吸光光度法知識點

1、第九章吸光光度法知識點吸光光度法是基于分子對光的選擇性吸收而建立的一種分析方 法，包括比色法、紫外一可見吸光光度法、紅外光譜法等。吸光光度法的基本原理物質(zhì)對光的選擇性吸收：當(dāng)光照射到物質(zhì)上時，會產(chǎn)生反射、 散射、吸收或透射。若被照射的物質(zhì)為溶液，光的散射可以忽略。當(dāng) 一束白光照射某一有色溶液時，一些波長的光被溶液吸收，另一些波 長的光則透過，溶液的顏色由透射光的波長所決定。吸收光與透射光 互為補色光（它們混合在一起可組成白光）。分子與原子、離子一樣，都具有不連續(xù)的量子化能級，在一般情 況下分子處于最低能態(tài)（基態(tài)）。當(dāng)入射光照射物質(zhì)時，分子會選擇性 地吸收某些頻率的光子的能量，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)

2、（較高能級），其 能級差E激發(fā)態(tài)一 E基態(tài)與選擇性吸收的光子能量hv的關(guān)系為Hv=E激發(fā)態(tài)一E基態(tài)分子運動包括分子的轉(zhuǎn)動、分子的振動和電子的運動。分子轉(zhuǎn)動、振動能級間隔一般小于1 eV，其光譜處于紅外和遠(yuǎn)紅 外區(qū)。電子能級間的能量差一般為120 eV，由電子能級躍遷而產(chǎn)生的 吸收光譜位于紫外及可見光區(qū)，其實驗方法為比色法和可見-紫外吸 光光度法。吸收曲線：以波長為橫坐標(biāo)，以吸收光的強度為縱坐標(biāo)繪制的曲線，稱為吸收光譜圖，也稱吸收曲線。它能清楚地描述物質(zhì)對不同 波長的光的吸收情況。光的吸收定律一一朗伯一比爾定律：當(dāng)一束平行單色光垂直通 過一厚度為b、非散射的均勻吸光物質(zhì)溶液時，吸光物質(zhì)吸收光能，

3、 致使透射光強度減弱。若用I。表示入射光強度，It表示透射光強度，I。與It之比稱為透 光率或透光度T，T=I。/It，吸光物質(zhì)對光的吸收程度，還常用吸光度 A 表示，A=lgT=log I。/It。實驗證明，當(dāng)一束平行單色光垂直照射某一均勻的非散射吸光物 質(zhì)溶液時，溶液的吸光度A與溶液濃度c和液層厚度b的乘積成正 比，此即朗伯一比爾定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為A=lgT=log I。/It =abc式中，a為吸收系數(shù)。溶液濃度以g L-1為單位、液層厚度以cm 為單位時，a的單位為L g-i cm-i。當(dāng)溶液濃度以mol L-1為單位、 液層厚度以cm為單位時，此時吸收系數(shù)稱為摩爾吸收系數(shù)，用符號

4、k表示，其單位為L mol-i cm-io此時朗伯一比爾定律可寫為AKbco摩爾吸收系數(shù)k是吸光物質(zhì)在給定波長和溶劑下的特征常數(shù)，k越 大，表示該物質(zhì)對某波長光的吸收能力越強，測定方法的靈敏度也就 越高。根據(jù)朗伯一比爾定律，當(dāng)吸光物質(zhì)光程一定時，吸光度與吸光物 質(zhì)的濃度成線性關(guān)系，因此可以根據(jù)直接比較法和標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定試 樣溶液中待測物質(zhì)的濃度。需要注意的是，在某些情況下，Ac關(guān)系并不嚴(yán)格遵守朗伯一比 爾定律，這種現(xiàn)象稱為偏離朗伯一比爾定律。引起偏離朗伯一比爾定律的主要原因是，儀器不能提供真正的單 色光和吸光物質(zhì)的濃度過大。一般說來，朗伯一比爾定律只適用于稀溶液。吸光光度計的基本結(jié)構(gòu)儀器的基本

5、部件:盡管比色計、分光光度計的種類和型號繁多， 但它們都是由圖91所示的基本部件組成的。各部件的作用及性能：光源的作用是提供所需波長范圍內(nèi)的連 續(xù)光，光源要有足夠的光強度和穩(wěn)定性，電源電壓的微小波動會引起 燈光強度的很大變化，因此需要用穩(wěn)壓電源。可見分光光度計的光源 多屬熱光源，如鎢燈、碘鎢燈等。鎢燈發(fā)射光的譜波長范圍在可見和 近紅外區(qū)。單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光。比色計的 單色器一般是濾光片，分光光度計的單色器通常由棱鏡或光柵等色散 元件及狹縫和透鏡等組成。可見分光光度計常用玻璃棱鏡，紫外一可 見分光光度計常用石英棱鏡，這是由于玻璃對紫外光有較強吸收的緣 故。光柵是利用光

