第10章吸光光度法

1、第十章 吸光光度法10.1 概述 基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立的分析方法，稱為吸光光度法，包括比色法、可見紫外分光光度法及紅外光譜法 等。 紅外吸收光譜紅外吸收光譜：分子振動(dòng)光譜，吸收光波長范：分子振動(dòng)光譜，吸收光波長范圍圍2.5 1000 m ,主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。 紫外吸收光譜紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范：電子躍遷光譜，吸收光波長范圍圍200 400 nm（近紫外區(qū)）（近紫外區(qū)） ，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。量分析?？梢娢展庾V可見吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波：電子躍遷光譜，吸收光波長范圍長范圍400 750 nm

2、，主要用于有色物質(zhì)，主要用于有色物質(zhì)的定量分析的定量分析。10.1.1 比色分析法和分光光度法的特點(diǎn)和適用范圍比色分析法和分光光度法的特點(diǎn)和適用范圍1.靈敏度高；測定濃度的下限一般為10-5 10-6mol/L2.準(zhǔn)確度較高；比色分析法的相對誤差為 5%10%， 分光光度法為2%5%3.快速簡便，應(yīng)用廣泛；10.1.2 光的基本性質(zhì)光是一種電磁波，具有波動(dòng)性和粒子性。400nm760nm可見光區(qū)域紫外區(qū)紅外區(qū)在可見光區(qū)域各種光的波長范圍：紅光 650760nm 橙光 600650nm黃光 580600nm 黃綠光 560580nm綠光 500560nm 藍(lán)綠光 480500nm藍(lán)光 45048

3、0nm 紫光 400450nm 光的波動(dòng)性和微粒性光的波動(dòng)性和微粒性-110scm 103 - Hz- nm- 光光速速，真真空空中中頻頻率率，為為單單位位以以波波長長，在在紫紫外外可可見見區(qū)區(qū)cc sJ106.625-Plank- J- 34- 常常數(shù)數(shù)，光光子子的的能能量量，hEchhE 10.1.3 光的選擇吸收與溶液顏色光的選擇吸收與溶液顏色1.光的互補(bǔ)色紅橙黃綠青青藍(lán)藍(lán)紫白光 單色光與復(fù)合光單色光與復(fù)合光單色光：具有同一波長的光復(fù)合光：不同波長組成的光 可見光的波長大約在400760nm之間，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按一定比例混合而成，各種光具有一定的波長范圍。 互補(bǔ)色

4、光互補(bǔ)色光 如果把適當(dāng)顏色的兩種色光按一定強(qiáng)度比例混合，可以組成白光，這兩種色光稱為互補(bǔ)色光。2.物質(zhì)對光的選擇吸收與物質(zhì)顏色物質(zhì)對光的選擇吸收與物質(zhì)顏色 當(dāng)一束白光通過溶液時(shí)，溶液能夠選擇性地吸收白光中的某一種波長的光，而讓其余波長的光透過，我們看到的溶液顏色是吸收光的互補(bǔ)色。 例如：CuSO4溶液呈蘭色，是由于該溶液選擇性的吸收了白光中的黃色光。又例：KMnO4溶液呈紫色，是由于溶液選擇性的吸收了白光中的綠光。物質(zhì)顏色和吸收顏色的關(guān)系物質(zhì)顏色和吸收顏色的關(guān)系物質(zhì)顏色吸收光顏色波長范圍/nm黃綠紫400450黃藍(lán)450480橙綠藍(lán)480490紅藍(lán)綠490500紫紅綠500560紫黃綠5605

5、80藍(lán)黃580600綠藍(lán)橙600650藍(lán)綠紅650750例、某溶液在陽光（白光）下呈蘭色，在鈉光（黃光）下呈（ ） A、黃色 B、蘭色 C、無色 D、黑色 10.2 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理10.2.1 光吸收定律 當(dāng)一束平行的單色光通過某一溶液時(shí)，由于溶液對光的吸收，透過光的強(qiáng)度必小于入射光的強(qiáng)度，單色光通過溶液被吸收的程度稱為吸光度，用“A”表示。實(shí)驗(yàn)證明： abcIITAt0lg1lg式中 ：T 透光率, I0 入射光強(qiáng)度；It透過光強(qiáng)度；a吸光系數(shù)；b液層厚度；c溶液濃度； 如果濃度c單位為 mol/L，液層厚度b單位為 cm,吸光系數(shù)a用表示，稱為摩爾吸光系數(shù)，單位為11

