第九章吸光光度法第九章吸光光度法§9-1吸光光度法的基本原理

吸光光度法是基于被測(cè)物質(zhì)的分子對(duì)光具有選擇性吸收的特性而建立起來(lái)的分析方法。

一、物質(zhì)的顏色對(duì)光的選擇性吸收§9-1吸光光度法的基本原理

吸光光度法是基于被測(cè)物質(zhì)光的基本性質(zhì)光的電磁波性質(zhì)射線x射線紫外光紅外光微波無(wú)線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見(jiàn)光光的基本性質(zhì)光的電磁波性質(zhì)射線x射線紫外光紅外光微波無(wú)線單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收黃色光當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)的溶液時(shí)，物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇性，只有當(dāng)照射光的光子能量與被照射物質(zhì)的分子、原子或離子由基態(tài)到激發(fā)態(tài)之間的能量之差相等時(shí)，這個(gè)波長(zhǎng)的光才被吸收。

當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)的溶液時(shí)，物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇吸收光譜純電子能態(tài)間躍遷S2S1S0S3hE2E0E1E3S2S1S0hAhhh分子內(nèi)電子躍遷帶狀光譜銳線光譜A吸收光譜純電子能態(tài)間躍遷S2S1S0S3hE2E0E1物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.610-19J.物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同吸收曲線將不同波長(zhǎng)的光照射某一固定濃度和液層厚度的溶液，并測(cè)量每一波長(zhǎng)下溶液對(duì)光的吸收程度（吸光度），以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，所得曲線，稱為吸收曲線。如圖為高錳酸鉀和重鉻酸鉀的吸收曲線。吸收曲線是吸光光度法選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)。吸收曲線將不同波長(zhǎng)的光照射某一固定濃度和液層厚度的溶液，并測(cè)300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收曲線300400500600700/nm350525545測(cè)量某物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度，以波長(zhǎng)（）為橫坐標(biāo)，吸光度（A）為縱坐標(biāo)，繪制吸光度隨波長(zhǎng)的變化可得一曲線，此曲線即為吸收曲線。(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。吸收光譜的獲得測(cè)量某物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度，以波長(zhǎng)（）為橫坐標(biāo)，定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收ABA在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。AC增大定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對(duì)光的選二、光吸收基本定律:Lambert-Beer定律透光率（透射比）Transmittance朗伯-比爾定律公式：A=lg(I0/It)=lg1/T=kbc吸光度介質(zhì)厚度(cm)透光率二、光吸收基本定律:Lambert-Beer定律透光率吸光度與透光率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%吸光度與透光率T：透光率A：吸光度1.0ACA100吸光系數(shù)b吸光液層的厚度，光程，cmc吸光物質(zhì)的濃度,g/L,mol/LK

比例常數(shù)入射光波長(zhǎng)物質(zhì)的性質(zhì)溫度取值與濃度的單位相關(guān)c：mol/LK

摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1c：g/LK

a吸光系數(shù)，L·g–1·cm-1c：g/100mLK

比吸光系數(shù)相互關(guān)系

MolarAbsorptivityAbsorptivitySpecificextinctioncoefficient吸光系數(shù)b吸光液層的厚度，光程，cmc吸光物質(zhì)的濃度,吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC

max三維譜圖吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC

01234mg/mlA。。。。*0.80.60.40.20溶液濃度的測(cè)定A＝bc工作曲線法：測(cè)定某物質(zhì)濃度時(shí)，先配制一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按所需條件顯色后，分別測(cè)定它們的吸光度A。以A為縱坐標(biāo)，濃度C為橫坐標(biāo)，繪制的曲線為工作曲線（或標(biāo)準(zhǔn)曲線）。朗伯-比爾定律的分析應(yīng)用—01234吸光的加合性多組分體系中，如果各組分之間無(wú)相互作用，其吸光度具有加合性，即對(duì)吸收定律偏離AC主要原因非單色光吸光質(zhì)點(diǎn)的相互作用吸光的加合性多組分體系中，如果各組分之間無(wú)相互作用，其吸光度非單色光引起的對(duì)吸光定律的偏離設(shè)入射光由1和2兩種波長(zhǎng)組成，溶液的吸光質(zhì)點(diǎn)對(duì)兩種波長(zhǎng)的光的吸收均遵從吸收定律121+2或或非單色光引起的對(duì)吸光定律的偏離設(shè)入射光由1和2兩非單色光引起的對(duì)吸光定律的偏離對(duì)吸收光譜而言，b和c固定，反映了A隨波長(zhǎng)變化的情況，單一波長(zhǎng)，A

