第十章 吸光光度法

A 吸收池厚度
答案： B
12:21
B 入射光波长
C 有色物质溶液的浓度 D 入射光的强度
38
(5)某有色物质溶液，遵守比尔定律，当其浓度为c 时，用1.00cm 比色皿测得其透光度为 T，当浓度减小为 0.50c 时，在同样条件 下测定，其透光率应为（ ）
Biblioteka BaiduA T 2 B 2T C T 1/2 D T / 2
c. 应用广泛
几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以 直接或间接地用分光光度法进行测定。不仅用于测 定微量组分，也能用于高含量组分的测定、络合物 组成、化学平衡等的研究。 d. 仪器简单、操作方便、快速 近年来，由于新的、灵敏度高、选择性好的显色 剂和掩蔽剂的不断出现，以及化学计量学方法的应 用，常常可以不经分离就能直接进行分光光度测定。
Ax εbcx
两式相比得：
As bcs
As εbcs Ax εbc x
Ax cx cs As
27
则得 12:21
A Ax
0 b．标准曲线法
cx
c
借助分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，将吸光 度对浓度作图，绘制标准曲线，然后根据被测试液的吸光度，
从标准曲线上查得被测物质的浓度或含量。
It T 吸光度: 为透光度倒数的对数， I0
用A表示:
即
I0 1 A lg lg T It
12:21
18
二.朗伯—比耳定律
朗伯(Lambert) 于1760年阐明了光的吸收程度和吸收层
厚度的关系。A∝b
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度
之间也具有类似的关系。A∝c
样品室放臵各种类型的吸收池（ 比色皿）和相应的池架附件。吸收
池主要有石英池和玻璃池两种。在
紫外区须采用石英池，可见区一般 用玻璃池。
4. 检测器
利用光电效应将透过吸收池的光 信号变成可测的电信号，常用的有 光电池、光电管或光电倍增管。
12:21
35
5. 结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机 进行仪器自动控制和结果处理
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。
12:21 22
（ 4 ） εmax 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。 ε>105：超高灵敏； ε=(6～10）×104：高灵敏； ε<2×104：不灵敏。 （5）ε在数值上等于浓度为1mol L-1、液层厚度为1cm时
12:21 21
摩尔吸光系数ε的讨论
（ 1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，可作
为定性鉴定的参数；
（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，ε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ε值是不同的。在最大吸
收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了该吸
第十章
吸光光度法
基于物质对光的选择性吸收而建立的分 析方法称为吸光光度法，包括比色法、可见 分光光度法、紫外分光光度法及红外光谱法 等。本章重点讨论可见光区的吸光光度法。
12:21
1
有些物质的溶液是有色的，例如KMnO4水溶液 呈紫红色，K2Cr2O7水溶液呈橙色。
许多物质的溶液本身是无色或浅色的，但它们
1．方法原理 吸光光度法是借助分光光度计测定溶液的吸光度 ，根据朗伯－比耳定律确定物质溶液的浓度的方法。 常用的测定方法有比较法和标准曲线法。
12:21
26
2. 测定方法 a. 比较法 比较法是先配制与被测试液浓度cx相近的标准溶液cs， 在相同条件下显色后，测其相应的吸光度，分别为As和Ax， 根据朗伯—比耳定律：
当测试样品较多时，利用标准曲线法比较方便，而且误差 较小。 12:21
28
（三）仪器
可见分光光度计
12:21
29
仪器
紫外-可见分光光度计
12:21
30
1、基本组成
光源 单色器 样品室 检测器 显示
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有 足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光区：钨灯作为 光源，其辐射波长范围 在320～2500 nm。 紫外区：氢、氘灯。 发射 185 ～ 400 nm 的连 续光谱。
12:21 31
2.单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出
一任波长单色光的光学系统。
棱镜：玻璃350～3200 nm，石英185～4000 nm。
光栅：波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使
用方便。
12:21
32
单色器
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
800
λ1
白光
600
500
λ2
12:21
14
3、特点
a. 灵敏度高 常用于测定质量分数为10-2 ~ 10-5 的微量组分， 甚至可测定低至质量分数为10-6~10-8的痕量组分。 通常所测试的浓度下限达10-5~10-6mol· L-1。 b. 准确度高
一般目视比色法的相对误差为 5%~10%，分 光光度法为2%~5%。
12:21 15
12:21
7
由不同波长的光组成的光称为复合光。 单色光其实只是一种理想的“单色”，实际上常 含有少量其他波长的色光。各种单色光之间并无严格 的界限。 例如黄色与绿色之间就有各种不同色调的黄绿色 。不仅七种单色光可以混合成白光，两种适当颜色的 单色光按一定强度比例混合也可得到白光。这两种单 色光称为互补色。

12:21 37
(3)下列表述不正确的是( )

A 吸收光谱曲线表明了吸光度随波长的变化关系


B 吸收光谱曲线中最大吸收处的波长为最大吸收波长
C 吸收光谱曲线以波长为纵坐标,以吸光度为横坐标 D 吸收光谱曲线表明了吸光物质的吸收特性 答案： C (4)影响有色物质摩尔吸收系数的因素是( )
振动能级
碳化硅热棒
碳化硅热棒
2.5～5μm 5～1000μm 0.1～100cm 1～1000m 电子自旋 核自旋 转动能级
碳化硅热棒 电磁波发生器
可见光是指眼睛能够感觉到的那一小段光，是电 磁波中一个很小的波段（400 ~ 750nm）。 日常所见的日光、白炽光，都是由红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫七种不同波长的光所组成的复合光。
收程度确定物质含量，则称为分光光度法。
12:21
3


