第九章吸光光度法
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
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
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
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 。
吸光光度法讲解
吸光光度法讲解吸光光度法是化学分析中常用的一种分析方法，用于测定物质溶液中某种物质的浓度。
其原理是利用物质对特定波长的光吸收的特性，通过测量光的透射或反射来推算出物质的浓度。
吸光光度法的基本原理是比尔定律，即物质溶液对光的吸收与其浓度成正比。
根据比尔定律，当光通过物质溶液时，其强度将减弱，而减弱的程度与物质的浓度成正比。
比尔定律的数学表达式为：A=εlc，其中A表示吸光度，ε表示摩尔吸光系数，l表示光程长度，c表示溶液浓度。
在使用吸光光度法进行分析之前，首先需要选择适当的波长。
每种物质对光的吸收有其特定的波长范围，称为吸收峰。
选择适当的波长可以提高分析的准确性和灵敏度。
吸光光度法的实验步骤通常包括以下几个步骤：1. 准备样品：根据需要测定的物质选择相应的样品，并将其溶解在适当的溶剂中，以得到一个浓度在可测范围内的溶液。
2. 校准仪器：使用一系列已知浓度的标准溶液，通过测量它们的吸光度与浓度之间的关系，建立起一条标准曲线。
这条曲线可以用来根据样品的吸光度推算出其对应的浓度。
3. 测量样品：将校准好的仪器置于样品测量位，并使样品溶液通过光路。
根据仪器的操作方法，控制光源的强度，选择波长，并记录下通过样品溶液的光的吸收强度。
4. 计算浓度：根据标准曲线上对应的吸光度值，利用比尔定律的数学关系，计算出样品的浓度。
需要注意的是，在进行吸光光度法测量时，还需要注意以下几个因素：1. 光程长度：光程长度会直接影响到吸光度的数值。
因此，在进行测量时，要保持光程长度一致，以避免测量结果的误差。
2. 溶剂选择：溶剂选择要适合样品的性质，并且要尽量选择透明度高的溶剂，以减少光的吸收。
同时，还要注意溶剂对标准溶液的影响，以保证测量结果的准确性。
3. 波长选择：选择合适的波长可以提高分析的准确性和灵敏度。
通常情况下，选择物质的吸收峰为测量波长是一个比较好的选择。
4. 仪器校准：在进行样品测量之前，需要对仪器进行校准。
校准的目的是建立起样品吸光度与浓度之间的关系，以便后续计算浓度。
《吸光光度法教案》课件
《吸光光度法教案》PPT课件第一章：引言1.1 吸光光度法的定义1.2 吸光光度法在分析化学中的应用1.3 吸光光度法的原理1.4 吸光光度法的仪器与操作步骤第二章：吸光光度法的原理2.1 光的吸收与发射2.2 朗伯-比尔定律2.3 摩尔吸光系数2.4 吸光度的计算与单位第三章：分光光度计的结构与操作3.1 分光光度计的组成部分3.2 分光光度计的操作步骤3.3 光谱仪的使用与维护3.4 波长的选择与调整第四章：标准曲线的制备与分析4.1 标准曲线的制备方法4.2 标准曲线的绘制与分析4.3 样品浓度的计算与误差分析4.4 实际案例分析：药物含量测定第五章：吸光光度法的应用5.1 环境监测中的应用5.2 生物化学中的应用5.3 食品分析中的应用5.4 临床诊断中的应用第六章：吸光光度法的准确度与精确度6.1 准确度的评估6.2 精确度的评估6.3 干扰因素及其影响6.4 提高吸光光度法准确度的方法第七章：溶液的制备与处理7.1 溶液的配制方法7.2 溶液的浓度与体积的计算7.3 样品的前处理与分离7.4 样品分析中的常见问题与解决方法第八章：光散射与吸光光度法8.1 光散射现象的介绍8.2 光散射对吸光光度法的影响8.3 光散射的测定与分析8.4 光散射在吸光光度法中的应用案例第九章：吸光光度法在药物分析中的应用9.1 药物分析中的重要性9.2 药物的紫外吸收特性9.3 药物含量测定的方法与步骤9.4 实际案例分析：药物制剂中主成分的测定第十章：现代吸光光度法技术进展10.1 