6、cmmolLabcIITAt0lg1lg稱為光吸收定律，又叫朗伯比耳定律。摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；（2）不隨濃度）不隨濃度c和光程長度和光程長度b的改變而改變。在溫度的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時(shí)，和波長等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；）可作為定性鑒定的參數(shù)；（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的值是不同的。值是不同的。在最大吸收波長在最大吸收波長max處的摩爾

7、吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示。表示。max表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度（5） max越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。 105：超高靈敏；：超高靈敏； =(610）104 ：高靈敏；：高靈敏； =(26）104 ：中等靈敏；：中等靈敏； 2104：不靈敏。：不靈敏。（6）在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在

8、某一波長下的吸光度。時(shí)該溶液在某一波長下的吸光度。例：某溶液遵循光吸收定律，當(dāng)濃度為C時(shí) 透光率為T，當(dāng)濃度為2C，液層厚度不變時(shí)，透 光率為（ ）A、2T B、T C、 D、T2T例：一束單色光通過厚度為1cm的有色溶液 后，強(qiáng)度減弱20%，當(dāng)它通過厚度為5cm的相同 溶液時(shí)，強(qiáng)度將減弱（ ） A、42% B、 58% C、67% D、78%例、例、已知Fe2的濃度為560ug/l的溶液，顯色后在2.00cm的比色皿中測得吸光度為0.2，則有色化合物的摩爾吸光系數(shù)為_ Lmol1cm1.（已知Fe的式量為55.85 ）例、某有色溶液在2.00cm 吸收池中，測得百分透光率T%=50 ,若改用

9、（1）1cm（2）3cm厚的吸收池時(shí)，其T%和A各為多少？71，0.1535，0.46 10.吸收光譜曲線吸收光譜曲線同一溶液對不同波長的光，其吸光度不同，將不同波長的光通過某一固定溶液，測得每一波長下的吸光度，如果以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，所得曲線叫吸收光譜曲線。由圖可知，（）不同濃度的KMnO4溶液，其最大吸收波長相同，為nm. 即對綠光產(chǎn)生最大程度的吸收。（）同一物質(zhì)，吸收光譜曲線形狀類似。例、下列表述不正確的是（ ）A、吸收光譜曲線表明了吸光度隨波長的變化；B、吸收光譜以波長為縱坐標(biāo)，吸光度為橫坐標(biāo)；C、吸收光譜曲線中，最大吸收處的波長為最大吸收波長；D、吸收光譜曲線表明了吸光物

10、質(zhì)的光吸收特性。某一物質(zhì)的最大吸收波長是吸光光度分析中選擇某一物質(zhì)的最大吸收波長是吸光光度分析中選擇入射光的依據(jù)。入射光的依據(jù)。10.顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇有些物質(zhì)本身具有明顯的顏色，如KMnO4，可以直接進(jìn)行比色分析。但大多數(shù)物質(zhì)本身無顏色或顏色淺，進(jìn)行吸光光度分析時(shí)，須加入一種顯色劑，將被測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一種有色物質(zhì)，這個(gè)反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。10.顯色反應(yīng)的要求.靈敏度要高， .選擇性要好，.有色化合物組成固定，、有色化合物穩(wěn)定性高10.顯色反應(yīng)的條件.顯色劑用量；.溶液酸度；.溫度；.時(shí)間.溶劑.顯色劑的適宜用量是通過實(shí)驗(yàn)測定的；.綜合考慮酸度對金屬離子，顯色劑的濃度及

11、顏色，對配合物組成和穩(wěn)定性的影響；.顯色反應(yīng)有快有慢，適宜的顯色時(shí)間和有色溶液的穩(wěn)定程度必須通過實(shí)驗(yàn)來測定；.溫度影響有色化合物對光的吸收，表樣和試樣的顯色溫度應(yīng)保持一致；10.分光光度計(jì)光源單色器吸收池檢測器顯示記錄系統(tǒng)1.光源：通常用低壓鎢絲燈，或氫燈、氘燈；2.單色器：在光電比色計(jì)中常用濾光片濾光片，在分光光度計(jì)中用棱鏡或光柵棱鏡或光柵。3. 吸收池：又稱為比色皿，石英玻璃制成，規(guī)格有0.5、1、2、3、5cm等。單色器單色器 濾光片濾光片:由由有色玻璃片有色玻璃片制成，只允許和它顏色相同制成，只允許和它顏色相同的光通過，得到的是近似的單色光。的光通過，得到的是近似的單色光。 棱鏡棱鏡:

