第十一章 吸光光度法2014s

1、第十一章第十一章 吸光光度法吸光光度法 吸光光度法吸光光度法是基于是基于物质物质对光的对光的选择选择 性吸收性吸收而建立起来的分析方法，它而建立起来的分析方法，它 既是既是分子光谱分子光谱，又是，又是吸收光谱吸收光谱，包，包 括比色法、可见及紫外吸光光度法括比色法、可见及紫外吸光光度法 及红外光谱法等。我们重点讨论可及红外光谱法等。我们重点讨论可 见光区的吸光光度法。见光区的吸光光度法。 一、光的基本性质一、光的基本性质 1、电磁波、电磁波 光是一种电磁波，具有光是一种电磁波，具有波粒二象性波粒二象性，符合，符合 普朗克方程。普朗克方程。 E = h = hc/ h = 6.6310-34 J

2、s = 4.13610-15 eVs 计算时应注意各物理量的单位。计算时应注意各物理量的单位。 11.1 11.1 吸光光度法基本原理吸光光度法基本原理 2、电磁波谱（下册、电磁波谱（下册p33） 3、单色光与复合光单色光与复合光 单色光：具有单一波长的光 复合光：由不同单色光所组成的，如太阳光、 白炽光。 4、可见光可见光 可见光：人眼能感觉到的波长位于可见光：人眼能感觉到的波长位于400-780nm 范围内的光。它是由红、橙、黄、绿、青、范围内的光。它是由红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成的。蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成的。 5 5、可见光区中光的互补原理、可见

3、光区中光的互补原理 光的互补原理：按一定比例混合，得到光的互补原理：按一定比例混合，得到 白光。混合前的这两种色光称为互补色白光。混合前的这两种色光称为互补色 光。光。 紫和绿、黄和蓝、橙和青蓝、红和青紫和绿、黄和蓝、橙和青蓝、红和青 二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收 1、机理：分子外层价电、机理：分子外层价电 子的跃迁引起。子的跃迁引起。 v物质一定，其分子的物质一定，其分子的 基态和激发态就具有基态和激发态就具有 确定的能量，价电子确定的能量，价电子 跃迁过程中吸收光的跃迁过程中吸收光的 能量（波长）是确定能量（波长）是确定 的，故物质对光的吸的，故物质对光的吸 收具有选择

4、性。收具有选择性。 注：物质浓度的大小决定了溶液颜色的深浅。注：物质浓度的大小决定了溶液颜色的深浅。 2、物质呈现颜色与光吸收的关系：、物质呈现颜色与光吸收的关系： 物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择 性吸收作用而产生的。性吸收作用而产生的。 3、吸收光谱：、吸收光谱：以波长为横坐标，吸光度为纵坐以波长为横坐标，吸光度为纵坐 标作图。标作图。 * 最大吸收波长：光吸收程度最大处的波长，用最大吸收波长：光吸收程度最大处的波长，用 max表示。表示。 * 吸光度（吸光度（absorbance） 在可见光区，在可见光区，KMnO4溶液溶液 对波长对波长5

5、25 nm附近绿色光附近绿色光 的吸收最强，而对紫色和的吸收最强，而对紫色和 红色的吸收很弱。红色的吸收很弱。max= 525 nm。浓度不同时，。浓度不同时， 光吸收曲线形状相同，光吸收曲线形状相同， max不变，吸光度不同。不变，吸光度不同。 三、吸光光度法的特点（三、吸光光度法的特点（p332） 1、灵敏度高、灵敏度高 2、仪器设备简单，操作简便，快速、仪器设备简单，操作简便，快速 3、准确度高、准确度高 4、应用广泛、应用广泛 四、朗伯四、朗伯-比尔定律（比尔定律（Lambert-Beer law） 当一束当一束平行单色光平行单色光通过任何通过任何均匀、非散射均匀、非散射的固的固 体、