光纤吸光光度法10.2 微透析吸光光度法10.3 激光吸光光度法10.4 在线监测与自动化分析技术第十一章：吸光光度法在有机合成中的应用11.1 有机化合物的紫外吸收特性11.2 有机合成中光催化反应的监控11.3 有机物含量的测定与分析11.4 实际案例分析：有机合成产物的纯度测定第十二章：吸光光度法在材料科学中的应用12.1 材料科学中的光吸收现象12.2 吸光光度法在材料合成与表征中的应用12.3 材料性能与吸光性质的关系研究12.4 实际案例分析：纳米材料粒径的测定第十三章：吸光光度法在生命科学中的应用13.1 生物大分子的紫外吸收特性13.2 蛋白质浓度与纯度的测定13.3 核酸的定量分析与监测13.4 实际案例分析：细胞培养中的营养物质监测第十四章：吸光光度法在环境监测中的应用14.1 环境污染物的紫外吸收特性14.2 水质分析与监测14.3 大气污染物分析与监测14.4 实际案例分析：水体中有机物的总量测定第十五章：实验与练习15.1 吸光光度法的基本实验操作15.2 标准曲线与样品分析的实验操作15.3 常见干扰因素的实验探究15.4 综合实验练习：饮料中维生素C含量的测定重点和难点解析重点：1. 吸光光度法的定义、原理及其在分析化学中的应用。
第九章 吸光光度法 (工)
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)。
第九章 吸光光度法1.与化学分析法相比，吸光光度法的主要特点是什么？答：①灵敏度高 ②仪器设备简单，操作简便，快速 ③ 准确度较高 ④ 应用广泛 2.何谓复合光、单色光、可见光和互补色光？白光与复合光有何区别？ 答：⑴复合光指由不同单色光组成的光；单色光指其处于某一波长的光；可见光指人的眼睛所能感觉到的波长范围为400-750 nm 的电磁波；将两种适当颜色的光按照一定的强度比例混合若可形成白光，它们称为互补色光； ⑵ 白光是是一种特殊的复合光，它是将各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成有复合光。
3.简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义，写出其数学表达式。
答：确定前提为：①入射光为平行单色光且垂直照射；② 吸光物质为均匀非散射体系；③吸光质点之间无相互作用；④辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。
其物理意义如下：当一束单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A 与吸光物质的浓度c 及吸收层厚度 b 成正比。
其数学表达式为： Kbc TI I A t===1lglg0 4.摩尔吸收系数κ在光度分析中有什么意义？如何求出κ值？κ值受什么因素的影响？ 答：⑴摩尔吸光系数κ在光度分析中的意义：当吸光物质的浓度为1mol/L 和吸收层厚度为 1cm 时，吸光物质对某波长光的吸光度。
(2)在吸光物质的浓度适宜低时，测其吸光度A ，然后根据bcA=κ计算而求得。
(3) κ值受入射光的波长，吸光物质的性质、溶剂、温度、溶液的组成、仪器灵敏度等因素的影响。
5.何谓吸光度和透射比，两者的关系如何？答：吸光度A 是指入射光强度I 0与透射光强度I t 的比值的对数值。
透射比T 是指透射光强度I t 与入射光强度I 0的比值。
两者的关系如下：TI I A t 1lg lg0== 6.在光度法测定中引起偏离朗伯-比尔定律的主要因素有那些？如何消除这些因素的影响？答：⑴物理因素：①非单色光引起的偏离 ②非平行入射光引起的偏离 ③ 介质不均匀引起的偏离。
⑵化学因素：①溶液浓度过高引起的偏离 ② 化学反应引起的偏离。
消除这些影响的方法：采用性能较好的单色器 采用平行光束进行入射，改造吸光物质使之为均匀非散射体系，在稀溶液进行，控制解离度不变，加入过量的显色剂并保持溶液中游离显色剂的浓度恒定。