12、用用光學(xué)玻璃或石英光學(xué)玻璃或石英制成，光通過棱鏡發(fā)生折制成，光通過棱鏡發(fā)生折射而色散。射而色散。 光柵光柵:光通過光通過光柵光柵發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光而分光。 例：用光度比色計(jì)測量CuSO4溶液的吸光度，應(yīng) 選用_顏色的濾光片，該溶液能最大程度的 吸收_c_顏色的光。 A、蘭 蘭 B、綠 黃 C、黃 黃 D、黃 蘭 選擇濾光片的原則：濾光片的顏色應(yīng)與有色選擇濾光片的原則：濾光片的顏色應(yīng)與有色溶液的顏色互補(bǔ)。溶液的顏色互補(bǔ)。4. 檢測器： 利用光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 的一種裝置。通常用硒光電池。5. 檢流計(jì)：常用光點(diǎn)反射式微電計(jì)，其標(biāo)尺上有 兩種刻度，一是等分的百分透光

13、度，另一種是 不等分的吸光度。雙光束紫外分光光度計(jì)雙光束紫外分光光度計(jì)10.5 測定條件的選擇測定條件的選擇1、選擇適當(dāng)波長的入射光 為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較高的靈敏度，一般選擇最大吸收波長的的入射光。例如KMnO4溶液，應(yīng)選用波長為525nm的綠光為入射光。2、控制合適的吸光度范圍 在吸光度為0.20.8時(shí)，測定的準(zhǔn)確度較高。例：為提高光度分析靈敏度的方法有（ d ）A、增加顯色劑用量 B、增加被測溶液用量C、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤?D、選擇合適的入射光 例：光度法測定某試液時(shí)，若A0.8,為提高 其讀數(shù)的準(zhǔn)確度，應(yīng)采取的最簡便的措施是：c A、減小入射光波長 B、稀釋被測液 C、改換厚度較小的比色皿

14、D、改換厚度較大的比色皿3、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海?）當(dāng)試樣溶液、顯色劑和其它試劑均無色時(shí)，純?nèi)軇ㄕ麴s水）做參比溶液（溶劑空白).（）如果顯色劑無色，而試樣溶液中其它離子有色時(shí)，應(yīng)選用不加顯色劑的試樣溶液為參比溶液（試液空白）。（）當(dāng)試劑、顯色劑有色，而待測試液無色時(shí)，則采用不加待測試液，按操作步驟加入顯色劑和試液配置成參比溶液。（試劑空白）10.6 吸光光度法應(yīng)用吸光光度法應(yīng)用1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法0.20.80.40.6A 0 1 2 3 4 5C/mgL-1分光光度法第十章第十章 吸光光度法思考題吸光光度法思考題1朗伯朗伯-比耳定律的物理意義是什么？寫出其數(shù)學(xué)比耳定律的物理意義是什么？寫出其數(shù)學(xué)

15、表達(dá)式。表達(dá)式。2摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的物理意義是什么？其大小與哪的物理意義是什么？其大小與哪些因素有關(guān)？些因素有關(guān)？在分析化學(xué)中有何意義？在分析化學(xué)中有何意義？3什么是吸收曲線？什么是標(biāo)準(zhǔn)曲線？它們有何什么是吸收曲線？什么是標(biāo)準(zhǔn)曲線？它們有何實(shí)際意義？實(shí)際意義？4顯色反應(yīng)如何選擇？顯色反應(yīng)如何選擇？5吸光度測量條件如何選擇？吸光度測量條件如何選擇？6光度分析法中，參比溶液應(yīng)如何選擇？光度分析法中，參比溶液應(yīng)如何選擇？1.答：當(dāng)一束平行的單色光通過液層厚度為答：當(dāng)一束平行的單色光通過液層厚度為b的的有色溶液時(shí)，溶液的吸光度有色溶液時(shí)，溶液的吸光度A與液層的厚度與液層的厚度b和和溶液的濃度溶

16、液的濃度c成正比。即成正比。即A= lg(I0 / I) = bc2.答：摩爾吸光系數(shù)答：摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于在數(shù)值上等于1molL-1吸吸光物質(zhì)在光物質(zhì)在1cm光程中的吸光度。它是吸光物質(zhì)光程中的吸光度。它是吸光物質(zhì)在特定波長下的一個(gè)特征常數(shù)。其單位為在特定波長下的一個(gè)特征常數(shù)。其單位為L mol-1 cm-1。由于。由于值與入射光波長有關(guān)，值與入射光波長有關(guān)，故表示故表示時(shí)，應(yīng)注明所用入射光波長。在分析化時(shí)，應(yīng)注明所用入射光波長。在分析化學(xué)中，學(xué)中，值的大小反應(yīng)了：（值的大小反應(yīng)了：（1）吸光物質(zhì)對某）吸光物質(zhì)對某一特定波長光吸光能力大小的量度。一特定波長光吸光能力大小的量度。值越大，

