第八章分光光度法

1.电磁波谱

紫光

波长：400~450nm

红光

650~750nm

一、光的基本性质

吸光光度法（分光光度法）：根据物质对光的选择性吸收来进行测定的一种方法

可见光

教材：199页，表8-1

光学光谱区

（真空紫外）

远红外

中红外近红外可见近紫外远紫外

10nm~200nm

200nm ~380nm 380nm ~780nm 780 nm ~2.5 µm 2.5 µm ~50 µm 50 µm ~300 µm

2. 光的波粒二象性

波动性：

λ=

νC 粒子性：E

波粒二象性：λ

C E=h ν=h

结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越

长(频率越低)，光量子的能量越低。单色光：具有相同能量(相同波长)的光。混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在

一起，例如白光。

h 为普朗克常数：6.63×10-34J.s

二、物质对光的选择性吸收1.物质对光的选择性吸收

青（蓝绿）

红

橙

黄绿绿蓝

蓝

紫

物质的分子具有一系列不连续的特征能级，通常分子处于能量最低的基态，吸收了一定入射光的能量后产生能级跃迁，进入能量较高的激发态，当入射光的能量与物质分子的某一

能级差恰好相等时，才有可能发生能级跃迁

（1）

（2）

基态

第一激发态

第一激发态

λ

C E=h ν=h

λ/nm:650~700

λ/nm:400~450

λmax 440nm

540nm

A

λnm

K 2Cr 2O 7

KMnO 4

K 2Cr 2O 7和KMnO 4的吸收曲线

定量分析基础

定性分析基础

c

增大

2．吸收曲线

三、吸光光度法的特点

1.灵敏度高（0.01克黄金/吨矿石）

2.操作简便，测定速度快

3.应用广泛，几乎可测所有无机离子，广泛应用于冶金，环境，生物，医学等领域

吸收光谱峰的位置（λmax ）

定性

峰的高矮（吸收程度的大小）定量

I a =I 0 -I

一、朗伯-比尔定律

I o

I

b

S

dx I a

当一束平行单色光垂直照到某均匀溶液时，假设：

液层厚度b ，截面积为s ，溶液浓度为c ，入射光强度为I 0，该溶液吸收光的强度为I a ，透过光的强度为I

将b 切割为dx ，薄层中所含吸光质点数为dN ，入射光强度为I b ，穿过薄层后光的强度减弱了dI b

-dI b = K 1I b dN dN = 6.02×1023cSdx -dI b = K 16.02×1023S cI b dx 令:K 2= 6.02×1023K 1S ∴-dI b = K 2I b cdx ，cdx K I dI 2b b =−

∫∫=−b

I I b b cdx K I dI

20

cb K I I

20

ln

=−Kcb I I

=−∴0

lg

303

.22K K =

令：液层厚度b ，截面积S ，吸光物质浓度c ，薄层中所含吸光质点数为dN

I 0

dx b

I

I b

I t

根据光的量子理论：透光率或透射比T (0~1, 0~100%)定义透光率：

I I T =

定义吸光度：

有意义的取值范围为∞-0

Kbc

I I T A =−=−=0

lg

lg 透过光强度入射光的强度

朗伯-比尔定律

的数学表达式

Kcb I I

=−0

lg

I I

I I A 0

0lg lg =−=朗伯-比尔定律朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础，是用光度法进行定量测定的依据

朗伯-比耳定律的物理意义：当一束平行单色光垂直通过某均匀溶液时，溶液的吸光度A 与液层厚度b 及吸光物质的浓度c 成正比：A= Kbc

单色平行光均匀溶液

注意：

A=-lg

= Kcb

I I 0

吸光度与光程的关系A = K b c

0.10

b

0.20

2b

0.00

光源

检测器显示器

参比

吸光度与浓度的关系A = Kb c

0.10

c

0.20

2c

0.00

光源

检测器显示器

参比

二、光度法的灵敏度

1．吸光系数a （吸收系数）

当液层厚度b 以cm ，吸光物质的浓度c 以g/L 为单位时，朗伯-比尔定律表示为

A = abc

a 称为吸光系数，单位为L/(g ⋅cm)

在朗伯-比尔定律A = Kbc 中，系数K 在一定条件下是常数，表明用光度法进行测定的灵敏度

K

λT

吸光物质性质

K=

cb

A 2.摩尔吸光系数ε

c mol/L b cm ε

L/(mol.cm)

A= bc

εε

吸光物质的灵敏度

吸光物质对光的吸收能力ε=

cb

A 当液层厚度b 以cm ，吸光物质浓度c 以mol/L 为单位时，朗伯-比尔定律表示为二乙基胺二硫代甲酸钠（铜试剂，DDTC ）双硫腙

ε436=12800 L/(mol.cm)Cu

Cu

ε495=158000 L/(mol.cm)

<

ε

λ

T

吸光物质性质

λmax

εmax

A= -lgT = -lg0.603 = 0.220

c=140×10-6112.4=1.25 ×10-6mol/L

ε=

bc

A =

2 ×1.25 ×10-6

0.220= 8.8×104 L/(mol.cm)

例1 （203页，8-1），利用双硫腙光度法测Cd 2+,已

知Cd 2+的质量浓度为140µg/L,比色皿厚度为2cm,在520nm 处测得透光率为0.603，求吸光度A 及摩尔吸光系数ε（M cd =112.4g/mol)解：A= εbc

ε=

bc A A= εbc c mol/L

b

cm

mol/1000cm 3

bc/1000

mol/cm 2bcM ×1061000

S(µg/cm 2)

∴S=bcM ×103

将代入得bc=

ε

A

S=

ε

A

M ×103µg/cm 2

3.桑德尔灵敏度S

A=0.001时(检测极限)，单位截面积光程内所能检出吸光物质的最低含量µg/cm 2bc →单位截面积光程所能检出吸光物质的最低含量