研究生入學考試吸光光度法

2024/7/21本章要求1.吸光光度法的基本原理、特點，光吸收的基本定律，偏離朗伯-比爾定律的因素，吸光度測量的誤差。

2.目視比色法和分光光度法,光度法與目視法比較,光度計基本部件。

3.顯色反應及顯色條件的選擇。2024/7/22本章要求4.吸光度測量條件的選擇：測量波長和吸光度范圍的選擇、參比溶液的選擇、標準曲線的制作。

5.吸光光度法的應用：示差吸光光度法、弱酸和弱堿解離常數(shù)的測定、配合物組成的測定。2024/7/23§7.1吸光光度法基本原理本節(jié)要點：

物質對光的選擇性吸收,吸收曲線與最大吸收波長，吸收曲線的討論。朗伯-比耳定律及數(shù)學表達式，吸光度A與透光率T的定義及轉換關系，摩爾吸光系數(shù)ε與吸光系數(shù)a的單位及轉換關系。摩爾吸光系數(shù)的作用與意義。2024/7/24§7.1吸光光度法基本原理7.1.1

吸光光度法7.1.2

光的基本性質7.1.3

物質對光的選擇性吸收7.1.4

光吸收定律7.1.5

偏離比爾定律的原因2024/7/25§7.1吸光光度法基本原理7.1.1吸光光度法1.吸光光度法：基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱之為吸光光度法。2.吸光光度法分類：比色法、紫外-可見分光光度法、紅外光譜法等。（見下表）

2024/7/26§7.1吸光光度法基本原理2024/7/27§7.1吸光光度法基本原理3.吸光光度法特點：（1）靈敏度高可測：1%~10-3%甚至可測10-4~10-5%痕量（2）準確度高比色法：Re：5%~10%分光光度法：Re：1%~5%2024/7/28§7.1吸光光度法基本原理如：礦石中0.003%Fe的測定：重量法：1g鐵樣

Fe(OH)3

0.04mgFe2O3天平：±0.1mg

稱量誤差大。滴定法：1g鐵樣

Fe2+用1.6×10-3K2Cr2O7滴定只消耗0.05ml

K2Cr2O7

“一滴”誤差大2024/7/29§7.1吸光光度法基本原理分光光度法：1gFe25.00ml溶液：含F(xiàn)e3+40ug/ml，用NH2OH·HCl還原為Fe2+

，鄰二氮菲顯色，吸光光度法準確測量。（3）應用廣泛幾乎所有無機離子，許多有機物。（4）操作簡便、快速。(快速分析)2024/7/210§7.1吸光光度法基本原理7.1.2光的基本性質

光是一種電磁波，如果按照波長或頻率排列，可得到電磁波譜圖：2024/7/211§7.1吸光光度法基本原理單色光、復合光、光的互補

單色光：單一波長的光

復合光：由不同波長的光組合而成的光光的互補：若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補。

2024/7/212§7.1吸光光度法基本原理白赤橙黃綠青青藍蘭紫光分解示意圖2024/7/213§7.1吸光光度法基本原理7.1.3物質對光的選擇性吸收1.

物質對光的選擇性吸收2024/7/214§7.1吸光光度法基本原理當一束白熾光作用于某一物質時，如果該物質對可見光各波段的光全部吸收，物質呈黑色.如果該物質對可見光區(qū)各波段的光都不吸收，即入射光全部透過，則物質呈透明無色.2024/7/215§7.1吸光光度法基本原理若物質吸收了某一波長的光，而讓其余波段的光都透過，物質則呈吸收光的互補色光。吸收黃光吸收藍光2024/7/216§7.1吸光光度法基本原理2024/7/217表7-1物質顏色與吸收光顏色的互補關系2024/7/218§7.1吸光光度法基本原理2.吸收曲線與最大吸收波長λmax將物質用不同波長的單色光照射，測吸光度，以吸光度對應波長作圖得到該物質的吸收曲線。2024/7/219§7.1吸光光度法基本原理3.吸收曲線的討論

①同一物質對不同波長光的吸光度不同吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長λmax②不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似，λmax不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。2024/7/220§7.1吸光光度法基本原理③吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據(jù)。④在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。

吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù).2024/7/221§7.1吸光光度法基本原理4.定性分析與定量分析的基礎(1)定性分析的基礎