6、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部 分透过介质，一部分被器皿的表面反射。分透过介质，一部分被器皿的表面反射。 rta IIII 0 在吸光光度分析法中，试液和空白溶在吸光光度分析法中，试液和空白溶 液分别置于同样质料及厚度的吸收池中，液分别置于同样质料及厚度的吸收池中， 然后让强度为然后让强度为I0的单色光分别通过这两个的单色光分别通过这两个 吸收池，再测量其透过光的强度。此时反吸收池，再测量其透过光的强度。此时反 射光强度基本上是不变的，且其影响可以射光强度基本上是不变的，且其影响可以 相互抵消。相互抵消。 ta III 0 透射比或透光度透射比或透

7、光度 （Transmittance） 透过光强度透过光强度It与人射光强度与人射光强度Io之比称之比称 为透射比或透光度，用为透射比或透光度，用T表示溶液的透表示溶液的透 射比愈大，表示它对光的吸收愈小射比愈大，表示它对光的吸收愈小;相反，相反， 透射比愈小，表示它对光的吸收愈大。透射比愈小，表示它对光的吸收愈大。 0 I I T t 朗伯朗伯(Lambert J H)和比尔和比尔(Beer A)分别于分别于 1760和和1852年研究了光的吸收与溶液层的厚年研究了光的吸收与溶液层的厚 度及溶液浓度的定量关系，二者结合称为朗度及溶液浓度的定量关系，二者结合称为朗 伯伯-比尔定律，也称为光的吸收

8、定律。比尔定律，也称为光的吸收定律。 当一束强度为当一束强度为I0的平行单色光垂直照射到的平行单色光垂直照射到 均匀非散射的长度为均匀非散射的长度为b的液层、浓度为的液层、浓度为c的溶的溶 液时，由于溶液中吸光质点液时，由于溶液中吸光质点(分子或离子分子或离子)的吸的吸 收，通过溶液后光的强度减弱为收，通过溶液后光的强度减弱为I： Kbc I I A o lg TI I A o 1 lglg 朗伯朗伯- -比尔定律：比尔定律：当一束平行单色光垂直照射到当一束平行单色光垂直照射到 均匀非散射的均匀非散射的含有吸光物质的溶液后，溶液的含有吸光物质的溶液后，溶液的 吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度

9、成正比。吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。 这是进行定量分析的理论基础。这是进行定量分析的理论基础。 比例常数比例常数K K与吸光物质的性质、入射光波长及温与吸光物质的性质、入射光波长及温 度等因素有关。度等因素有关。 1、成立前提、成立前提 v入射光为平行单色光，且垂直照射入射光为平行单色光，且垂直照射 v吸光物质为均匀非散射体系吸光物质为均匀非散射体系 v吸光质点之间无相互作用吸光质点之间无相互作用 v辐射与物质之间的相互作用仅限于辐射与物质之间的相互作用仅限于 光吸收过程，无荧光和光化学现象光吸收过程，无荧光和光化学现象 发生。发生。 2、适用范围、适用范围 v所有电磁辐射和吸光

10、物质所有电磁辐射和吸光物质 3、吸光度的加和性、吸光度的加和性 含有多种吸光物质的溶液，由于各吸光物质对含有多种吸光物质的溶液，由于各吸光物质对 某一波长的单色光均有吸收作用，若各吸光物某一波长的单色光均有吸收作用，若各吸光物 质的吸光质点之间相互不发生化学反应，当某质的吸光质点之间相互不发生化学反应，当某 一波长的单色光通过这样一种含有多种吸光物一波长的单色光通过这样一种含有多种吸光物 质的溶液时，溶液的总吸光度应等于各吸光物质的溶液时，溶液的总吸光度应等于各吸光物 质的吸光度之和。这一规律称吸光度的加和性。质的吸光度之和。这一规律称吸光度的加和性。 A总 总=A1+A2+ 4、K的讨论的讨

