吸光度absorbance

1、吸光度吸光度是物理學(xué)和化學(xué)的一個(gè)名詞。中文名 吸光度 外文名 absorbance 影響因素 溶劑、濃度、溫度等等 數(shù)學(xué)表達(dá)式 A=abc1定義吸光度（absorbance）：是指光線通過溶液或某一物質(zhì)前的入射光強(qiáng)度與該光線通過溶液或物質(zhì)后的透射光強(qiáng)度比值的以10為底的對數(shù)（即lg(I0/I1)），其中I0為入射光強(qiáng)，I1為透射光強(qiáng)，影響它的因素有溶劑、濃度、溫度等等。2原理相關(guān)吸光系數(shù)與入射光的波長以及被光通過的物質(zhì)有關(guān)，只要光的波長被固定下來，同一種物質(zhì)，吸光系數(shù)就不變。當(dāng)一束光通過一個(gè)吸光物質(zhì)（通常為溶液）時(shí)，溶質(zhì)吸收了光能，光的強(qiáng)度減弱。吸光度就是用來衡量光被吸收程度的一個(gè)物理量。吸光

2、度用A表示。A=abc，其中a吸光系數(shù)，單位L/(g·cm),b為光在樣本中經(jīng)過的距離（通常為比色皿的厚度），單位cm ， c為溶液濃度，單位g/LA=Ecl影響吸光度的因數(shù)是b和c。a是與溶質(zhì)有關(guān)的一個(gè)常量。此外，溫度通過影響c，而影響A。符號A，表示物質(zhì)對光的吸收程度。 97801 式中I0是通過均勻的液體介質(zhì)的一束平行光的入射光的強(qiáng)度；It是透射光強(qiáng)度；T是透射比。A值越大，表示物質(zhì)對光的吸收越大。根據(jù)比爾定律，吸光度與吸光物質(zhì)的量濃度c成正比，以A對c作圖，可得到光度分析的校準(zhǔn)曲線。在多組分體系中，如果各組分的吸光質(zhì)點(diǎn)彼此不發(fā)生作用，那么吸光度便等于各組分吸光度之和，這一規(guī)律

3、稱吸光度的加和性。據(jù)此可以進(jìn)行多組分同時(shí)測定及某些化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的測定。在吸光度測定中，為抵消吸收池對入射光的吸收、反射以及溶劑、試劑等對入射光的吸收、散射等因素，可選用雙光束分光光度計(jì)，并選光學(xué)性質(zhì)相同、厚度相等的吸收池分別盛待測溶液和參比溶液。在同一波長下,吸光度與溶液濃度有何關(guān)系 A=aCL,A：吸光度a：吸收系數(shù)C：濃度L：光在介質(zhì)中通過的距離,也就是比色皿的寬度聽過公式可以得知,L不會改變,a是待測物質(zhì)的固有性質(zhì),不會隨外界環(huán)境改變而改變,故A和C成正比例關(guān)系,已知吸光度怎樣計(jì)算溶液濃度用朗伯比爾定律：吸光度Acd,其中為吸光系數(shù),c為濃度,d為光程第一節(jié)  &

4、#160;   概述 分光光度法是基于物質(zhì)分子對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法。按物質(zhì)吸收光的波長不同，可分為可見分光光度法、紫外分光光度法及紅外分光光度法。特點(diǎn)：*靈敏度較高，適用于微量組分的測定。但相對誤差較大。*具有操作方便、儀器設(shè)備簡單、靈敏度和選擇性較好等優(yōu)點(diǎn)，為常規(guī)的儀器分析方法紫外可見分光光度法的局限性:    有些有機(jī)化合物在紫外可見光區(qū)沒有吸收譜帶,更有個(gè)別的化合物紫外可見吸收光譜圖大致相似。所以但根據(jù)紫外可見光譜圖不能完全決定這些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。一分子吸收光譜在分子中存在著電子的運(yùn)動(dòng)，以及組成分子的各原子間的振

5、動(dòng)和分子作為整體的轉(zhuǎn)動(dòng)。分子的總能量可以認(rèn)為等于這三種運(yùn)動(dòng)能量之和。即：E分子= E電子+ E振動(dòng)+ E轉(zhuǎn)動(dòng)如果用 E電子， E振動(dòng)以及E轉(zhuǎn)動(dòng)表示各能級差，則： E電子 E振動(dòng)E轉(zhuǎn)動(dòng)由分子中的電子能級、振動(dòng)能級和轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷產(chǎn)生的光譜分別稱為電子光譜、振動(dòng)光譜和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。其對應(yīng)的波譜區(qū)范圍如下： Ee           Ev             