不同的物質具有不同的吸收光譜，因此，吸收光譜可提供定性分析的信息。2024/7/222§7.1吸光光度法基本原理(2)定量分析的基礎

對同一物質而言，濃度不同，對特定波長光的吸收強度不同，因此，吸收強度可提供定量分析的信息。

2024/7/223§7.1吸光光度法基本原理7.1.4光吸收定律：朗伯－比爾定律1.透光率T與吸光度A當一束強度為I0的平行單色光通過一均勻、非散射的吸收介質時，由于吸光物質分子與光子的作用，一部分光子被吸收，一部分光子透過介質。2024/7/224§7.1吸光光度法基本原理設透光強度為It

，則透光率T定義為：

T＝It/I0

取值范圍:0.00％~100.0％

全部吸收T=0.00%

全部透過T=100.0%吸光度:A描述溶液對光的吸收程度.

A=lg（I0/It)=-lgT2024/7/225§7.1吸光光度法基本原理2.朗伯-比耳定律(1)朗伯定律光的吸收程度和吸收層厚度的關系。朗伯(Lambert)于1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關系。

A∝b

2024/7/226§7.1吸光光度法基本原理2024/7/227§7.1吸光光度法基本原理(2)比爾定律:1852年比爾(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關系。

A∝c

2024/7/228§7.1吸光光度法基本原理2024/7/229§7.1吸光光度法基本原理(3)朗伯-比爾定律二者的結合稱為朗伯-比耳定律，其數(shù)學表達式為：

A=lg（I0/It)=Кbc

A：吸光度

b：液層厚度(光程長度)，cm；c：溶液的濃度，單位mol·L-1；g·L-1К:吸光系數(shù)

2024/7/230§7.1吸光光度法基本原理同一待測組分，若顯色反應形成的吸光物質不同，ε具有不同的值。分光光度法測定銅

銅試劑法測Cuε426=1.28×104L·mol-1·cm－1

雙硫腙法測Cuε495=1.58×105L?mol-1·cm-1

2024/7/231§7.1吸光光度法基本原理吸光度與透光率據(jù)吸收定律：A=εbc=-lgT

得T=10-A

T=100.0%時，

A=-lgT=0T=20.0％時，

A=-lgT=0.6992024/7/232§7.1吸光光度法基本原理吸光度的加合性

多組分體系：當體系中各種吸光物質對某特定波長的光有吸收，且各組分間彼此不發(fā)生作用時，體系對該波長單色光的總吸收等于各組分的吸光度之和：A總＝A1＋A2＋A3＋···+An

=К1bC1+К2bC2+К3bC3+···+КnbCn2024/7/233§7.1吸光光度法基本原理3.摩爾吸光系數(shù)ε的討論

（1）吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)，吸光能力與測定靈敏度的度量。（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。（3）在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質本身的性質有關?？勺鳛槎ㄐ澡b定的參數(shù)。2024/7/234§7.1吸光光度法基本原理（4）εmax越大表明該物質的吸光能力越強，用光度法測定該物質的靈敏度越高。ε>105L·mol-1·cm-1

超高靈敏ε104～105L·mol-1·cm-1

高靈敏ε<104L·mol-1·cm-1低靈敏2024/7/235§7.1吸光光度法基本原理7.1.5偏離比爾定律的原因由朗伯-比耳定律，吸光度A與濃度c呈線性關系.2024/7/236§7.1吸光光度法基本原理采用標準曲線法測定未知溶液的濃度時，標準曲線常發(fā)生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種現(xiàn)象稱為對朗伯-比耳定律的偏離。如圖所示。2024/7/237§7.1吸光光度法基本原理偏離比爾定律的原因：引起偏離的因素（兩大類）：一類是物理性因素，即儀器的非理想引起的；另一類是化學性因素。1.非單色光作為入射光引起的偏離：遵循朗伯——比耳定律的前提條件：

入射光為單色光。

難以獲得真正意義上的純單色光。2024/7/238§7.1吸光光度法基本原理單色光的獲得：濾光片；光柵；棱鏡。分光光度計：只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯-比耳定律的：正或負偏離。

