第一講吸光光度法

第一講吸光光度法第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

2.準確度較高一般吸光光度法的相對誤差為2-5%，其準確度雖不如滴定分析法及重量法，但對微量成分來說，還是比較滿意的。

3.操作簡便，測定速度快

4.應用廣泛幾乎可以測定所有的無機離子和有機化合物。第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)物質對光的選擇性吸收一、光的基本性質波長、頻率與速度之間的關系為：E=hν=hc/λh：普朗克常數(shù)，其值為6.63×10-34J·s二、物質對光的選擇性吸收

1.固體物質如果物質對各種波長的光完全吸收，則呈現(xiàn)黑色；如果完全反射，則呈現(xiàn)白色；如果對各種波長的光吸收程度差不多，則呈現(xiàn)灰色；如果物質選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種物質的顏色就由它所反射或透過光的顏色來決定。

第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

對溶液來說，溶液呈現(xiàn)不同的顏色，是由于溶液中的分子或離子選擇性的吸收某種顏色的光所引起的。如果各種顏色的光透過程度相同，這種物質就是無色透明的。如果只讓一部分波長的光透過，其他波長的光被吸收，則溶液就呈現(xiàn)的是與它吸收的光成互補色的顏色。（三）吸收曲線（吸收光譜）以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，得到的一條吸光度隨波長變化的曲線。第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四KMnO4溶液的吸收曲線濃度:a<b<c<d

第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)光吸收的基本定律一、朗伯-比耳定律（一）朗伯-比耳定律的推導

使用條件：1.平行單色光2.垂直照射3.均勻、非散射的介質（固體、液體或氣體）I0：入射光的強度；Ia：吸收光的強度；It：透過光的強度；Ir：反射光的強度I0＝Ir+Ia+It

logI0/I=Kbc令：A=logI0/I

A=KbC

第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四A：吸光度，K：比例常數(shù)I/I0：為透光率，用T表示。

A=lg1/T（二）吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度1.吸收系數(shù)(1)吸收系數(shù)ac的單位為g/L，b的單位為cm時,K用a表示，稱為吸收系數(shù)，其單位為L/g·cm，這時朗伯-比耳定律變?yōu)椋篈＝abc

(2)摩爾吸收系數(shù)κ

c的單位為mol/L，b的單位為cm，κ表示，稱為摩爾吸收系數(shù)，其單位為L/mol·cm。

A＝κbc

第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

2.桑德爾靈敏度（μg·cm-2）

定義：當光度儀器的檢測極限為A=0.001時，單位截面積光程內所能檢出的吸光物質的最低質量。第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四3.標準曲線

繪制：配制一系列已知濃度的標準溶液，在一定條件下進行測定。然后以吸光度為縱坐標，以濃度為橫坐標作圖。

應用：曲線的斜率為κb，由此可得到摩爾吸收系數(shù)κ；也可根據(jù)未知液的Ax,在標準曲線上查出未知液的濃度cx。二、引起偏離朗伯-比耳定律的原因(一)物理因素1.單色光不純所引起的偏離2.非平行入射光引起的偏離

第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四3．介質不均勻性引起的偏離（二）化學因素1．溶液濃度過高引起的偏離當溶液濃度較高時，吸光物質的分子或離子間的平均距離減小，從而改變物質對光的吸收能力。濃度增加，相互作用增強，導致在高濃度范圍內摩爾吸收系數(shù)不恒定而使吸光度與濃度之間的線性關系被破壞。2.化學變化所引起的偏離溶液中吸光物質常因解離、締合、形成新的化合物或在光照射下發(fā)生互變異構等，從而破壞了平衡濃度與分析濃度之間的正比關系。第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)吸光光度法的儀器一、基本部件

光源單色器（分光系統(tǒng)）吸收池檢測系統(tǒng)和信號顯示系統(tǒng)（一）光源常用的光源為6-12伏低壓鎢絲燈，光源具有足夠的強度和穩(wěn)定性。第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四（二）單色器（分光系統(tǒng)）單色器由入射狹縫、準直鏡、色散元件、聚焦鏡和出射縫組成。（三）吸收池（比色皿）比色皿為長方形，也有圓柱形的。一般厚度為0.5、1、2和3厘米。（四）檢測系統(tǒng)(又叫光電轉化器)常用的是硒光電池，對于波長為500-600nm的光線最靈敏。而對紫外線，紅外線則不能應用。光電管和光電倍增管用于較精密的分光光度計中。具有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點。