11、论 吸收系数吸收系数a 当浓度当浓度c用用gL-1，液层厚度，液层厚度b用用cm为单位为单位 表示，则表示，则K用另一符号用另一符号a来表示。来表示。 a称为称为 吸收系数，单位为吸收系数，单位为Lg-lcm-1，它表示质，它表示质 量浓度为量浓度为l gL-1，液层厚度为，液层厚度为lcm时溶液时溶液 的吸光度。的吸光度。 abcA 摩尔吸收系数摩尔吸收系数molar absorptivity 当浓度当浓度c用用molL-1，液层厚度，液层厚度b用用cm为为 单位表示，则单位表示，则K用另一符号用另一符号来表示。来表示。 称为摩尔吸收系数，单位为称为摩尔吸收系数，单位为Lmol-lcm-1，

12、 它表示物质的量浓度为它表示物质的量浓度为l molL-1，液层，液层 厚度为厚度为lcm时溶液的吸光度。最大吸收时溶液的吸光度。最大吸收 处的摩尔吸收系数处的摩尔吸收系数max bcA Ma 讨论：讨论： 一定，一定，T一定，溶剂一定时，不同的物一定，溶剂一定时，不同的物 质质不同。不同。 相同的物质，相同的物质，T一定，溶剂一定时，一定，溶剂一定时， 不同时，不同时，不同。不同。 max下的下的max表示该物质吸光能力可以表示该物质吸光能力可以 达到的最高极限。达到的最高极限。 桑德尔桑德尔(Sandell)灵敏度灵敏度S S是指当仪器的检测极限是指当仪器的检测极限A=0.001时，时，

13、单位截面积光程内所能检测出来的单位截面积光程内所能检测出来的 吸光物质的最低含量，其单位为吸光物质的最低含量，其单位为 gcm-2，S与与及吸光物质摩尔质量及吸光物质摩尔质量 M的关系为：的关系为： M S 例：用氯仿将纯胡萝卜素（例：用氯仿将纯胡萝卜素（C40H56， Mr=536）配成浓度为）配成浓度为2.5mg L-1的的 溶液，在溶液，在max为为465nm，吸收池厚，吸收池厚 度为度为1cm时，测得溶液的吸光度为时，测得溶液的吸光度为 0.550，计算胡萝卜素的，计算胡萝卜素的，a，S。 11.2 吸光光度法的仪器吸光光度法的仪器 一、目视比色法一、目视比色法 colorimetry

14、 用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定 物质含量的方法。优点是仪器简单，操作物质含量的方法。优点是仪器简单，操作 简便，适宜于大批试样的分析。灵敏度高，简便，适宜于大批试样的分析。灵敏度高， 因为是在复合光因为是在复合光-白光下进行测定，故某白光下进行测定，故某 些显色反应不符合朗伯些显色反应不符合朗伯-比尔定律时，仍比尔定律时，仍 可用该法进行测定。主要缺点是准确度不可用该法进行测定。主要缺点是准确度不 高，标准系列不能久存，需要在测定时临高，标准系列不能久存，需要在测定时临 时配制时配制。 二、分光光度计的构成二、分光光度计的构成 分光光度计按工作波长范围分

15、类，紫外、分光光度计按工作波长范围分类，紫外、 可见分光光度计应用于无机物和有机物含量可见分光光度计应用于无机物和有机物含量 的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。 分光光度计又可分为单光束和双光束两类。分光光度计又可分为单光束和双光束两类。 以可见分光光度计为例介绍。以可见分光光度计为例介绍。 分光光度计的基本部件分光光度计的基本部件: :光源、分光系统、光源、分光系统、 吸收池、检测系统和信号显示系统。吸收池、检测系统和信号显示系统。 1、光源光源 （light source） 用用612V钨丝灯作可见光区的光源，发出的连续钨丝灯作可见光区的光源，