固定；不同波長(zhǎng)，A

不同。因此，非單色光將導(dǎo)致對(duì)吸光定律的偏離。A12在實(shí)際工作中，入射光通常具有一定的帶通。為了避免1.非單色光帶來(lái)的影響，一般選用峰值波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。選用峰值波長(zhǎng)，也2.可以得到較高的靈敏度。非單色光引起的對(duì)吸光定律的偏離對(duì)吸收光譜而言，b和c固吸光質(zhì)點(diǎn)間相互作用引起的對(duì)吸光定律的偏離質(zhì)點(diǎn)間的靜電作用質(zhì)點(diǎn)間的締合作用質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)反應(yīng)因此，朗伯-比爾定律僅適用于稀溶液吸光質(zhì)點(diǎn)間相互作用引起的對(duì)吸光定律的偏離質(zhì)點(diǎn)間的靜電作用質(zhì)點(diǎn)光源單色器吸收池檢測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源分光光度法的基本部件通過(guò)棱鏡或光柵得到一束近似的單色光.波長(zhǎng)可調(diào),故選擇性好,準(zhǔn)確度高.§

9-2吸光分析法的儀器簡(jiǎn)介光源單色器吸收池檢測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源分光光度法的基本部件通過(guò)棱鏡722型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)方框圖光源吸收池檢測(cè)系統(tǒng)分光系統(tǒng)722型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)方框圖光源吸收池檢測(cè)系統(tǒng)分光系統(tǒng)721分光光度計(jì)721分光光度計(jì)（1）分光光度計(jì)的主要部件光源：發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠 的光強(qiáng)度,穩(wěn)定。 可見(jiàn)光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈(320～2500nm)

紫外區(qū)：氫燈，氘燈(180～375nm)單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的 裝置。棱鏡:玻璃350～3200nm,石英185～4000nm光柵:波長(zhǎng)范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便（1）分光光度計(jì)的主要部件光源：發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜吸收池：(比色皿)用于盛待測(cè)及參比溶液。 可見(jiàn)光區(qū)：光學(xué)玻璃池 紫外區(qū)：石英池檢測(cè)器：利用光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。 光電池，光電管，光電倍增管指示器： 低檔儀器：刻度顯示中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動(dòng)掃描記錄吸收池：(比色皿)用于盛待測(cè)及參比溶液。棱鏡：依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過(guò)棱鏡時(shí)折射率不同單色器入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ1λ2800600500400棱鏡：依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過(guò)棱鏡時(shí)折射率不同單色器入射狹縫準(zhǔn)直透光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵光柵衍射示意圖原理：利用光通過(guò)光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光.光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600檢測(cè)器SeAu，Ag半導(dǎo)體h硒光電池Ag、Au檢測(cè)器SeAu，Ag半導(dǎo)體h硒光電池Ag、Au光電管紅敏管625-1000nm藍(lán)敏管200-625nmNi環(huán)（片）堿金屬光敏陰極h光電管紅敏管625-1000nmNi環(huán)（片）堿金屬h單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示比值光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示光束分裂器單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)比值光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示光束分裂器單波長(zhǎng)雙光束分光光度分析化學(xué)第九章吸光光度法課件分析化學(xué)第九章吸光光度法課件吸光分析的幾種方法目視比色法標(biāo)準(zhǔn)系列未知樣品特點(diǎn)利用自然光比較吸收光的互補(bǔ)色光準(zhǔn)確度低（半定量）不可分辨多組分方法簡(jiǎn)便，靈敏度高吸光分析的幾種方法目視比色法標(biāo)準(zhǔn)系列未知樣品特點(diǎn)利用自然光比光電比色法分光光度法（紫外-可見(jiàn)分光光度法）UV-VIS0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示I0It參比樣品注意比較光電比色法分光光度法（紫外-可見(jiàn)分光光度法）UV-VIS0.要點(diǎn)1、Plank條件2、物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。3、在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。吸光定律c：mol/L摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1K