6、60;              Er電子光譜        振動(dòng)光譜                     轉(zhuǎn)動(dòng)光譜紫外可見光      近紅外、

7、中紅外區(qū)         遠(yuǎn)紅外、微波區(qū)由于分子選擇性的吸收了某些波長的光，所以這些光的能量就會降低，將這些波長的光及其所吸收的能量按一定順序排列起來，就得到了分子的吸收光譜。二有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜     與紫外-可見吸收光譜有關(guān)的電子有三種，即形成單鍵的電子、形成雙鍵的電子以及未參與成鍵的n電子。?          躍遷類型有：  *、n  &

8、#160; * 、  *、n    * 四種。1、飽合有機(jī)化合物的電子躍遷類型為*，躍遷所需的能量最大，吸收峰一般出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)，吸收峰低于200nm，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。如乙烷的最大吸收峰在135nm處。2、n* 躍遷，所需的能量比*躍遷所需的能量少，吸收光譜的波長一般在150250nm處。一般發(fā)生在有機(jī)化合物中的H被雜原子取代后的產(chǎn)物中，如碘代乙烷的吸收峰在259nm處。       這種能使吸收峰向長波方向移動(dòng)而產(chǎn)生紅移現(xiàn)象的原子團(tuán)稱為助色團(tuán)。3、不飽合有機(jī)化合物的電子躍遷類型為n*，* 躍

9、遷，所需的能量較低，吸收峰一般大于200nm。    這兩類躍遷都要求有機(jī)化合物的分子中含有不飽和鍵的官能團(tuán)，這種含有不飽和鍵的基團(tuán)稱為生色團(tuán)。    在以上幾種躍遷中，只有p-p*和n-p*兩種躍遷的能量小，相應(yīng)波長出現(xiàn)在近紫外區(qū)甚至可見光區(qū)，且對光的吸收強(qiáng)烈，是我們研究的重點(diǎn)。 第二節(jié)   光的吸收定律Lambert-beer定律光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系：1可見光的顏色和互補(bǔ)色：    在可見光范圍內(nèi)，不同波長的光的顏色是不同的。平常所見的白光（日光、白熾燈光等）是

10、一種復(fù)合光，它是由各種顏色的光按一定比例混合而得的。利用棱鏡等分光器可將它分解成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色的單色光。白光除了可由所有波長的可見光復(fù)合得到外，還可由適當(dāng)?shù)膬煞N顏色的光按一定比例復(fù)合得到。能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互補(bǔ)色光。2、物質(zhì)的顏色與吸收光的關(guān)系：當(dāng)白光照射到物質(zhì)上時(shí)，如果物質(zhì)對白光中某種顏色的光產(chǎn)生了選擇性的吸收，則物質(zhì)就會顯示出一定的顏色。物質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補(bǔ)色。l/nm顏色互補(bǔ)光400-450紫黃綠450-480藍(lán)黃480-490綠藍(lán)橙490-500藍(lán)綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍(lán)610-650橙綠藍(lán)650-760紅

11、藍(lán)綠單色光(monochromatic light)只具有一種波長的光?；旌瞎?由兩種以上波長組成的光。白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按一定比例混合而成的。物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性的吸收作用而產(chǎn)生的。一、朗伯比爾定律    當(dāng)一束平行的單色光照射到有色溶液時(shí)，光的一部分將被溶液吸收，一部分透過溶液，還有一部分被器皿表面所反射。設(shè)入射光強(qiáng)度為I0，透過光強(qiáng)度為It，溶液的濃度為c，液層寬度為b，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明它們之間有下列關(guān)系：透光度、吸光度與溶液濃度及液層寬度的關(guān)系      （2-2）

12、0;       溶液濃度與寬度的乘積與吸光度成正比，以上兩式中k是比例系數(shù)，與入射光波長、溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)。當(dāng)c的單位為g·L-1，b的單位為cm時(shí)，k以a表示，稱為吸光系數(shù)(absorption coefficient)，其單位為L·g-1·cm-1，此時(shí)式（2-2）變?yōu)槿绻麧舛萩的單位為mol·L-1，b的單位為cm，這時(shí)k常用   表示。稱為摩爾吸光系數(shù)(molar absorptivity)，其單位為L·mol-1·cm-1，  