7.分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？答：分光光度计的主要部件有：光源、单色器、吸收池、检测系统、信号显示系统。
光源能提供具有足够发射强度、稳定且波长连续变化的复合光。
单色器的作用是从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。
吸收池是用于盛装参比溶液、试样溶液的器皿。
检测系统是利用光电效应把通过吸收池后的透射光变成与照射光强度成正比的光电流，再进行测量。
信号显示系统的作用是检测光电流强度的大小，并以一定的方式显示或记录下来。
8.吸收光谱曲线和标准曲线的实际意义是什么？如何绘制这种曲线？答：吸收光谱曲线是吸光光度法选择测量波长的依椐，它表示物质对不同波长光吸收能力的分布情况。
由于每种物质组成的特性不同决定了一种物质只吸收一定波长的光，所以每种物质的吸收光谱曲线都有一个最大吸收峰，最大吸收峰对应的波长称为最大吸收波长，在最大吸收波长处测量吸光度的灵敏度最高。
在光度分析中，都以最大吸收波长的光进行测量。
吸收光谱曲线的绘法：在选定的测定条件下，配制适当浓度的有色溶液和参比溶液，分别注入吸收池中，让不同波长的单色光依次照射此吸光物质，并测量此物质在每一波长处对光吸收程度的大小（吸光度），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，即可得。
标准曲线是微量分析常用的一种定量分析方法。
在一定的测定条件和浓度范围内，吸光度与溶液之间有线性关系，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，一般可得一条通过坐标原点的直线，即工作曲线。
利用工作曲线进行样品分析时，非常方便。
标准曲线的绘法：首先在一定条件下配置一系列具有不同浓度吸光物质的标准溶液（称标准系列），然后在确定的波长和光程等条件下，分别测量系列溶液的吸光度，绘制吸光度-浓度曲线，即为标准曲线。
9.吸光光度法测定对显色反应有何要求？从哪些方面来考虑显色反应的条件？答：要求：选择性要好、灵敏度要高、对比度要大、有色化合物要稳定、组成要恒定，显色反应的条件要易于控制。
考虑显色反应的条件为：显色剂的用量；溶液的酸度；时间和温度；有机溶剂和表面活性剂；共存离子的干扰及消除。
10.溶液的酸度对显色反应的影响表现在哪些方面？如何选择和确定最适宜的酸度？答：溶液的酸度对显色反应的影响表现在以下几个方面：对被测物质存在状态的影响；对显色剂浓度和颜色的影响；对络合物组成和颜色的影响。
选择和确定最适宜酸度的方法是：固定被测组分.显色剂和其它试剂的浓度，配成一系列酸度不同的显色溶液，测量其吸光度，绘制吸光度—酸度曲线，曲线中吸光度最大且恒定的酸度区间即为显色反应适宜的酸度范围。
11.为了提高测量结果的准确程度，应该从哪些方面选择或控制光度测量的条件？答：1、选择合适的入射波长。
一般为最大吸收波长，如果有干扰时，可选择用灵敏度较低，但能避开干扰的入射波长。
2、控制准确的读数范围。
一般控制在0.15-0.80，为此，可通过控制试样的称量、稀释或浓缩试样、改变吸收池的厚度。
3、、选择适当的参比溶液。
12.为什么示差光度可以提高测定高含量组分的准确度？答：应用差示光度法测定高含量组分时，由于利用稍低于试样溶液的标准溶液作参比，所测试样溶液的吸光度则是标准参比溶液和试样溶液浓度之差的吸光度，即两溶液吸光度之差与两溶液浓度之差成正比：ΔA=κΔC=κ(C x-C s)由于C比ΔC大得多，故测定C的误差就比ΔC的误差小得多。
示差光度可以提高测定高含量组分的准确度的原因，是因为用稍低于试样溶液浓度的标准溶液作参比，调节T%为100%时，相当于把光度计读数标尺进行了扩展。
13.简述用摩尔比法测定络合物络合比的原理。
答：在一定的条件下，假设金属离子M 与络合剂R 发生下列显色反应（略去离子电荷）：M+nR=MR n为了测定络和比n ，可固定金属离子的浓度C M ，改变络和剂的浓度C R ，配置一系列C R /C M 不同的显色溶液。
