、compton效应说明辐射能量是量子化
的，能量的最小单位是光子。
光子的能量E=hν=hc/λ
电磁波谱表
光谱名称 X射线
ε = Ma = 55.85 ×190
=1.1 ×104 L·mol-1·cm-1
吸光度的加和性
在某一波长，溶液中的多种物质对该波长的光产生 吸收，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的 吸光度之和。
A1 = e1bc1 A2 = e2bc2 A = e1bc1+ e2bc2
根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化 学反应平衡常数的测定。
3、通过理论证明： 分子，原子或离子具有不连续的最子化能级（如图）。
M + h
M*
E h hc l
物质对光的选择性吸收
不同的物质粒子由于结构不同，具有不同的量子化 能级，其能量差也不同，吸收光的波长也不同，这就构 成了物质对光的选择性吸收基础。
物质对光的选择性吸收在实际工作中的应用
低灵敏度
P240
例：铁的质量浓度为(Fe2+)=5.0 ×10-4 g·L-1的溶液，
与1,10邻二氮菲反应。生成橙红色的配合物，最大 吸收波长工业基础508 nm。比色皿厚度为2 cm时, 测得上述显色溶液的A=0.19，计算1,10邻二氮菲亚 铁比色法对铁的a及ε 。
第九章 吸光光度法 (工)
该图显示了物质对不同波长光的吸收能力。 最高吸收峰对应下的波长称之为最大吸收波长， 用λmax表示。 定性分析：据物质不同吸收曲线的形状和最大吸 收峰各不相同。 定量分析：同一物质，最大吸收峰位置不变，其 吸光度随浓度增大而增大。
12
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
1.0 0.8 Absorbance 0.6
第九章 吸光光度法
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
吸光光度法的基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光度测量条件的选择 吸光光度法的应用
1
9.1 吸光光度法的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
一、概述： 比色法：比较溶液颜色的深浅确定组分含量的一种 方法。
38
722型分光光度计结构方框图
光 源
分光 系统 吸收池 检测系统
39
分光光度计的主要部件
光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。
可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜:玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm 半宽度 5～10nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使
6
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量 传播方向
7
微粒性 光量子，具有能量。
E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J· s －频率 E－光量子具有的能量
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
8
波粒二象性
12
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
1.0 0.8 Absorbance 0.6
第九章 吸光光度法
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
吸光光度法的基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光度测量条件的选择 吸光光度法的应用
1
9.1 吸光光度法的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
一、概述： 比色法：比较溶液颜色的深浅确定组分含量的一种 方法。
38
722型分光光度计结构方框图
光 源
分光 系统 吸收池 检测系统
39
分光光度计的主要部件
光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。
可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜:玻璃350～3200nm, 石英185～4000nm 半宽度 5～10nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使
6
与物质作用
电场向量 Y
Z 磁场向量 传播方向
7
微粒性 光量子，具有能量。
E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J· s －频率 E－光量子具有的能量
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
8
波粒二象性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A-无量纲的物理量
如果b的单位取：cm
c 的单位取： g·L-1
a的单位为：L·g-
1cm-1
ĸ = Ma
c 的单位取： mol·L-1 ĸ 的单位为：L·mol-1 cm-
1
例：铁(Ⅱ)质量浓度为5.0×10-4g·L-1的溶液，与1，10 – 邻二氮杂菲反应，生成红色配合物。该配合物在波长 500nm，比色皿厚度为2cm时，测得A=0.19计算1，10 邻二氮杂菲亚铁的a及ĸ
在实际工作中 特别是在溶液 浓度较高时， 常会出现标准 曲线不成直线 的现象。这种 现象称为 偏离比尔定律
偏离朗伯比尔定律的原因
非单色光的影响： Beer定律应用的重要前提——入射光为单色光