16、发出的连续 光谱在光谱在3602500 nm 范围内。光源应该稳定，即要求范围内。光源应该稳定，即要求 电源电压保持稳定。为此，通常在仪器内同时配有电电源电压保持稳定。为此，通常在仪器内同时配有电 源稳压器。源稳压器。 2、分光系统分光系统 分光系统的作用是将光源发出的连续光谱分解为单色分光系统的作用是将光源发出的连续光谱分解为单色 光的装置。分为棱镜和光栅。光的装置。分为棱镜和光栅。 棱镜（棱镜（prism）：根据光的折射原理而将复合光色散）：根据光的折射原理而将复合光色散 为不同波长的单色光，然后再让所需波长的光通过一为不同波长的单色光，然后再让所需波长的光通过一 个很窄的狭缝（个很窄的狭

17、缝（slit）照射到吸收池上。由玻璃或石）照射到吸收池上。由玻璃或石 英制成。玻璃棱镜用于可见光范围，石英棱镜则在紫英制成。玻璃棱镜用于可见光范围，石英棱镜则在紫 外和可见光范围均可使用。外和可见光范围均可使用。 光栅（光栅（grating）是根据光的衍射和干涉原理将）是根据光的衍射和干涉原理将 复合光色散为不同波长的单色光，然后再让所复合光色散为不同波长的单色光，然后再让所 需波长的光通过狭缝照射到吸收池上。它的分需波长的光通过狭缝照射到吸收池上。它的分 辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽。辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽。 3、吸收池（比色皿）、吸收池（比色皿） 用于盛放试液的容器。它是

18、由无色透明、耐腐用于盛放试液的容器。它是由无色透明、耐腐 蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的，蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的， 按其厚度分为按其厚度分为0.5cm，lcm，2cm，3cm和和5cm。 在在可见可见光区测量吸光度时使用光区测量吸光度时使用玻璃玻璃吸收池，吸收池，紫紫 外外区则使用区则使用石英石英吸收池。使用比色皿时应注意吸收池。使用比色皿时应注意 保持清洁、透明，避免磨损透光面。保持清洁、透明，避免磨损透光面。 4、检测器、检测器 detector 接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进 行测量。分为光电管和光电倍增管。行测量

19、。分为光电管和光电倍增管。 硒光电池硒光电池 photocell 光电管光电管 （phototube） 光电倍增管（光电倍增管（photomultiplier） 5、信号显示系统、信号显示系统 作用是把放大的信号以吸光度作用是把放大的信号以吸光度A或透射比或透射比T的光的光 度分析法的设计方式显示或记录下来。分光光度分析法的设计方式显示或记录下来。分光光 度计常用的显示装置是检流计、微安表、数字度计常用的显示装置是检流计、微安表、数字 显示记录仪。显示记录仪。 三三、分光光度计的类型、分光光度计的类型 1、按波长范围分：紫外、按波长范围分：紫外-可见；可见；红外可见；可见；红外 2、按仪器的结

20、构：单光束；双光束；双波长、按仪器的结构：单光束；双光束；双波长 单光束：结构简单，价低，缺点：单光束：结构简单，价低，缺点：p339； 双光束：可以克服由于光源和检测系统不稳双光束：可以克服由于光源和检测系统不稳 定所造成的影响；定所造成的影响； 双波长：有两个单色器，无需参比溶液，可双波长：有两个单色器，无需参比溶液，可 用于成分复杂或浑浊溶液的分析。用于成分复杂或浑浊溶液的分析。 11.3 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素 1 、显色反应（、显色反应（color reaction）类型）类型 待测物质本身有较深的颜色，直接测定；待测待测物质本身有较深的颜色，直接测定；待测 物质是

21、无色或很浅的颜色，需要选适当的试剂物质是无色或很浅的颜色，需要选适当的试剂 与被测离子反应生成有色化合物再进行测定，与被测离子反应生成有色化合物再进行测定， 此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。 按显色反应的类型来分，主要有氧化还原反应按显色反应的类型来分，主要有氧化还原反应 和络合反应两大类，而络合反应是最主要的。和络合反应两大类，而络合反应是最主要的。 一、显色反应的类型及要求一、显色反应的类型及要求 多元络合物体系（三元）多元络合物体系（三元） 混配型络合物显色体系：一种金属离混配型络合物显色体系：一种金属离 子与两种配体，往往一大一小，以