13、值越大，表示吸光質(zhì)點(diǎn)對某波長的光吸收能力愈強(qiáng)，故光度測定的靈敏度越高。值在103以上即可進(jìn)行分光光度法測定                    A=bc如果濃度c的單位為mol·L-1，b的單位為cm，這時(shí)k常用   表示。稱為摩爾吸光系數(shù)(molar absorptivity)，其單位為L·mol-1·cm-1，   值越大，表示吸光質(zhì)點(diǎn)對某波

14、長的光吸收能力愈強(qiáng)，故光度測定的靈敏度越高。值在103以上即可進(jìn)行分光光度法測定                    A=bc二 偏離朗伯一比爾定律的因素定量分析時(shí)，通常液層厚度是相同的，按照比爾定律，濃度與吸光度之間的關(guān)系應(yīng)該是一條通過直角坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。但在實(shí)際工作中，往往會偏離線性而發(fā)生彎曲。若在彎曲部分進(jìn)行定量，將產(chǎn)生較大的測定誤差（一）非單色光所引起的偏離朗伯一比爾定律只對一定波長的單色光才能成立，但在實(shí)

15、際工作中，即使質(zhì)量較好的分光光度計(jì)所得的入射光，仍然具有一定波長范圍的波帶寬度。在這種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關(guān)系，因而導(dǎo)致了對朗伯一比爾定律的偏離。所得入射光的波長范圍越窄，即“單色光”越純，則偏離越小。（二）非吸收作用引起的偏離非吸收作用引起的對朗伯一比爾定律的偏離，主要有散射效應(yīng)和熒光效應(yīng)，一般情況下熒光效應(yīng)對分光光度法產(chǎn)生的影響較小。    散射效應(yīng)：朗伯一比爾定律只適用于十分均勻的吸收體系。當(dāng)待測液的體系不是很均勻時(shí)，入射光通過待測液后將產(chǎn)生光的散射而損失，導(dǎo)致吸收體系的透過率減小，造成實(shí)測吸光值增加朗伯比爾定律是建立在均勻、非散射的溶液這個(gè)基

16、礎(chǔ)上的。如果介質(zhì)不均勻，呈膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)，則入射光除了被吸收外，還會有反射、散射的損失，因而實(shí)際測得的吸光度增大，導(dǎo)致對朗伯比爾定律的偏離熒光效應(yīng):    當(dāng)入射光通過待測液，若吸光物質(zhì)分子吸收輻射能后所產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)分子以發(fā)射輻射能的方式回到基態(tài)而發(fā)射熒光，結(jié)果必然使待測液的透光率相對增大，造成實(shí)測吸光值減小。（二）化學(xué)反應(yīng)引起的偏離溶質(zhì)的離解、締合、互變異構(gòu)及化學(xué)變化也會引起偏離。其中有色化合物的離解是偏離朗伯比爾定律的主要化學(xué)因素。    溶液稀釋時(shí)，上述平衡向右，離解度增大。所以當(dāng)溶液體積增大一倍時(shí)，F(xiàn)e(SCN)3的濃度

17、不止降低一半，故吸光度降低一半以上，導(dǎo)致偏離朗伯比爾定律。 第三節(jié)紫外可見分光光度計(jì)內(nèi)容提要：紫外可見分光光度計(jì)主要由光源、單色器、吸收池、檢測器及信號顯示五部分組成。需講解每部分的作用與原理。光源單色器：從連續(xù)光譜中獲得所需單色光吸收池：用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿檢測器：檢測光信號。常用檢測器有光電管和光電倍增管信號顯示器：是讀數(shù)裝置。并了解儀器類型及功能，如單光束分光光度計(jì)、雙光束分光光度計(jì)和雙波長分光光度計(jì)的工作原理。重難點(diǎn)：雙波長分光光度計(jì)原理及構(gòu)造。一、基本組成 general process1. 光源    在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜

18、區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命?？梢姽鈪^(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在3202500 nm。    紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射180375 nm的連續(xù)光譜。2.單色器將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器； 準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束 色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫； 出射狹縫。3.樣品室樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件