17、值越大，該吸光物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)。（該吸光物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)。（2）衡量光度分）衡量光度分析方法靈敏度的重要指標(biāo)，析方法靈敏度的重要指標(biāo)，值越大，方法的靈值越大，方法的靈敏度越高。敏度越高。3.答：以入射光波長作橫坐標(biāo)，用分光光度計(jì)測量答：以入射光波長作橫坐標(biāo)，用分光光度計(jì)測量每一波長下物質(zhì)對光的吸光度作縱坐標(biāo)所繪制的曲每一波長下物質(zhì)對光的吸光度作縱坐標(biāo)所繪制的曲線，稱為吸收曲線。其作用是：選擇入射光波長，線，稱為吸收曲線。其作用是：選擇入射光波長，在此波長下測量吸光度，則分析的靈敏度最高。因在此波長下測量吸光度，則分析的靈敏度最高。因此，吸收曲線是吸光光度法中選擇測定波長的重要此，吸收曲線是

18、吸光光度法中選擇測定波長的重要依據(jù)。依據(jù)。在某特定波長下，用分光光度計(jì)測量一系列不同濃在某特定波長下，用分光光度計(jì)測量一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，然后以濃度為橫坐標(biāo)，對度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，然后以濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度值為縱坐標(biāo)所繪制的曲線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲應(yīng)的吸光度值為縱坐標(biāo)所繪制的曲線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線（亦稱工作曲線）。它是作為待測物質(zhì)定量分析線（亦稱工作曲線）。它是作為待測物質(zhì)定量分析的依據(jù)。如果在相同條件下測得待測試液的吸光度的依據(jù)。如果在相同條件下測得待測試液的吸光度值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可查得待測試液的濃度，這就值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可查得待測試液的濃度，這就是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。4

19、.答：顯色反應(yīng)的選擇原則是：（答：顯色反應(yīng)的選擇原則是：（1）選擇生成的）選擇生成的有色物質(zhì)（有色物質(zhì)（MR）的）的較大的顯色反應(yīng)；（較大的顯色反應(yīng)；（2）顯色）顯色劑（劑（R）在測定波長處無吸收）在測定波長處無吸收 ，即，即盡可能?。槐M可能??；（3）反應(yīng)生成的有色物質(zhì)（）反應(yīng)生成的有色物質(zhì)（MR）的組成要恒定，）的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。5.答：吸光度測量條件包括三個(gè)主要方面：答：吸光度測量條件包括三個(gè)主要方面： （1）入射光波長的選擇：）入射光波長的選擇： 入射光的波長應(yīng)根入射光的波長應(yīng)根據(jù)吸收曲線選擇據(jù)吸收曲線選擇max為宜。因在此波長處為宜。因在此波長處值最值最大，使測

20、定具有較高的靈敏度。大，使測定具有較高的靈敏度。 （2）參比溶液的選擇：）參比溶液的選擇： 在吸光度的測量中，在吸光度的測量中，由于比色皿的反射以及溶劑、試劑等對光的吸收，由于比色皿的反射以及溶劑、試劑等對光的吸收，使得使得測得的吸光度值不能真實(shí)地反映待測物質(zhì)對光的吸測得的吸光度值不能真實(shí)地反映待測物質(zhì)對光的吸收收 ，也就不能真實(shí)地反映待測物質(zhì)的濃度。為了校，也就不能真實(shí)地反映待測物質(zhì)的濃度。為了校正上述影響需要正確選擇參比溶液。通過調(diào)節(jié)儀器正上述影響需要正確選擇參比溶液。通過調(diào)節(jié)儀器使參比溶液的吸光度為零（使參比溶液的吸光度為零（A= 0）,或透光度或透光度T= 100% 。借此消除上述影響。借此消除上述影響。 （3）吸光度讀數(shù)范圍的選擇）吸光度讀數(shù)范圍的選擇 吸光度值太大或太吸光度值太大或太小時(shí)，讀數(shù)波動(dòng)所引起的吸光度讀數(shù)誤差較大，為小時(shí)，讀數(shù)波動(dòng)所引起的吸光度讀數(shù)誤差較大，為了減小讀數(shù)誤差，應(yīng)使測量的吸光度值控制在了減小讀數(shù)誤差，應(yīng)使測量的吸光