6、的衍射與干涉作用制成的色散元件，它具有適用波 長范圍寬、色散率大和色散均勻等優(yōu)點。吸收池用來盛放試液，按制作材料可分為石英吸收池和玻璃吸收 池，前者用于紫外和可見區(qū)，后者僅用于可見區(qū)。檢測系統(tǒng)由檢測器與顯示器組成。檢測器的功能是檢測光信號， 并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｔ诤喴仔涂梢姺止夤舛扔嬛?，廣泛使用光 電池或光電管作檢測器，中、高檔紫外一可見分光光度計中，常用光 電倍增管或光電二極管陣列替代單個檢測器。常用的顯示器有檢流計、 電位計、數(shù)字顯示裝置和自動記錄儀等。顯色反應(yīng)及顯色劑可見吸光光度分析中，對于顏色較深的溶液可直接測量吸光度； 對于無色或色澤很淺的物質(zhì)，必須先使之顯色。將待測組分變成有色

7、 化合物的反應(yīng)稱為顯色反應(yīng)，與待測組分形成有色化合物的試劑稱為 顯色劑。顯色反應(yīng)多為配位反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)。顯色劑有無機顯色 劑和有機顯色劑。顯色反應(yīng)的條件：顯色反應(yīng)一般應(yīng)符合以下條件，如靈敏度高、 選擇性好、形成的有色物質(zhì)應(yīng)組成恒定并性質(zhì)穩(wěn)定；另外，顯色劑在 測定波長處最好無吸收或吸光值低。顯色反應(yīng)的影響因素較多，一般應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)酸度、顯色劑用量、 溶劑、顯色時間與溫度、顯色產(chǎn)物的穩(wěn)定性等條件實驗。還應(yīng)對共存 物質(zhì)的可能干擾情況進(jìn)行考察，并選擇適當(dāng)?shù)南蓴_物質(zhì)的方法。顯色劑：顯色劑有無機顯色劑和有機顯色劑，無機顯色劑應(yīng)用 不多，原因是其生成配位化合物不穩(wěn)定，靈敏度及選擇性不高。有機 顯色劑應(yīng)

8、用廣泛，多是含有生色團和助色團的化合物，大多能與金屬 離子生成極其穩(wěn)定的螯合物，具有特征顏色，其選擇性、靈敏度均高。 不少螯合物易溶于有機溶劑，可以進(jìn)行萃取比色。吸光光度法的測量技術(shù)測量波長的確定根據(jù)吸收光譜圖，按照靈敏度高、干擾少的原則選擇測量波長。參比溶液的選擇參比溶液的作用：為了扣除吸光光度法測量中因比色皿、溶劑 或試劑等多種非待測組分對光吸收的影響，采用扣除參比溶液吸光度 的方法，以保證分析方法的準(zhǔn)確性。參比溶液的選擇原則：若試液、顯色劑和所加的試劑均無色， 則可選用純?nèi)軇?若溶劑是水，可選用蒸餾水)作參比溶液；若試液無 色，而顯色劑或所加的試劑有色，則可選用不加試液的空白溶液作參 比

9、溶液;若試液中其他組分在測定波長處有吸收，但不與顯色劑反應(yīng)， 且顯色劑無色，則可用試液作參比溶液；若顯色劑和試液均有色，則 可將一份試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑，以此 溶液作參比溶液。吸光度的測量范圍的選擇為了使測量有較高的準(zhǔn)確度，應(yīng)將測量值控制在測量的相對誤差 較小的范圍內(nèi)。當(dāng)吸光度在0. 151. 0時，濃度測量的相對誤差為 1. 4%2. 2%。工作曲線的繪制工作曲線法是吸光光度法中最常用的一種定量分析手段。即在選 擇的實驗條件下，從低濃度到高濃度分別測量一系列(aq少于5個)不 同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測組分的含量為橫坐標(biāo)， 吸光度為縱坐標(biāo)作圖，繪得的

10、直線稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線(或工作曲線)。然后在相同條件下，測量待測溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查到與之相對 應(yīng)的被測物質(zhì)的含量。吸光光度法的應(yīng)用吸光光度法的特點靈敏度高。吸光光度法測定物質(zhì)的濃度下限一般可達(dá)1% o. 001%的微量組分，比前面介紹的化學(xué)分析法靈敏。如果對待測組 分事先加以富集，靈敏度還可以提高12個數(shù)量級。準(zhǔn)確度較高。一般吸光光度法的相對誤差為2%5%，其準(zhǔn)確 度雖不如滴定分析法及重量分析法，但對微量組分來說，還是比較滿 意的。操作簡便，測定速度快。應(yīng)用廣泛。幾乎所有的無機離子和有機化合物可直接或間接地 用吸光光度法進(jìn)行測定。吸光光度法的應(yīng)用示差法：當(dāng)待測組分的濃度過高或過低時，可采用示差法測定。 用得較多的是高濃度示差法。即選用濃度稍低于試液的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參 比溶液，測定試液的吸光度，從而求出它的含量。多組分分析：可用雙波長法、多波長法，或與計量方法結(jié)合的 光度法消除共存組分的可能干擾，同時測定多組分的含量。吸光光度法在研究化學(xué)平衡、配合物的組成（如絡(luò)合物形成常 數(shù)、酸堿離解常數(shù)的測定）