第七章 吸光光度法

第八章吸光光度法18.1吸光光度法的基本原理8.1.1

光的基本性質(zhì)8.1.2

物質(zhì)對光的吸收8.1.3

溶液的吸光定律8.1.4吸光光度法的靈敏度8.2吸光分析法的方法與儀器簡介8.2.1

目視比色法8.2.2吸光分析法28.3顯色反應(yīng)8.3.1顯色劑的選擇8.3.2顯色條件的選擇8.4光度測量的條件選擇8.4.1測量波長的選擇8.4.2

待測溶液吸光度范圍的選擇8.4.3

參比液的選擇8.5光度分析法的誤差8.5.1偏離朗伯-比耳定律8.5.2吸光度測量的誤差38.5吸光光度法應(yīng)用簡介8.6.1微量組分的測定8.6.2示差光度法8.6.3絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定48.1吸光光度法的基本原理58.1.1光的基本性質(zhì)吸光光度法是基于物質(zhì)對光選擇性吸收的特性而建立的分析方法。光的電磁波性質(zhì)

射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光6光的波粒二象性波動性粒子性

E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應(yīng)E：光子的能量（J,焦耳）

：光子的頻率（Hz,赫茲）

：光子的波長（cm）c：光速（2.9979

1010cm.s-1）h：Plank常數(shù)（6.6256

10-34J.s焦耳.秒）7單色光、復(fù)合光、光的互補單色光復(fù)合光光的互補單一波長的光由不同波長的光組合而成的光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。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠88.1.2物質(zhì)對光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光9光作用于物質(zhì)時，物質(zhì)吸收了可見光，而顯示出特征的顏色，這一過程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。物質(zhì)對光的吸收滿足Plank條件吸收光譜S2S1S0S3E2E0E1E3h

當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)時，組成該物質(zhì)的分子、原子或離子與光子碰撞，這些粒子吸收能量，從最低能態(tài)（基態(tài)）躍遷到最高能態(tài)（激發(fā)態(tài)），這個作用就叫物質(zhì)對光的吸收。10如測量某種物質(zhì)對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，可得到一條曲線，稱為吸收曲線或吸收光譜

。純電子能態(tài)間躍遷S2S1S0S3h

E2E0E1E3A

h

h

分子內(nèi)電子躍遷帶狀光譜銳線光譜

AS2S1S011(a)(b)(c)(d)220240260280

nm

A0000(a)聯(lián)苯（己烷溶劑）；一些典型的紫外光譜(b)苯（己烷溶劑）；(c)苯蒸汽；(d)Na蒸汽。12物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.6

10-19J.13定性分析與定量分析的基礎(chǔ)1、定性分析基礎(chǔ)2、定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對光的選擇吸收ABA

在一定的實驗條件下，某物質(zhì)對光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比，其吸收曲線的形狀不會改變，λmax也不會改變。A

C增大14吸收曲線的討論：①同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長λmax,此時的物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)最大,記為εmax.②不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。③吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。15④不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度A與濃度的關(guān)系滿足朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律，此特性是物質(zhì)定量分析的依據(jù)。⑤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)。16吸光光度法的特點較高的靈敏度，適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度；應(yīng)用范圍廣；簡便，易于操作；不適于超純物質(zhì)及高含量分析；不適于堿、堿土金屬178.1.3

溶液的吸光定律—朗伯-比耳定律透光率（透射比）Transmittance透光率定義：T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It18朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律吸光光度法的理論依據(jù)，研究光吸收的基本定律I0=It+Ia

T:透射比或透光度A:吸光度T=It/I0A=lg(I0/It)＝lg(1/T)朗伯定律（1760年）：光吸收與溶液層厚度成正比比爾定律（1852年）：光吸收與溶液濃度成正比19當(dāng)一束平行單色光垂直照射到樣品溶液時，溶液的吸光度與溶液的濃度及光程（比色池的厚度）成正比關(guān)系－－－朗伯比爾定律其中，A:吸光度，T:透射比，I0:入射光強度，It:透射光強度，K:比例常數(shù)，b:比色池厚度，c:溶液濃度注意：平行單色光均相介質(zhì)無發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)20注：Lambert-Beer定律不僅適用于溶液，而且也適用于均勻的氣體和固體狀態(tài)的吸光物質(zhì)，是各類吸收光譜法，如紅外光譜法和原子吸收光譜法等的定量分析之依據(jù)。21摩爾吸光系數(shù)eA=e

bcA=Kbcc:mol/Lc:g/LA=abca:吸光系數(shù)22

=1.1

104物理意義是：當(dāng)溶液濃度為1mol/L，且光程為1cm時的吸光度。

是由吸光物質(zhì)在一定波長和溶劑等情況下的特征常數(shù)。靈敏度的表示方法1、摩爾吸光系數(shù)