22、满子与两种配体，往往一大一小，以满 足空间构型需要足空间构型需要 离子缔合物显色体系：形成配合物本离子缔合物显色体系：形成配合物本 身的一种离子就已经是配阴离子或配身的一种离子就已经是配阴离子或配 阳离子阳离子 金属离子金属离子- -配体配体- -表面活性剂显色体系：表面活性剂显色体系： 加入表面活性剂，是配合物本身在水加入表面活性剂，是配合物本身在水 体系中形成稳定的胶束，增溶，提高体系中形成稳定的胶束，增溶，提高 灵敏度灵敏度 2、显色反应的选择、显色反应的选择 A选择性好：干扰少，或干扰容易消除选择性好：干扰少，或干扰容易消除; B灵敏度高：有色物质的灵敏度高：有色物质的应大于应大于10

23、4 Lmol-lcm-1 C对比度要大：有色化合物与显色剂之间的颜色对比度要大：有色化合物与显色剂之间的颜色 差别要大，即显色剂对光的吸收与络合物的吸差别要大，即显色剂对光的吸收与络合物的吸 收有明显区别，要求两者的吸收峰波长之差收有明显区别，要求两者的吸收峰波长之差 (称为对比度称为对比度)大于大于60 nm。 D有色化合物的组成恒定有色化合物的组成恒定:符合一定的化学式。符合一定的化学式。 E有色化合物的化学性质稳定有色化合物的化学性质稳定:至少保证在测量过至少保证在测量过 程中溶液的吸光度基本恒定。这就要求有色化程中溶液的吸光度基本恒定。这就要求有色化 合物不容易受外界环境条件的影响。合

24、物不容易受外界环境条件的影响。 F显色反应的条件应易于控制。显色反应的条件应易于控制。 二、无机离子的常用显色剂二、无机离子的常用显色剂 （1）无机显色剂无机显色剂：不多，因为生成的络合物不：不多，因为生成的络合物不 稳定，灵敏度和选择性也不高。如用稳定，灵敏度和选择性也不高。如用KSCN显色显色 测铁、钼、钨和铌；用钼酸铵显色测硅、磷和测铁、钼、钨和铌；用钼酸铵显色测硅、磷和 钒钒;用用H2O2显色测钛等。显色测钛等。 （2）有机显色剂：有机显色剂：常见的显色剂有偶氮类和三常见的显色剂有偶氮类和三 苯甲烷类两种（苯甲烷类两种（p342-344）。分子中含有生色团）。分子中含有生色团 和助色团

25、。生色团是某些含不饱和键的基团，和助色团。生色团是某些含不饱和键的基团， 如偶氮基、对醌基和羰基等。这些基团中的如偶氮基、对醌基和羰基等。这些基团中的电电 子被激发时需能量较小，可吸收波长子被激发时需能量较小，可吸收波长200nm以上以上 的可见光而显色。助色团是含孤对电子的基团，的可见光而显色。助色团是含孤对电子的基团， 如氨基、羟基和卤代基等。这些基团与生色团如氨基、羟基和卤代基等。这些基团与生色团 上的不饱和键作用，使颜色加深。上的不饱和键作用，使颜色加深。 三、影响显色反应的因素三、影响显色反应的因素 包括包括:溶液酸度，显色剂用量，试剂加入顺序，溶液酸度，显色剂用量，试剂加入顺序，

26、显色时间，显色温度，有机溶剂和表面活性显色时间，显色温度，有机溶剂和表面活性 剂及共存离子的干扰等。剂及共存离子的干扰等。 1、溶液的酸度、溶液的酸度 M+HR=MR+H+ *影响被测金属离子的存在状态影响被测金属离子的存在状态 *影响显色剂的平衡浓度和颜色影响显色剂的平衡浓度和颜色 *影响络合物的组成和颜色影响络合物的组成和颜色 *绘制绘制pH与吸光度关系曲线以确与吸光度关系曲线以确 定适宜的定适宜的pH范围范围 *应为应为A最大且恒定的区间最大且恒定的区间 2、显色剂的用量、显色剂的用量 M(被测组分被测组分)+R(显色剂显色剂) =MR(有色络合物有色络合物) v为使显色反应进行完全，需