19、。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。4.檢測器    利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5. 結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)    檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理三、儀器的主要性能指標(biāo)1、光度的準(zhǔn)確度：是指樣品在最大吸收波長處吸光度的測量值與真實(shí)值間的偏差，該偏差越小，說明儀器的準(zhǔn)確度越高。    國際上通常采用吸光度的準(zhǔn)確度來表示儀器的光度準(zhǔn)確度，常用酸性重鉻酸鉀法進(jìn)行檢測。2、波長準(zhǔn)確度：是指儀器指示器上所

20、指示的波長與實(shí)際所輸入的波長值之間的符合程度，常用波長誤差來表示。    波長準(zhǔn)確度常用稀土玻璃進(jìn)行檢測。3、雜散光：是分光光度法測量中的主要誤差來源。4、分辨率：指儀器對相鄰兩吸收帶可分辨的最小波長的間隔能力。5、光譜帶寬：是指從單色器射出的單色光最大強(qiáng)度的1/2處的譜帶寬度。6、基線穩(wěn)定度與平直度：指儀器在不放置樣品時(shí)掃描100%T線和0%T線時(shí)讀數(shù)偏離的程度或基線彎曲的程度。 第四節(jié)紫外可見吸收光譜法分析條件的選擇 一、溶劑選擇的原則：    1、不與被測組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)   

21、2、所選溶劑在測定波長范圍內(nèi)無明顯吸收    3、對被測組分有較好的溶解能力    4、被測組分在所選的溶劑中有較好的峰形二、測量條件的選擇1、入射波長的選擇：通常是根據(jù)被測組分的吸收光譜，選擇最強(qiáng)吸收帶的最大吸收波長為入射波長。當(dāng)最強(qiáng)吸收峰的峰形比較尖銳時(shí)，往往選用吸收稍低，峰形稍平坦的次強(qiáng)峰進(jìn)行測定。2、狹縫寬度的選擇：為了選擇合適的狹縫寬度，應(yīng)以減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來說，狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。3、吸光度測量范圍的選擇：由朗伯-比爾定律可知：    

22、;     A=lg1/T=cl    微分后得：dlgT=0.4343dT/T= -ldc      或    0.4343T/T= -lc 代入朗伯-比爾定律有：     c/c=0.4343T/TlgT      要使測定的相對誤差c/c最小，求導(dǎo)取極小得出：lgT=-0.4343=A      即當(dāng)A

23、=0.4343時(shí)，吸光度測量誤差最小。     最適宜的測量范圍為0.20.8之間。4、參比溶液的選擇：      測定試樣溶液的吸光度，需先用參比溶液調(diào)節(jié)透光度（吸光度為0）為100%，以消除其它成分及吸光池和溶劑等對光的反射和吸收帶來的測定誤差。   參比溶液的選擇視分析體系而定，具體有：（1）溶劑參比    試樣簡單、共存其它成分對測定波長吸收弱，只考慮消除溶劑與吸收池等因素；（2）試樣參比   如果試樣基體溶液在測定波長有吸收，

24、而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí)，可按與顯色反應(yīng)相同的條件處理試樣，只是不加入顯色劑。3試劑參比    如果顯色劑或其它試劑在測定波長有吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。4.  平行操作參比    用不含被測組分的試樣，在相同的條件下與被測試樣同時(shí)進(jìn)行處理，由此得到平行操作參比溶液。三、反應(yīng)條件的選擇：     對多種物質(zhì)進(jìn)行測定，常利用顯色反應(yīng)將被測組分轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝欢úㄩL范圍有吸收的物質(zhì)。常見的顯色反應(yīng)有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。這種被測元素在某種試劑的

25、作用下，轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)（color reaction），所加入試劑稱為顯色劑(color reagent)。(一）、選擇顯色劑的一般原則：·選擇性好  所用的顯色劑僅與被測組分顯色而與其它共存組分不顯色，或其它組分干擾少。·靈敏度要足夠高  有色化合物有大的摩爾吸光系數(shù)，一般應(yīng)有104105數(shù)量級。·有色配合物的組成要恒定  顯色劑與被測物質(zhì)的反應(yīng)要定量進(jìn)行，生成有色配合物的組成要恒定。生成的有色配合物穩(wěn)定性好  即要求配合物有較大的穩(wěn)定常數(shù)，有色配合物不易受外界環(huán)境條件的影響，亦不受溶液中其它化學(xué)因素的影