8.1.4吸光光度法的靈敏度332+桔紅色

508鄰二氮菲23對同一種待測物質(zhì)，不同的方法具有不同的

，表明具有不同的靈敏度。例，分光光度法測銅銅試劑法測Cu

426=1.28

104L．mol-1．cm-1雙硫腙法測Cu

495=1.58

105L．mol-1．cm-1一般情況

<1×104

~1×104~5×104

>105靈敏度差靈敏度一般靈敏度高

值越大，表明該有色物質(zhì)對入射光的吸收能力越強，方法越靈敏；即c一定時，

越大，A越大，靈敏度越高。5×104～1×105靈敏度特高一般在選用顯色劑時都選用

較大的，以獲得更高的準(zhǔn)確度242、桑德爾指數(shù)S

S值表示：截面積為1cm2的液層，在一定波長或波段處測得的吸光度A為0.001時，所含待測物質(zhì)質(zhì)量，單位為

g．cm-2。Sandell靈敏度與

的關(guān)系:桑德爾指數(shù)S摩爾吸光系數(shù)

靈敏度靈敏度25

吸光光度法是一種適合于微量組分測定的儀器分析法，檢測限大多可達(dá)10-3~10-4g/L或~

g/mL數(shù)量級。其準(zhǔn)確度能滿足微量組分測定的要求。一般相對誤差2~5%。例如，石灰石中微量鐵，含量為0.067%，相對誤差以5%計算，結(jié)果為0.064~0.070%，絕對誤差為0.003%。與常量分析相比較：鐵礦中的鐵含量測定，含量為80%，若相對誤差以5%計算，結(jié)果為84~76%，絕對誤差為4%。26吸光度的加和性A1=ε1bc1A2=ε2bc2A

=ε1bc1+ε2bc2

根據(jù)吸光度的加和性可以進(jìn)行多組分的測定以及某些化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的測定在某一波長，溶液中含有對該波長的光產(chǎn)生吸收的多種物質(zhì)，那么溶液的總吸光度等于溶液中各個吸光物質(zhì)的吸光度之和27吸光度與透光率T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%28吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律

或A吸收光譜29例.符合光吸收定律的有色溶液稀釋時，其吸收光譜曲線A～λ中λmax的位置（）A.向長波方向移動；B.不移動但高峰值降低；C.全部無變化；D.向短波方向移動；E.不移動但高峰值增大；B308.2吸光分析方法31一、目視比色法標(biāo)準(zhǔn)系列未知樣品特點利用自然光比較吸收光的互補色光準(zhǔn)確度低Er=20%（半定量）不可分辨多組分方法簡便，靈敏度高32

用純度較高的單色光照射被測溶液，測量其對光的吸收情況，再根據(jù)朗伯-比耳定律計算。準(zhǔn)確度、靈敏度較目視比色法提高很多；其所用儀器稱為分光光度計。二、吸光光度法33（一）可見分光光度計結(jié)構(gòu)光源單色器樣品池檢測器信號輸出鎢絲燈，320~2500nm.基本要求：光源強，能量分布均勻，穩(wěn)定作用：將復(fù)合光色散成單色光棱鏡、光柵平面透射光柵，反射光柵玻璃，光學(xué)玻璃，石英作用：將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并放大光電池、光電管，光電倍增管，光電二極管，光導(dǎo)攝像管（多道分析器）表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示34構(gòu)成：狹縫、準(zhǔn)直鏡、棱鏡或光柵、會聚透鏡。

入射狹縫準(zhǔn)直鏡物鏡棱鏡焦面出射狹縫f入射狹縫準(zhǔn)直鏡光柵物鏡出射狹縫f其中最主要的分光原件為棱鏡和光柵。

350.575光源單色器吸收池檢測器顯示I0It參比樣品入射光I0透射光It請注意與定義比較未考慮吸收池和溶劑對光子的作用36單波長單光束分光光度計0.575光源單色器吸收池檢測器顯示37單波長雙光束分光光度計比值光源單色器吸收池檢測器顯示光束分裂器388.3顯色反應(yīng)顯色劑的選擇顯色條件的選擇39顯色反應(yīng)有機(jī)物質(zhì)官能團(tuán)強吸收直接測定UV-VIS官能團(tuán)弱吸收衍生化反應(yīng)UV-VIS顯色反應(yīng)無機(jī)物質(zhì)通常通過顯色反應(yīng)生成吸光系數(shù)大的有色物質(zhì)進(jìn)行測定，以提高靈敏度332+桔紅色

max鄰二氮菲可見光分光光度法是基于物質(zhì)對可見光的選擇性吸收，故被測組分有顏色是測定的必要條件。408.3.1顯色劑的選擇顯色反應(yīng)的的靈敏度高；高選擇性；穩(wěn)定性好，組成恒定；MR（有色化合物）與R（顯色劑）顏色差別較大，即對照性要大，一般要求兩者的吸收峰波長之差△λ＞60nm。顯色條件易于控制；

RA

MRR

MR418.3.2顯色條件的選擇一、顯色劑的用量M+nR=MRn

[R]一定時，M→MRn轉(zhuǎn)化率一定；為使反應(yīng)充分，一般稍微加入過量R。其用量一般通過實驗來確定。ACRACRCRA42酸度的影響副反應(yīng)M+nR=MRnOH-H+存在型體的變化RH

=

R-

+H+

1

2生成不同配比的絡(luò)合物例：磺基水楊酸–Fe3