27、加入过量的显色为使显色反应进行完全，需加入过量的显色 剂。但显色剂不是越多越好。有些显色反应，剂。但显色剂不是越多越好。有些显色反应， 显色剂加人太多，反而会引起副反应，对测显色剂加人太多，反而会引起副反应，对测 定不利。在实际工作中根据实验结果来确定定不利。在实际工作中根据实验结果来确定 显色剂的用量。显色剂的用量。 3、显色反应时间、显色反应时间 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳 定状态，并在较长时间内保持不变定状态，并在较长时间内保持不变;有些显色反有些显色反 应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开

28、 始褪色始褪色;有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经 一段时间后才稳定。制作吸光度一段时间后才稳定。制作吸光度-时间曲线确定时间曲线确定 适宜时间。适宜时间。 4、显色反应温度、显色反应温度 ：显色反应大多在室温下进：显色反应大多在室温下进 行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度 完成。完成。 5、有机溶剂和表面活性剂：有机溶剂可以降低、有机溶剂和表面活性剂：有机溶剂可以降低 有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。 还可能会提高显色反应的速率，影响有色络合还可能会提高显色反应

29、的速率，影响有色络合 物的溶解度和组成等。表面活性剂还可以提高物的溶解度和组成等。表面活性剂还可以提高 反应的灵敏度，增加络合物的稳定性。反应的灵敏度，增加络合物的稳定性。 （6）共存离子的干扰及其消除（）共存离子的干扰及其消除（p351） 影响因素：影响因素： 试样中存在干扰物质会影响被测组分的测定。试样中存在干扰物质会影响被测组分的测定。 例如共存离子本身有颜色或本身无色但却与显例如共存离子本身有颜色或本身无色但却与显 色剂反应生成有色物质，在测量条件下有吸收，色剂反应生成有色物质，在测量条件下有吸收， 造成正干扰；共存离子与被测组分或显色剂反造成正干扰；共存离子与被测组分或显色剂反 应，

30、在测量条件下无吸收，但却使显色反应不应，在测量条件下无吸收，但却使显色反应不 完全，会造成负干扰；共存离子在测量条件下完全，会造成负干扰；共存离子在测量条件下 从溶液中析出，便溶液变混浊，无法准确测定从溶液中析出，便溶液变混浊，无法准确测定 溶液的吸光度。溶液的吸光度。 消除方法：消除方法： a. 控制溶液酸度控制溶液酸度 b.加入掩蔽剂：所选的掩蔽剂应不与待测离子加入掩蔽剂：所选的掩蔽剂应不与待测离子 作用，掩蔽剂以及它与干扰物质形成的络合作用，掩蔽剂以及它与干扰物质形成的络合 物的颜色应不干扰待测离子的测定。物的颜色应不干扰待测离子的测定。 c.利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态利用氧化

31、还原反应，改变干扰离子的价态 d.选择合适的测量波长选择合适的测量波长 e.选用合适的参比溶液消除显色剂和某些共存选用合适的参比溶液消除显色剂和某些共存 有色离子的干扰。有色离子的干扰。 f.当溶液中存在有消耗显色剂的干扰离子时，当溶液中存在有消耗显色剂的干扰离子时， 可通过增加显色剂的用量来消除干扰。可通过增加显色剂的用量来消除干扰。 g.分离分离 以上方法均不奏效时，采用预先分离的以上方法均不奏效时，采用预先分离的 方法。方法。 一、测量波长和参比溶液的选择一、测量波长和参比溶液的选择 1、测量波长的选择、测量波长的选择 为了使测定结果有较高的灵敏度，应选择为了使测定结果有较高的灵敏度，应