照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光
其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定
为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度
黄绿 黄 橙 红
紫绿 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙
红
吸收光 波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~600 600~650
650~780
当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质
的分子、原子或离子与光子发生“碰撞”，光子的能 量
解：a =A /bc = 0.19 / 2×5.0×10-4 = 190L·g-1·cm-1
ĸ = Ma = 55.85×190 = 1.1×10-4 L·mol-1·cm-1
标准曲线
入射光在固定液层厚 度及强度的情况下，测定 一系列不同浓度的标准溶 液的吸光度，以吸光度为 纵坐标，以标准溶液浓度 为横坐标作图。根据朗伯 比尔定律应得到一条通过 原点的直线。在相同条件 下测得试液的吸光度，从 标准曲线上查得试液的浓度。
光源：
能够发出测量所需波长范围内的连续光谱，要求 具有一定的光强度并在一定时间内能保持稳定
钨灯或卤钨灯——可见光源 350~1000nm 氢灯或氘灯——紫外光源 200~360nm
单色器：产生高光谱纯度辐射束
（包括狭缝、准直镜、色散元件） 色散元件：将混合光按波长顺序分散为不同波长的单色光波
色散元件
棱镜——对不同波长的光折射率不同 分出光波长不等距
光栅——衍射和干涉 分出光波长等距
吸收池：盛装样品试液
玻璃——仅适用于可见光区 石英——适用于紫外和可见光区 要求：匹配性 （对光的吸收和反射应一致）
检测器：
将光信号转变为电信号的装置
光电池
光电管 光电倍增管
光电管
二极管阵列检测器
被分子、原子所吸收，使这些离子由最低能态（基
态）跃迁到较高能态（激发态）：
M + hv → M分子、原子吸收的条件：
照射光的能量（hv）与被照射物质粒子的基态和 激发态能量之差相当时才能发生吸收
物质对光的选择吸收：
不同物质微粒由于结构不同而具有不同的量子化 能级，能量差也不相同，物质对光有选择性吸收。
差小于2%~5%；测定迅速；操作简单；应用广泛。∥
物质对光的选择吸收 物质发光的原因：
在可见光区，不同波长的光呈现不同的颜色 当一束白光通过有色溶液时，一些波长的光被溶 液吸收，另一些波长的光则透过。溶液的颜色由 透射光的波长所决定。吸收光与透射光为互补色
I0
It
物质颜色与吸收光颜色的互补关系
物质颜色
标准曲线法
9-1吸光光度法的基本原理
简介： 吸光光度法：
基于物质对光的选择吸收而建立的分析方法
吸光光度法包括：
比色法、可见分光光度法、紫外分光光度法
比色法：比较待测溶液的颜色深浅测定物质的浓度 分光光度法：计量物质的吸光程度
吸光光度法的优点： 灵敏度高（浓度下限10-5~10-6mol·L-1）；相对误
这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度
化学因素引起的偏离
Beer定律适用的另一个前提：稀溶液,浓度过高会使C 与A关系偏离定律
9-2光度计及其基本部件
单波长单光束分光光度计
光源 单色器 吸收池 检测器 显示
单光束分光光度计：
特点： 使用时来回拉动吸 收池→移动误差 对光源要求高 比色池配对
A lgT lg I0 abc I
A lgT lg I0 bc
I
A - 吸光度 T - 透光率（T = I / I0）
I0 - 入射光强度 I- 透射光强度 b - 液层厚度
c - 溶液浓度（单位g·L-1 或mol·L-1） a - 吸收系数（质量吸收系数）
ĸ -（摩尔吸收系数）
B
纯电子 4 跃迁 3 2
1 A
双原子分子能级跃迁 △E = hv = hc/λ
吸收曲线：
将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度有色溶 液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度（吸光 度A），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作 图得一曲线
A
λ
不同浓度KMnO4溶液的光吸收曲线
讨论：
不同物质吸收曲线形状和λmax各不 相同（定性依据）
偏离比尔定律
在实际工作中特别 是在溶液浓度较高时， 常会出现标准曲线不成 直线的现象。这种现象 称为偏离比尔定律
标准曲线
入射光在固定液层厚度及强度的情况下，测定一系 列不同浓度的标准溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标， 以标准溶液浓度为横坐标作图。根据朗伯比尔定律应得 到一条通过原点的直线。 在相同条件下测得试液的吸光度， 从标准曲线上查得试液的浓度。
第九章 吸光光度法
9-1吸光光度法的基本原理 9-2光度计及其基本部件 9-3显色反应及显色条件的选择 9-4吸光度测量条件的选择 9-5吸光度法的应用
提示： 吸光光度法的基本原理：
物质对光的选择吸收、朗伯-比尔定律、偏离比尔定律的原因
光度计及其基本部件：
光度计的结构、主要部件、各部分的作用
用吸光度法进行定量分析
不同浓度同一物质最大吸收波长不 变，浓度增加吸光度值增加（定量依据）
★ 吸收曲线是吸光光度法定量分析时选择测 定波长的重要依据
光的吸收基本定律----朗伯-比尔定律
描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系
当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸收 光物质溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就要减弱， 溶液的吸光度与溶液浓度及液层厚度成正比。