第一节 概述 一、吸光光度法的特点 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：波长、频率、光速c等参数来描述：
=c
在真空介质中光速为2.9979×108m· s-1，约等于
3×108 m· s-1
光的折射、衍射、偏振和干涉等现象。
12:21
20
应用朗伯－比耳定律时应注意： （1）朗伯-比耳定律不仅适用于有色溶液，也可适用于其
他均匀非散射的吸光物质（包括液体、气体和固体）；
（ 2 ）该定律应用于单色光，既适用于可见光，也适用于 红外光和紫外光，是各类吸光光度法的定量依据； （ 3 ）吸光度具有加和性，是指溶液的总吸光度等于各吸 光物质的吸光度之和。 根据这一规律，可以进行多组分的测定及某些化学反应 平衡常数的测定。
二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：
12:21
19
I0 1 A lg =lg bc T It
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· L- １ ； ε：摩尔吸光系数，单位L· mol-１· cm-１；
12:21
16
二、光吸收的基本定律 1、朗伯—比尔定律
设入射光强度为I0，吸
收光强度为Ia，透射光强度
为 It，反射光强度为Ir，则：
I0 = Ia + It + Ir
由于反射光强度基本相同，其影响可相互抵消，
上式可简化为：I0 = Ia + It
12:21 17
透光度：透过光的强度It与入射光强度I0之比，用T表示： 即
吸收某些波长的光而让未被吸收的光透射过，即溶
液呈现透射光的颜色，亦即呈现的是它吸收光的互
补光的颜色。
例如， KMnO4 溶液选择吸收了白光中的绿色光
，与绿色光互补的紫色光因未被吸收而透过溶液，
所以KMnO4溶液呈现紫色。
12:21 11
当依次将各种波长的单色光通过某一有色溶液，测量每一 波长下有色溶液对该波长光的吸收程度（吸光度A），然后以波 长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条曲线，称为
答案： C
(6)紫外可见分光光度计在可见区测量时所用光源是（ A 氢灯 B 钨灯 C 空心阴极灯 D 红外灯 答案： B
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
400
12:21
33
光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度
等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。 原理： 利用光通过光栅时, 发生衍射和干涉现 象而分光.
平面透 射光栅 透 镜
光屏
M1
M2
光栅衍射示意图
12:21
出 射 狭 缝
34
3. 样品室
如果待测试液的颜色介于某相邻两标准溶液之间，则待测
试样的含量可取两标准溶液含量的平均值。
12:21 24
方法的特点：
a. 利用自然光，无需
特殊仪器; b. 比较的是吸收光的 互补色光; c. 目测，方法简便， 灵敏度高; d. 准确度低（一般为
半定量）;
e. 不可分辨多组分。
12:21 25
（二）吸光光度法
该溶液在某一波长下的吸光度。
12:21
23

三、比色法和吸光光度法及其仪器
（一）目视比色法
目视比色法是一种用眼睛辨别颜色深浅，以确定待测组分 含量的方法。 一般采用标准系列法。即在一套等体积的比色管中配制一 系列浓度不同的标准溶液，并按同样的方法配制待测溶液，待 显色反应达平衡后，从管口垂直向下观察，比较待测溶液与标 准系列中哪一个标准溶液颜色相同，便表明二者浓度相等。
该溶液的吸
收曲线。右 图为 K2Cr2O7和 KMnO4溶液
的吸收曲线。
12:21
12
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）不同浓度的KMnO4溶液的光吸收曲线形状
相似，其最大吸收波长不变；
不同物质吸收曲线的形状和最大吸收波长均不相
与某些试剂发生反后生成有色物质 ，例如 Fe3+ 与 SCN-生成血红色配合物； Fe2+与邻二氮菲生成红色 络合物。
12:21
2

有色物质溶液颜色的深浅与其浓度有关，浓度
愈大，颜色愈深。

如果通过与标准色阶比较颜色深浅的方法确定
溶液中有色物质的含量，则称为目视比色法；

如果使用分光光度计，利用溶液对单色光的吸
12:21 8
12:21
9
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
物质的颜色是物质对不同波长光的吸收特性表
现在人视觉上所产生的反映。一种物质呈现何种颜
色，是与入射光的组成和物质本身的结构有关。溶
液呈现不同的颜色是由溶液中的质点（离子或分子 ）对不同波长的光具有选择性吸收而引起的。
12:21
10
当白光通过某一有色溶液时，该溶液会选择性地
12:21
36
练习题
(1)人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是( ) A 400~780nm B 200~320nm C 200~780nm D 200~1000nm 答案： A

(2)符合比尔定律的一有色溶液，当其浓度增大时， 最大吸收波长和吸光度分别是( ) A 不变，增加 B 不变，减少 C 增加，不变 D 减少，不变 答案： A
0.75~2.5μm
跃迁类型 内层电子能级
辐射源 Χ射线管 氢、氘、氙灯
分析方法 Χ射线光谱法 真空紫外光度法 紫外光度法 比色及可见光度 法 近红外光度法 中红外光度法 远红外光度法 微波光谱法 核磁共振光谱法
6
价电子或成键 电子能级
氢、氘、氙灯 钨灯
近红外光
中红外光 远红外光 微波 射频
12:21
12:21
4
光的粒子性：(能量来描述) 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)
光电效应、光的吸收和发射等。
12:21
5
电磁波谱及各谱区相应分析方法
光谱名称 Χ射线 远紫外光 近紫外光 可见光 波长范围 0.1～10nm 10～200nm 200～400nm 400～750nm
同。
光吸收曲线与物质特性有关，故据此可作为物质
定性分析的依据。
12:21 13
（ 3 ）同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处 吸光度随溶液的浓度的增加而增大。这个特性可作 为物质定量分析的依据。在测定时，只有在 λmax 处 测定吸光度，其灵敏度最高。 因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测量波长 的依据。