32、选择 被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，被测物质的最大吸收波长的光作为入射光， 这称为这称为“最大吸收原则最大吸收原则”。 但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质 干扰测定时，则应根据干扰测定时，则应根据“吸收最大，干扰吸收最大，干扰 最小最小”的原则入射光波长。的原则入射光波长。 11.4 吸光度的测量及误差控制吸光度的测量及误差控制 例例 丁二酮肟光度法测钢中镍，丁二酮肟光度法测钢中镍， 络合物丁二酮肟镍的最大吸收络合物丁二酮肟镍的最大吸收 波长为波长为470 nm，但试样中的铁，但试样中的铁 用酒石酸钠掩蔽后，在用酒石酸钠掩蔽后，在470 nm 处也

33、有一定吸收，干扰镍的测处也有一定吸收，干扰镍的测 定。为避免铁的干扰，可以选定。为避免铁的干扰，可以选 择波长择波长 520 nm进行测定，虽然进行测定，虽然 测镍的灵敏度有所降低，但酒测镍的灵敏度有所降低，但酒 石酸铁不干扰镍的测定。石酸铁不干扰镍的测定。 2、参比溶液的选择、参比溶液的选择 利用参比溶液来调节仪器的零点，可消除由利用参比溶液来调节仪器的零点，可消除由 吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的 误差，扣除干扰的影响。误差，扣除干扰的影响。 参比溶液选择原则是：参比溶液选择原则是：使吸光度真实反映溶液使吸光度真实反映溶液 中待测组分的浓度

34、。中待测组分的浓度。 方法：方法：将试液中可能影响光吸收的物质，除待将试液中可能影响光吸收的物质，除待 测组分与显色剂的产物外都选为参比溶液。测组分与显色剂的产物外都选为参比溶液。 a 试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。 b 显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离 子，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。子，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。 c 显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂 空白作参比溶液。空白作参比溶液。 d 显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加显色剂和试液均有颜色

35、，可将一份试液加 入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之 不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均 按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，按试液测定方法加入，以此作为参比溶液， 这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干 扰。扰。 e 改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生 显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干 扰。扰。 二、引起偏离朗伯二、引起偏离朗伯- -比尔定律的因素比尔定律的因素 在吸光光度分析中，经常出现

36、标准曲线不呈在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈 直线的情况，特别是当吸光物质浓度较高时，直线的情况，特别是当吸光物质浓度较高时， 明显地看到通过原点向浓度轴弯曲的现象明显地看到通过原点向浓度轴弯曲的现象( (吸吸 光度轴弯曲光度轴弯曲) )。这种情况称为偏离朗伯。这种情况称为偏离朗伯- -比尔比尔 定律。若在曲线弯曲部分进行定量，将会引定律。若在曲线弯曲部分进行定量，将会引 起较大的误差。起较大的误差。 偏离朗伯比尔定律的原偏离朗伯比尔定律的原 因主要是仪器或溶液的实际因主要是仪器或溶液的实际 条件与朗伯条件与朗伯比尔定律所要比尔定律所要 求的理想条件不一致。求的理想条件不一致。 （1）非

37、单色光引起的偏离）非单色光引起的偏离 * 朗伯朗伯-比尔定律只适用于单色光，但由于单色器比尔定律只适用于单色光，但由于单色器 色散能力的限制和出口狭缝需要保持一定的宽色散能力的限制和出口狭缝需要保持一定的宽 度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实 际上都是具有某一波段的复合光。由于物质对际上都是具有某一波段的复合光。由于物质对 不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗 伯比尔定律的偏离伯比尔定律的偏离。 1、物理因素、物理因素 * 克服非单色光引起的偏离的措施克服非单色光引起的偏离的措施 使用比较好的单色器，从而