第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

（五）信號顯示系統(tǒng)現(xiàn)代分光光度計采用數(shù)字電壓表、函數(shù)記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)處理臺等。二、吸光度的測量原理通過轉換器將測得的電流或電壓轉換為對應的吸光度A。測定步驟：1．調節(jié)檢測器零點，即儀器的機械零點。2．應用不含待測組分的參比溶液調節(jié)吸光零點。3.待測組分吸光度的測定。第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四三、分光光度計的類型（721、722、751型）(一)單光束分光光度計

原理：由光源(鎢絲燈或氫燈)發(fā)出的光線由反射鏡反射，使光線經(jīng)狹縫的下半部，經(jīng)準光鏡進入單色器棱鏡色散底，由準光鏡將光聚焦于狹縫上半部而射出，經(jīng)液槽照射于光電管上。(二)雙光束分光光度計第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇一、顯色反應及其條件的選擇（一）顯色反應和顯色劑1.顯色反應將試樣中被測組分轉變成有色化合物的反應。顯色反應：絡合反應和氧化還原反應選擇顯色反應應注意的:(1)選擇性要好(2)靈敏度要高(3)對比度要大(4)有色化合物的組成要恒定,化學性質要穩(wěn)定(5)顯色反應的條件要易于控制。第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四2.顯色劑(1)無機顯色劑(2)有機顯色劑（二）顯色反應條件的選擇1.顯色劑的用量

M+R=MR(被測組分)(顯色劑)(有色化合物)2.溶液的酸度(1)酸度對被測物質存在狀態(tài)的影響(2)酸度對顯色劑濃度和顏色的影響(3)對絡合物組成和顏色的影響

第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

3.時間和溫度4.有機溶劑和表面活性劑（1）溶劑影響絡合物的離解度（2）溶劑改變絡合物顏色（3）溶劑影響顯色反應的速度5.共存離子的干擾及消除

第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

消除干擾的主要措施：（1）控制酸度（2）加入掩蔽劑（3）采用萃取光度法（4）在不同波長下測定兩種顯色配合物的吸光度,對它們進行同時測定。（5）尋找新的顯色反應（6）分離干擾離子此外，還可以通過選擇適當?shù)臏y量條件，消除干擾離子的影響。

第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四二、吸光光度法的測量誤差及測量條件的選擇

（一）儀器測量誤差主要是指光源的發(fā)光強度不穩(wěn)定，光電效應的非線性，電位計的非線性、雜散光的影響、濾光片或單色器的質量差(譜帶過寬)，比色皿的透光率不一致，透光率與吸光度的標尺不準等因素。透射比讀數(shù)誤差ΔT（絕對誤差）與T本身大小無關，對于一臺給定儀器基本上是常數(shù)，一般在0.002-0.01之間，僅與儀器本身的精度有關第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四（二）測量條件的選擇1.測量波長的選擇

“吸收最大，干擾最少”原則

2.吸光度范圍的控制吸光度在0.15-0.80之間3.參比溶液的選擇（1）當試液、試劑、顯色劑均無色時，可用蒸餾水作參比液。（2）試劑和顯色劑均無色時，而樣品溶液中其他離子有色時，應采用不加顯色劑的樣品溶液作參比液。（3）試劑和顯色劑均有顏色時，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，然后把顯色劑、試劑均按操作手續(xù)加入，以此做參比溶液。

第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四

第五節(jié)吸光光度法的應用

一、定量分析（一）單組分的測定1.一般方法A-c標準曲線法2.示差法：以濃度比試液cx稍小的標準溶液cs作參比，然后再測定試液的吸光度。

As=-lgTs=κbcsAx=-lgTx=κbcx實際測得吸光度Af為Af=Ax-As=κb(cx-cs)=κbΔc

cx=cs+Δc示差法相對普通光度法提高測量準確度的原因是擴展了讀數(shù)標尺。

第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四(二)多組分的同時測定同時測定一種試樣中的多種組分的基礎是吸光度具有加合性，即總吸光度為各個組分吸光度的總和。二、絡合物組成和酸堿離解常數(shù)的測定（一）絡合物組成的測定1.摩爾比法設絡合反應為M+nR＝MRn第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四固定金屬離子M的濃度，逐漸增加絡合劑的濃度。得到[R]／[M]為1，2，3……的一系列溶液測定其吸光度，繪制曲線，用作圖法求得絡合比。第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四2.等摩爾連續(xù)變化法保持溶液中cM+cR為常數(shù)，連續(xù)改變cR/cM配制出一系列溶液。分別測量吸光度A，以A對cM/(cM+cM)作圖，曲線折點對應的cR/cM值就等于絡合比n。適用于絡合比低、穩(wěn)定性較高的絡合物。

第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期四（二）酸堿離解常數(shù)的測定設有一元弱酸HB，按下式離解：HB=H++B-Ka=[B-][H+]/[HB]配制三種分析濃度c=[HB]+[B-]相等而pH不同的溶液。第一