2024/7/239§7.1吸光光度法基本原理2.化學性因素

朗-比耳定律的假定：

所有吸光質點之間不發(fā)生相互作用當溶液中存在著：離解、聚合、互變異構、配合物的形成等化學平衡時，使吸光質點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。

2024/7/240§7.1吸光光度法基本原理（1）平衡效應：有些有色物質在溶液中發(fā)生締合、離解，同溶劑反應，產(chǎn)生互變異構體，光化分解等平衡效應改變了吸收曲線的形狀λmax，吸收強度等發(fā)生了變化，從而導致偏離。

2024/7/241§7.1吸光光度法基本原理例如:亞甲基藍單體在660nm有最大吸收，隨著濃度的增大，單體聚合形成二聚體，二聚體在610nm有一個最大的吸收峰。若在660nm測量吸光度，發(fā)現(xiàn)A~c曲線偏離吸收定律。2024/7/242§7.1吸光光度法基本原理2024/7/243§7.1吸光光度法基本原理（2）酸效應、溶劑效應引起偏離例：碘在

CCl4

呈紫色

在乙醇中呈棕色。

（3）介質的不均勻性引起的偏離：

如：膠體乳（懸）濁液等，光通過體系時，一部分光因散射而損失，使透光率減小，吸光度增大，導致彎曲。2024/7/244§7.1吸光光度法基本原理本節(jié)思考題：1：吸收曲線對于分光光度分析具有哪些意義？2：摩爾吸光系數(shù)的大小對測定有什么意義？3：朗伯-比耳定律的應用有什么前提條件？

2024/7/245§7.2光度計及其基本部件

§7.2光度計及其基本部件7.2.1

比色法和吸光光度法7.2.2

分光光度計2024/7/246§7.2光度計及其基本部件7.2.1比色法和吸光光度法1.目視比色法

目視比色法是：用眼睛辨別顏色深淺，以確定待測組分含量的方法。標準系列法：比色管；標準系列，比較。2024/7/247§7.2光度計及其基本部件2024/7/248§7.2光度計及其基本部件方法的特點a利用自然光，無需特殊儀器;b比較的是吸收光的互補色光;c目測，方法簡便，靈敏度高;d準確度低（一般為半定量）;e不可分辨多組分。

2024/7/249§7.2光度計及其基本部件2.吸光光度法（分光光度法）利用儀器測量有色物質溶液的吸光度（A），進行分析測定的方法。儀器：（1）光電比色計（581型）已淘汰（2）分光光度計72；721；722；751······2024/7/250§7.2光度計及其基本部件分光光度法特點：a.適合微量或痕量組份的分析b.靈敏度高。ε大。檢測下限：10－5～10－6；10－8mol/Lc.準確度高。Re%:1~5d.操作簡便，快速。e.應用廣泛。2024/7/251§7.2光度計及其基本部件7.2.2分光光度計光度計基本組成單波長單光束分光光度計：2024/7/252§7.2光度計及其基本部件單波長單光束分光光度計：2024/7/253§7.2光度計及其基本部件單波長雙光束分光光度計2024/7/254§7.2光度計及其基本部件2024/7/255§7.2光度計及其基本部件1.光源

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，波長范圍在320～2500nm。紫外區(qū)：氫、氘燈作為光源。

185～400nm的連續(xù)光譜。2024/7/256§7.2光度計及其基本部件2.單色器將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出任一波長單色光的光學系統(tǒng)。棱鏡光柵2024/7/257§7.2光度計及其基本部件3.樣品室（吸收池）樣品室放置各種類型的吸收池：（比色皿）0.5cm;1cm;2cm;3cm。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。2024/7/258§7.2光度計及其基本部件4.檢測器利用光電效應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。2024/7/259§7.2光度計及其基本部件5.結果顯示記錄系統(tǒng)檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結果處理。2024/7/260§7.2光度計及其基本部件商品化儀器2024/7/261§7.2光度計及其基本部件2024/7/262§7.2光度計及其基本部件2024/7/263§7.2光度計及其基本部件本節(jié)思考題：1:紫外可見分光光度計由那幾部分組成，何是關鍵部件？2：分光光度計有哪幾種類型？