在络和物的x ma .λ处 ，采用相同的比色皿测量各溶液的吸光度，并对C R /C M 作图。
在显色反应尚未进行完全阶段，此时C R /C M <n ，故吸光度A 随C R 的增加而上升。
在显色反应进行完全时，溶液的吸光度基本保持不变，曲线的转折点E 所对应的C R /C M =n 。
实际上在转折点附近，由于络和物多少有离解，故实测的吸光度要低一些。
14.双光束分光光度计与单光束分光光度计相比有什么不同？有哪些特点？答：它们的不同点有：双光束分光光度计比单光束分光光度计结构复杂，可实现吸收光谱的自动扫描，价格昂贵，用途广泛，光路设计要求严格。
双光束分光光度计具有较高的测量精密度和准确度，而且测量方便快捷，特别适合进行结构分析。
15.有50.00 mL 含Cd 2+5.0 μg 的溶液，用10.0 mL 二苯硫腙-氯仿溶液萃取（萃取率≈100%）后，在波长为518 nm 处，用1㎝比色皿测量得T=44.5%。
求吸收系数a 、摩尔吸收系数κ和桑德尔灵敏度s 各为多少？ 解：依题意可知被萃取后Cd 2+ 的浓度为：L g /100.51010100.5436---⨯=⨯⨯ A=-lgT=-lg0.445=0.351124100.7100.5135.0---⋅⋅⨯=⨯⨯==cm g L bc A a κ=11444100.810869.741.112100.5135.0---⋅⋅⨯≈⨯=⨯⨯cm m ol L 4100.841.112/⨯==κCd M S =1.4×10-3 µg·cm -2 16.钴和镍与某显色剂的络合物有如下数据：λ/nm 510 656 κCo /L×mol -1×cm -1 3.64×104 1.24×103κNi /L×mol -1×cm -1 5.52×1031.75×104将0.376g 土壤试样溶解后配成50.00 mL 溶液，取25.00ml 溶液进行处理，以除去干扰物质，然后加入显色剂，将体积调至50.00 mL.此溶液在510 nm 处吸光度为0.467，在656 nm 处吸光度为0.374，吸收池厚度为1 cm 。
计算钴镍在土壤中的含量（以μg ·g -1表示）。
解：根据题意列出方程组 A 1=κ 1 x bC x +κ1Y bC y A 2=κ2X bC x +κ2Y bC y 已知：A 1=0.476 A 2=0.374 κ1x =3.64×104 κ2X =1.24×103κ1Y =5.52×103 κ2Y =1.75×104 解得 C x =0.96×10-5 mol ·L -1 C y =2.07×10-5 mol ·L -1 M x =[C x ×0.05×2×58.9332]/0.376=152μg ·g-1 M y =[C y ×0.05×2×58.6934]/0.376=323μg ·g-117．某钢样含镍为0.12﹪，用丁二肟显色，κ=1.3×104 L ·mol -1·cm -1.若钢样溶解显色以后，其溶液体积为100.0 mL ，在λ=470 nm 处用1cm 的吸收池测量，希望测量误差最小，应称取试样多少克？解。
要使测量误差最小，则T=e -1=0.368 lnT=-1 c=kb434.0- ×lnT=3.34×10-5 mol/L 应采取的质量m=0012.06934.581.01034.35⨯⨯⨯-=0.16g答：应采取的质量试样为0.16g18．用硅钼蓝分光广度法测定硅的含量。
用下列数据绘制标准曲线： 硅标准溶液的浓度/mg ·mL -1 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 吸光度（A ）0.210 0.421 0.630 0.839 1.01测定试样时称取钢样0.500 g ，溶解后转入50 mL 容量瓶中，与标准曲线相同的条件下测得吸光度A=0.522，。
求试样中硅的质量分数。
解：根据题意得Ac(mg/ml)由图得ab=4.200 硅的质量百分数 %100%⨯=MmSi %24.1%100500.01050200.4522.0%1003=⨯⨯⨯=⨯⨯=-sm V b A κ 答：试样中硅的质量百分数为1.24%。