26、響。有較好的重現(xiàn)性，結(jié)果才準(zhǔn)確。·色差大  有色配合物與顯色劑之間的顏色差別要大，這樣試劑空白小，顯色時(shí)顏色變化才明顯。（二）、顯色反應(yīng)條件的選擇1、溶液的酸度      許多顯色劑都是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，溶液的酸度會直接影響顯色劑的解離程度。（例如二甲酚橙）    對某些能形成逐級配合物的顯色反應(yīng)，產(chǎn)物的組成會隨介質(zhì)酸度的改變而改變，從而影響溶液的顏色。    另外，某些金屬離子會隨著溶液酸度的降低而發(fā)生水解，甚至產(chǎn)生沉淀，使穩(wěn)定性較低的有色配合物的解離。2、顯色溫度

27、60;    有些反應(yīng)需要加熱。有些顯色劑或有色配合物在較高溫度下易分解褪色。此外溫度對光的吸收及顏色深淺也有影響，要求標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測溶液在測定過程中溫度一致。3、顯色時(shí)間    顯色反應(yīng)有快慢，有的有色配合物容易褪色，因此不同的顯色反應(yīng)需放置不同的時(shí)間，并在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行比色測定。四、干擾及消除方法    常用的消除干擾的方法：    1、控制酸度：提高反應(yīng)的選擇性    2、加入掩蔽劑：使其只與干擾離子反應(yīng)生成不干擾測定的配合物。

28、60;   3、改變干擾離子的價(jià)態(tài)：消除共存組分的干擾   4、改變測定波長   5、分離干擾離子 第五節(jié) 測定方法及應(yīng)用內(nèi)容提要：紫外可見吸收光譜法用于有機(jī)化合物的定性、定量和結(jié)構(gòu)分析。由于有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜比較簡單、特征性不強(qiáng)，吸收強(qiáng)度不高，因此應(yīng)用有一定的局限性。但它能夠幫助推斷未知物的結(jié)構(gòu)骨架、配合紅外光譜法、核磁共振波譜法和質(zhì)譜法等進(jìn)行定性和結(jié)構(gòu)分析，它是一種有用的輔助手段。重點(diǎn)： 化合物的鑒定、結(jié)構(gòu)分析事例。有機(jī)化合物的鑒定，一般采用光譜比較法。將未知純化合物的吸收光譜特征，如吸收峰的數(shù)目、位置、相對強(qiáng)

29、度以及吸收峰的形狀與已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收光譜進(jìn)行比較，以此推斷未知化合物的骨架。但大多數(shù)有機(jī)化合物的紫外可見光譜比較簡單，特征性不明顯，而且很多生色團(tuán)的吸收峰幾乎不受分子中其它非吸收基團(tuán)的影響，因此，僅利用紫外光譜數(shù)據(jù)來鑒別未知化合物有較大局限性。結(jié)構(gòu)分析：紫外吸收光譜雖然不能對一種化合物作出準(zhǔn)確鑒定，但對化合物中官能團(tuán)和共軛體系的推測與確定卻非常有效。難點(diǎn)： 催化動(dòng)力學(xué)光度法原理。所謂催化動(dòng)力學(xué)分析法是指通過測量反應(yīng)速率來進(jìn)行定量分析的方法。許多化學(xué)反應(yīng)在催化劑存在下，可以加快反應(yīng)速率，而催化反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)與催化劑濃度成比例關(guān)系，因此以光度法檢測催化反應(yīng)速率就可以實(shí)現(xiàn)對催化劑濃度的測定。但

30、影響該法準(zhǔn)確度的因素很多，操作嚴(yán)格，準(zhǔn)確測定難度較大。一、一般定性分析及應(yīng)用（一）、有機(jī)化合物的鑒定    先掃描未知化合物的吸收光譜，然后根據(jù)其吸收光譜的特征（吸收峰的數(shù)目、形狀、位置、相對強(qiáng)度）與相同條件下掃描得到的已知純化合物的吸收光譜進(jìn)行比較而定性。（二）、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的分析    先將化合物的紫外可見吸收光譜掃描出來，然后根據(jù)其吸收譜帶及最大吸收波長處吸收值的大小，可推斷出該化合物的主要基團(tuán)及其所在位置。（三）、化合物純度的檢驗(yàn)    將純化合物的吸收光譜與含雜質(zhì)化合物的吸收光譜進(jìn)行比較，根據(jù)兩者吸收光譜的差異進(jìn)行純度檢驗(yàn)。對雜質(zhì)檢驗(yàn)的靈敏度取決于化合物與雜質(zhì)