2024/7/264§7.3顯色反應及顯色條件的選擇§7.3顯色反應及顯色條件的選擇7.3.1

顯色反應7.3.2

顯色劑7.3.3

顯色反應的選擇7.3.4

顯色條件的選擇7.3.5

三元配合物2024/7/265§7.3顯色反應及顯色條件的選擇7.3.1顯色反應所有對紫外光、可見光有吸收的有機物、無機物都可以用紫外－可見分光光度法進行直接測定。無色或淺色物質：利用化學反應生成一種新的有色物質，以提高光度測量的準確性和分析方法的靈敏度。此反應稱為顯色反應，所用的試劑稱為顯色劑。2024/7/266§7.3顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應：將待測組份轉變?yōu)橛猩衔锏姆磻@色劑：與待測組份形成有色化合物的試劑，稱作顯色劑。

M＋nR＝MRnR:顯色劑。2024/7/267§7.3顯色反應及顯色條件的選擇氧化還原顯色反應

某些元素的氧化態(tài)，如Mn(Ⅶ)、Cr(Ⅵ)本身有色，可利用氧化還原反應對待測離子進行顯色后測定。例如：鋼中微量錳的測定:Mn2+不能直接進行光度測定,將Mn2+

氧化成紫紅色的MnO4-后,在525nm處進行測定。2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+

2024/7/268§7.3顯色反應及顯色條件的選擇配位顯色反應當金屬離子與有機顯色劑形成配合物時，通常會發(fā)生電荷轉移躍遷，產(chǎn)生很強的紫外-可見吸收光譜。Fe3++SCN-=FeSCN2+(紅色)

2024/7/269§7.3顯色反應及顯色條件的選擇微量Fe2＋的分光光度測定:鄰二氨菲

Fe-鄰二氨菲絡合物，λmax＝508nm2024/7/270§7.3顯色反應及顯色條件的選擇7.3.2顯色劑無機顯色劑：無機顯色劑不多,因為生成的配合物不穩(wěn)定,靈敏度和選擇性也不高。如用KSCN顯色測鐵、鉬、鎢和鈮；用鉬酸銨顯色測硅、磷和釩;用H2O2顯色測鈦等。2024/7/271無機顯色劑：2024/7/272§7.3顯色反應及顯色條件的選擇有機顯色劑：種類繁多A磺基水楊酸：OO型螯合劑，可與很多高價金屬離子生成穩(wěn)定的螯合物，主要用于測Fe3+。B丁二酮肟：NN型螯合顯色劑，用于測定Ni2+。丁二酮肟鎳C1,10－鄰二氮菲：NN型螯合顯色劑，測微量Fe2+。2024/7/273§7.3顯色反應及顯色條件的選擇D偶氮類顯色劑：具有性質穩(wěn)定、顯色反應靈敏度高、選擇性好、對比度大等優(yōu)點，應用最廣泛。偶氮胂Ⅲ、PAR等。2024/7/274§7.3顯色反應及顯色條件的選擇E三苯甲烷類：鉻天青S、二甲酚橙等,測定Al3+。F結晶紫:三苯甲烷類堿性染料，測定Tl3+。2024/7/275§7.3顯色反應及顯色條件的選擇7.3.3顯色反應的選擇對顯色反應的基本要求是：1.靈敏度高ε>105L·mol-1·cm-1

2.選擇性好干擾少，或干擾容易消除。3.有色化合物的組成恒定，性質穩(wěn)定4.對比度大。2024/7/276§7.3顯色反應及顯色條件的選擇有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大，即顯色劑對光的吸收與絡合物的吸收有明顯區(qū)別，要求兩者的吸收峰波長之差Δλ(稱為對比度)大于60nm。2024/7/277§7.3顯色反應及顯色條件的選擇7.3.4顯色條件的選擇顯色條件包括:溶液酸度，顯色劑用量，試劑加入順序，顯色時間，顯色溫度，有機絡合物的穩(wěn)定性及共存離子的干擾等。1.顯色劑用量吸光度A與顯色劑用量CR的關系會出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。2024/7/278§7.3顯色反應及顯色條件的選擇固定其他實驗條件，變化cR，測量A，作A~cR曲線2024/7/279§7.3顯色反應及顯色條件的選擇2.溶液的酸度

M+HR===MR+H+

*影響顯色劑的平衡濃度和顏色

*影響被測金屬離子的存在狀態(tài)

