第七章 光度分析 思考题 朗伯-比尔定律的物理意义

第七章光度分析

思考题

1.朗伯-比尔定律的物理意义是什么？什么是吸收曲线？什么

是标准曲线？

ans：朗伯-比尔定律数学表达式：

A=㏒（I0/I）=kbc

物理意义：当一束平行的单色光通过均匀的某吸收溶液时，溶液对光的吸收程度吸光度A与吸光物质的浓度c和光通过的液层厚度b的乘积成正比。

吸收曲线（吸收光谱）：测量某物质的溶液对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，得到的一条曲线。

标准曲线（工作曲线）：以溶液浓度c为横坐标，吸光度A为纵坐标，得到的一条通过原点的曲线。

2.摩尔吸光系数的物理意义是什么？

ans：摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1mol/L，液层厚度为1cm时有色溶液的吸光度。ε反映吸光物质对光的吸收能力，也反映用吸光光度法测定该吸光物质的灵敏度，是选择显色反应的重要依据。

3.为什么目视比色法可以采用复合光（目光），而光度法必须采

用单色光？分光光度计是如何获得所需单色光？

ans：目视比色法是用眼睛观察、比较溶液颜色深浅以确定物质含量的方法，目视比色法是比较透射光的强度。分光光度法是比较溶液对某一波长光的吸收程度。所以目视比色法可以采用复合光（日光），而分光光度必须采用单色光。

分光光度计使用棱镜或光栅等单色器获得单色光。

4.符合比尔定律的有色溶液，当其浓度增大后，λmax，T，A和

ε有无变化？有什么变化？

ans：λmax和ε不变，T减小，A增大。

5.同吸收曲线的肩部波长相比，为什么λmax处测量能在较宽的

浓度范围内使标准曲线呈线性？

ans：在λmax处测量，灵敏度最高，吸光度随波长的变化较小，从而对比尔定律的偏离较小。此时入射光光子的能量与被照射物质粒子的基态和激发态的能量之差非常吻合，无论浓度大小，有效吸收概率极大，故能在较宽的浓度范围内使吸收曲线呈线性。

6.两种蓝色溶液，已知每种溶液仅含一种物质，同样条件下用

1.00cm吸收池得到如下吸光度值。问这两种溶液是否是同一

种吸光物质？解释之。

溶液A770nm A820nm

1 0.62

2 0.417

2 0.391 0.240

ans：不是。

这两份溶液在两个波长处分别服从朗伯-比尔定律，若为同一吸光物质，则在同波长的ε应相同，得如下四式：

A770，1=ε770bc1=0.622 （1）

A820，1=ε820bc1=0.417 （2）

A770，2=ε770bc2=0.391 （3）

A820，2=ε820bc2=0.240 （4）

则（1）/（2）=0.622/0.417=1.49，（3）/（4）=0.391/0.240=1.63，两个比值应相等，而实际不等。所以，这两种物质不含同一吸光物质。

7.什么是最佳的吸光度范围？此范围的大小取决于什么？测定

时如何才能获得适当的吸光度读数？

ans；当吸光度A为0.2~0.8时光度测量的相对误差较小，既是最佳的吸光度读数范围。

此范围的大小取决于溶液浓度和比色皿厚度，故调整溶液浓度和比色皿厚度可以获得适当的吸光度读数。

光度测量的相对误差为：

⊿C/C=0.434⊿T/T㏒T

8.显色剂的选择原则是?什么显色条件指的是哪些条件？如何

确定适宜的显色条件？

ans：显色剂的选择原则：

1）摩尔吸光系数要大；

2）选择性好；

3）显色剂组成恒定，化学性质稳定；

4）显色剂和待测物质形成的有色化合物的颜色与显色剂本身颜色有明显的差异。

显色条件是指：溶液的酸度、显色剂用量、显色温度、显色时间、干扰物质的消除以及溶剂效应等。

显色剂虽然很多，但总是分为几类，其中每一类性质相近，只要了解显色剂基本性质后，就可以相对固定其他条件，如仅改变酸度，测量显色溶液的吸光度，就可以找出溶液的酸度的最佳条件。再比如仅改变显色剂用量，测定显色溶液的吸光度，就可以找出显色剂用量的最佳条件。

9.什么是三元配合物？什么是胶束增溶分光光度法？涉及它们

的显色反应有哪些特点？

ans：由一种中心离子和两种配位体形成的配合物称为三元配合物。其中该中心离子能分别与这两种配位体单独发生配位反应，且该中心离子与一种配位体形成的配合物必须是配位不饱和的，只有再与另一种配位体配位后，才能满足其中心

离子配位数要求。

交束增溶分光光度法：当在金属离子和显色剂的配位体系中加入表面活性剂时，由于表面活性剂的增溶、增敏、增稳和褪色等作用，不仅能使某些原本难溶于水的显色体系可以在水溶液中测定，而且能大大提高分析的灵敏度，有时还能提高测定的选择性和改善测量条件。这类方法称为胶束增溶分光光度法。

表面活性剂既含能与水相溶的亲水基，又含有能与油相溶的亲油基，而配位体多为有机试剂，光度测定又多在水相中进行，因此胶束增溶分光光度法中表面活性剂在显色反应中作用是明显的。

10.分光光度计由哪些部分组成？各部分的功能如何？

ans：分光光度计由光源、单色器、样品室、检测器和数据显示系统组成。

光源：产生稳定的入射光；

单色器：靠棱镜或光栅将复合光分解为按波长顺序排列的单色光；

样品室：用来盛放比色池，比色池由玻璃或石英制成；

检测器：是一种光电转换元件，它将通过比色池的光信号变成可测量的电信号；

数据显示系统：将可测量的电信号变成吸光度植显示出来。

习 题

1. 某试液用

2.00cm 比色皿测量时，T=60.0%。若用1.00cm 和

3.00cm 的比色皿测量时，T%及A 各是多少？

ans ：A=-㏒T=kbc

同一溶液，k ，c 为定值：

A 1/A 2=㏒T 1/㏒T 2=b 1/b 2

∴ b 1=1.00cm 时：

A 1=b 1/b 2×A 2=b 1/b 2×（-㏒T 2）

=1.00/2.00×（-㏒0.6）=0.111

T 1=10-A1

=77.4%

b 3=3.00cm 时：

A 3=b 3/b 2×A 2=b 3/b 2×（-㏒T 2）

=3.00/2.00×（-㏒0.6）=0.333

T 3=10-A3=46.5%

2. 浓度为25.5ug/50ml 的Cu 2+溶液，用双环己酮草酰二踪显色后测定。在λ=600nm 处用2cm 比色皿测得A=0.300，求透光率T ，吸光系数a ，摩尔吸光系数ε及桑德尔灵敏度s 。 ans ： A=-㏒T=kbc

T=10-A =10-0.300=50.1%

cm g L bc A a ./1094.21050105.25200.0300.023

6⨯=⨯⨯⨯==--