c：g/LK

a吸光系數(shù)，L·g–1·cm-10.575要點(diǎn)1、Plank條件2、物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收§9-3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇利用顯色反應(yīng)將待測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩镔|(zhì)，然后進(jìn)行測(cè)定。一、對(duì)顯色反應(yīng)的要求靈敏度高，ε大。選擇性好，干擾少。顯色后的物質(zhì)組成恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。有色物質(zhì)與顯色劑顏色差別大。§9-3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇利用顯色反應(yīng)將待測(cè)組分轉(zhuǎn)變二、顯色條件的選擇酸度：酸度對(duì)顯色反應(yīng)有影響，要控制合適的酸度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。顯色劑用量：為使顯色反應(yīng)完全，需加入過(guò)量的顯色劑，但有時(shí)顯色劑太多，引起副反應(yīng)，用量通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇。溫度：顯色反應(yīng)要在合適的溫度下進(jìn)行，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇。二、顯色條件的選擇顯色條件的選擇顯色時(shí)間：有的顯色反應(yīng)瞬間完成，有的需要放置一定時(shí)間。有的放置時(shí)間太長(zhǎng)不穩(wěn)定。溶劑：有時(shí)在顯色反應(yīng)中加入有機(jī)溶劑，可提高顯色反應(yīng)的靈敏度。溶液中共存離子的影響：共存離子有色或顯色劑反應(yīng)生成有色物質(zhì)干擾測(cè)定，需除去。顯色條件的選擇顯色時(shí)間：有的顯色反應(yīng)瞬間完成，有的需要放置一§9-4測(cè)量條件的選擇除顯色反應(yīng)條件外，還必須選擇好光度測(cè)量條件。一、入射波長(zhǎng)的選擇應(yīng)根據(jù)吸收曲線，選擇最大吸收時(shí)的波長(zhǎng)λ

max.因?yàn)殪`敏度高，波長(zhǎng)小范圍內(nèi)，吸光度隨波長(zhǎng)λ變化小?！?-4測(cè)量條件的選擇除顯色反應(yīng)條件外，還必須二、參比溶液的選擇：

參比溶液：將不含待測(cè)離子的溶液或試劑加入一比色皿中，試液放入另一比色皿中，再調(diào)節(jié)儀器，使不含待測(cè)離子溶液處在T=100%處，此種溶液為參比溶液。目的是為了消除由于比色皿、溶劑及試劑對(duì)入射光的反射和吸收等帶來(lái)的誤差。二、參比溶液的選擇：選擇參比溶液的原則使試液的吸光度真正反映待測(cè)組分的濃度。當(dāng)試液、顯色劑及所用的其它試劑在測(cè)量波長(zhǎng)處均無(wú)吸收，可用去離子水或純?nèi)軇┳鲄⒈热芤?；選擇參比溶液的原則如果顯色劑或加入的其它試劑在測(cè)量波長(zhǎng)處略有吸收，應(yīng)采用試劑空白（不加試樣而其余試劑照加的溶液）作參比溶液。如顯色劑在測(cè)量波長(zhǎng)處無(wú)吸收，但待測(cè)試液中共存離子有吸收，此時(shí)可用不加入顯色劑的試液為參比溶液。如果顯色劑或加入的其它試劑在測(cè)量波長(zhǎng)處略有吸收，應(yīng)采用試劑空三、吸光度范圍的選擇在不同的吸光度范圍內(nèi)儀器讀數(shù)對(duì)測(cè)定帶來(lái)不同程度的誤差，通過(guò)計(jì)算得出；當(dāng)T為15%—65%或A在0.2—0.8時(shí)為測(cè)量的適宜范圍。三、吸光度范圍的選擇

01234mg/mlA。。。。*0.80.60.40.20一、溶液濃度的測(cè)定A＝bc工作曲線法(標(biāo)準(zhǔn)曲線)§9-5

朗伯-比爾定律的分析應(yīng)用01234鄰二氮菲法測(cè)定微量鐵試樣經(jīng)溶解，分離干擾物質(zhì)后，在試液中加入鹽酸羥胺將鐵全部還原為二價(jià)的鐵，加入鄰二氮菲顯色劑，并加入HAc-NaAc緩沖溶液，pH約4.0-5.0，顯色3～5min后，以試劑空白為參比溶液，于510nm處測(cè)定A值，在工作曲線上查得含量，即得到測(cè)定結(jié)果。鄰二氮菲法測(cè)定微量鐵2.鋼鐵中錳的分析錳是鋼鐵中的有益元素，以金屬固溶體MnS存在。試液用硝酸溶解，用磷酸與三價(jià)鐵配合成無(wú)色的Fe(HPO4)2-，在催化劑硝酸銀作用下，以(NH4)2S2O8為氧化劑，加熱煮沸使Mn2+氧化為MnO4-，于530nm下測(cè)定A，在工作曲線上查得含量。計(jì)算Mn的含量。2.鋼鐵中錳的分析二、分析結(jié)果的計(jì)算例：用磺基水楊酸測(cè)定某礦樣中鐵含量，標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)如下：標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液濃度ug/mL2.04.06.08.010.012.0吸光度0.0970.2000.3040.4080.5100.613二、分析結(jié)果的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液濃度ug/mL2.04.06.0線性擬合Origin[2005-11-1411:13"/Graph1"(2453688)]LinearRegressionforData1_B:Y=A+B*XParameter Value Error----