第十五章 比色法和分光光度法

Chapter Fifteen
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（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。
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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，
第十五章 比色法和分光光度法
Chapter Fifteen
1
基本内容
15.1
15.2
概述
光吸收的基本定律
15.3
15.4
比色法和分光光度法及其仪器
显色反应与显色条件的选择
15.5
15.6
分光光度法仪器测量误差及其消除
分光光度法的某些应用
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学习要求

M+热
M + h → M *
基态 E1 激发态 E2
M + 荧光或磷光
E E1 E2 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
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互补色光
黄 橙 红
绿
青 青蓝 蓝
白光
紫
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Io A lg Kbc It
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。
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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。
分光光度的灵敏度
κ越大表明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。 κ>105：超高灵敏； κ=(6～10）×104 ：高灵敏； κ< 2×104 ：不灵敏。 桑德尔(Sandell)灵敏度(灵敏度指数)用S来表示。 S是指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积 光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，其 单位为ug· -2，S与κ及吸光物质摩尔质量M的关 cm 系为：S=M/κ
A （3） bc 0.380 4 1 1 1.110 L mol cm 3 1.0 10 2.0 55.85 a与κ的关系为：κ= a M （M为摩尔质量）
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二、 吸光度的加合性
总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。 或溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度之和。 （组分间没有干扰）
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 条件的选择。 了解分光光度法的某些应用。
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容量分析法 化学分析法 重量分析法



酸碱滴定法 配位滴定法 氧化还原滴定法 沉淀滴定法
I0
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
-Kbc = 10-A T = 10
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2、比例常数K
①吸光系数a 当c 用g· -1表示，b用cm表示时，K用a表示，称为 L 吸光系数，其单位为 L· (g.cm)-1 ，则： = a b c A ②摩尔吸光系数κ 当c用mol· -1表示，b用cm表示时，K用κ表示， L 称为摩尔吸光系数，其单位为L· -1.cm-1。则： mol
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
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15.1 概述
比色法：利用溶液颜色的深浅来测定溶液中有色
物质的浓度
目视比色法 比色法 光电比色法
分光光度法：用分光光度计进行的比色分析的方法
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【例】：有一浓度为1.0g/ml Fe2+的溶液，以邻二氮菲 显色后，在比色皿厚度为 2cm、波长510nm处测得吸光 度为0.380，计算（ 1 ）透光度T；(2)吸光系数a；（3） 摩尔吸光系数κ 。
解（1）T＝10-A＝10-0.380＝0.417 A 0.380 2 1 1 1.9 10 L g cm （2） a 3 bc 2.0 1.0 10
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分光光度计内部光的传播途径
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1. 光源(Light source)：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 ～ 2500 nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180 ～ 375 nm)
2. 单色器(monochromator)：将光源发出的连续光 谱分解为单色光的装置。
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
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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
Io A lg It
A：吸光度
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③、 朗伯-比尔定律
A = lg (I0/It) =Kbc
A— 吸光度(absorbance) b— 介质厚度(length/cm) T－透光度(Transmittance) c— 浓度(concentration) It K— 吸光系数(absorptivity) T=
都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。
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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
γ射线 能量最高，来源于核能级跃迁 高能辐射区 χ射线 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
若溶液对白光中的各种颜色
的光都不吸收呈无色透明。
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3、吸收光谱或吸收曲线
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 1.2 0.8 0.4 400 480 C B A 560 640 720 λnm
λmax
D
A、B、C、D代表不同浓 度下的吸收曲线。
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5.4 显色反应与显色条件的选择
显色反应在分光光度分析中，利用显色反应把待测组
分M 转变为有色化合物MR，然后再进行测定。 使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物 的反应叫显色反应。所用试剂称显色剂。 M(待测物)＋nR(显色剂)＝MRn(有色化合物) 显色反应主要有配位反应和氧化还原反应，其中绝 大多数是配位反应。
一部分透过溶液，一部分被器皿的表面反射。
Ir Ia It
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Io
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入射光 I0
透射光 It
①. 朗伯定律(Lambert’s law)
A=lg(I0 /I t )=Kb
②. 比尔定律(Beer’s law)
A=lg(I0 /It )=Kc
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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。
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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。
红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁
波谱区
微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
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光学光谱区(Spectral region)
远紫外 近紫外 可见
(真空紫外)
近红外 中红外 远红外
10nm~ 200nm
200nm ~400nm
400nm ~ 750nm
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不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 400-450 450-480 480-490 颜色 互补光
紫
蓝 绿蓝
黄绿
黄 橙
490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
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蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
760 nm ~ 2.5 m
2.5 m ~ 5.0 m
5.0 m ~1000 m
中层 电子
分子 转动
肉眼可见
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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、
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黄 橙 红
绿
青 青蓝 蓝
白光
紫
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