*影響絡合物的組成

*pH與吸光度關系曲線確定pH范圍2024/7/280§7.3顯色反應及顯色條件的選擇適宜酸度的實驗選擇

在相同實驗條件下，分別測定不同pH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應的pH范圍。

2024/7/281§7.3顯色反應及顯色條件的選擇3.顯色反應溫度顯色反應大多在室溫下進行。但是，有些顯色反應必需加熱至一定溫度完成。溫度低：顯色反應速度慢。溫度高：顯色劑和有色物質易分解

2024/7/282§7.3顯色反應及顯色條件的選擇幾種典型的A~T

曲線2024/7/283§7.3顯色反應及顯色條件的選擇4.顯色反應時間顯色反應的速度有差異：有的顯色反應瞬時完成，且形成的吸光物質穩(wěn)定；有的顯色反應很快完成，但形成的吸光物質不穩(wěn)定；有的顯色反應較慢。固定其他實驗條件，測量吸光度隨時間的變化曲線，根據(jù)實驗結果選擇合適的反應時間。2024/7/284§7.3顯色反應及顯色條件的選擇5.

共存離子干擾的消除(1).加入掩蔽劑測定Ti4＋，可加入H3PO4掩蔽劑使Fe3+(黃色)成為Fe(PO４)23-(無色)，消除Fe3+的干擾；(2)選擇適當?shù)娘@色反應條件(3)分離干擾離子:沉淀分離、離子交換分離、溶劑萃取分離等等。2024/7/285§7.3顯色反應及顯色條件的選擇7.3.5

三元配合物(多元配合物)多元配合物是由三種或三種以上的組分所形成的配合物。應用較多的是:由一種金屬離子與兩種配位體所組成的三元配合物。重要的三元配合物類型。

2024/7/286§7.3顯色反應及顯色條件的選擇三元混配配合物:金屬離子與一種配合劑形成未飽和配合物，然后與另一種配合劑結合，形成三元混合配位化合物，簡稱三元混配配合物。例如：V(V)，H2O2和吡啶偶氮間苯二酚(PAR)形成1:1:1的有色絡合物，可用于釩的測定，其靈敏度高，選擇性好。2024/7/287§7.3顯色反應及顯色條件的選擇離子締合物

金屬離子先與絡合劑生成絡陰離子或絡陽離子，再與帶反電荷的離子生成離子締合物。如：Ag+與1,10-鄰二氮菲形成陽離子，再與溴鄰苯三酚紅的陰離子形成深藍色的離子締合物。用F-、H2O2、EDTA作掩蔽劑，可測定微量Ag+。2024/7/288§7.4吸光度測量條件的選擇§7.4吸光度測量條件的選擇1.選擇適當?shù)娜肷涔獠ㄩL

一般應該選擇λmax為入射光波長，測定的靈敏度最高。但如果λmax處有共存組分干擾時，則應考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。2024/7/289§7.4吸光度測量條件的選擇2024/7/290§7.4吸光度測量條件的選擇2.選擇合適的參比溶液參比溶液選擇的基本原則是參比溶液的吸收能扣除非待測組分的吸收。a試液及顯色劑無色:蒸餾水作參比b顯色劑為無色,被測試液中存在其他有色離子,用不加顯色劑的被測試液作參比溶液c顯色劑有顏色，可選擇不加試樣溶液的試劑空白作參比溶液。2024/7/291§7.4吸光度測量條件的選擇d顯色劑和試液均有顏色:可將一份試液加入適當掩蔽劑，將被測組分掩蔽起來，使之不再與顯色劑作用，而顯色劑及其他試劑均按試液測定方法加入，以此作為參比溶液，這樣就可以消除顯色劑和一些共存組分的干擾。e改變加入試劑的順序，使被測組分不發(fā)生顯色反應，可以此溶液作為參比溶液消除干擾。2024/7/292§7.4吸光度測量條件的選擇3.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）測定時，應盡量使溶液透光度值:

T=20%～65%(吸光度A=0.70～0.20)。濃度測量值的相對誤差最小。2024/7/293§7.4吸光度測量條件的選擇2024/7/294§7.5吸光光度法應用§7.5吸光光度法應用7.5.1單組分的測定7.5.2多組分的同時測定7.5.3

示差分光光度法(高含量組分)7.5.4

光