38、获得纯度较高使用比较好的单色器，从而获得纯度较高 的的 “单色光单色光”，使标准曲线有较宽的线性，使标准曲线有较宽的线性 范围。范围。 入射光波长选择在被测物质的最大吸收处，入射光波长选择在被测物质的最大吸收处， 保证测定有较高的灵敏度，此处的吸收曲保证测定有较高的灵敏度，此处的吸收曲 线较为平坦，在此最大吸收波长附近各波线较为平坦，在此最大吸收波长附近各波 长的光的长的光的值大体相等，由于非单色光引起值大体相等，由于非单色光引起 的偏离要比在其他波长处小得多。的偏离要比在其他波长处小得多。 测定时应选择适当的浓度范围，使吸光度测定时应选择适当的浓度范围，使吸光度 读数在标准曲线的线性范围内。

39、读数在标准曲线的线性范围内。 （2）非平行光引起的偏离）非平行光引起的偏离 当入射光为非平行光，就不能保证当入射光为非平行光，就不能保证 光全部垂直通过吸收池，导致光束光全部垂直通过吸收池，导致光束 的实际光程大于吸收池的厚度，实的实际光程大于吸收池的厚度，实 际的吸光度大于理论值，从而产生际的吸光度大于理论值，从而产生 正偏离。正偏离。 （3）介质不均匀引起的偏离）介质不均匀引起的偏离 朗伯比尔定律要求吸光物质的溶液是朗伯比尔定律要求吸光物质的溶液是 均匀的。如果被测溶液不均匀，是胶体溶均匀的。如果被测溶液不均匀，是胶体溶 液、乳浊液或悬浮液时，入射光通过溶液液、乳浊液或悬浮液时，入射光通过

40、溶液 后，除一部分被试液吸收外，还有一部分后，除一部分被试液吸收外，还有一部分 因散射现象而损失，使透射比减少，因而因散射现象而损失，使透射比减少，因而 实测吸光度增加，使标准曲线偏离直线向实测吸光度增加，使标准曲线偏离直线向 吸光度轴弯曲，引起正偏离。故在光度法吸光度轴弯曲，引起正偏离。故在光度法 中应避免溶液产生胶体或混浊。中应避免溶液产生胶体或混浊。 （4）溶液浓度过高引起的偏离）溶液浓度过高引起的偏离 浓度过高使得吸光物质分子或离子之间的浓度过高使得吸光物质分子或离子之间的 平均距离减小，质点之间的相互作用改变平均距离减小，质点之间的相互作用改变 电荷分布，继而改变了物质的吸光能力。电

41、荷分布，继而改变了物质的吸光能力。 溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新化溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新化 合物或互变异构等化学变化而改变其浓度，因而合物或互变异构等化学变化而改变其浓度，因而 导致偏离朗伯导致偏离朗伯比尔定律。比尔定律。 A 解离：大部分有机酸碱的酸式、碱式对光有不同解离：大部分有机酸碱的酸式、碱式对光有不同 的吸收性质，溶液的酸度不同，酸的吸收性质，溶液的酸度不同，酸(碱碱)解离程度解离程度 不同，导致酸式与碱式的比例改变，使溶液的吸不同，导致酸式与碱式的比例改变，使溶液的吸 光度发生改变。光度发生改变。 B 络合：显色剂与金属离子生成的是多级络合物，络合：显色剂

42、与金属离子生成的是多级络合物， 且各级络合物对光的吸收性质不同，例如在且各级络合物对光的吸收性质不同，例如在Fe() 与与SCN - 的络合物中，的络合物中，Fe(SCN) 3颜色最深， 颜色最深， Fe(SCN)2+颜色最浅，故颜色最浅，故SCN-浓度越大，溶液颜浓度越大，溶液颜 色越深，即吸光度越大。色越深，即吸光度越大。 2、化学因素、化学因素溶液本身的化学反应引起的溶液本身的化学反应引起的 偏离偏离 c 缔合：例如在酸性条件下，缔合：例如在酸性条件下，CrO42-会缔合会缔合 生成生成Cr2O72-，而它们对光的吸收有很大的，而它们对光的吸收有很大的 不同。不同。 在分析测定中，要控制

43、溶液的在分析测定中，要控制溶液的 条件，使被测组分以一种形式存条件，使被测组分以一种形式存 在，以克服化学因素所引起的对在，以克服化学因素所引起的对 朗伯比尔定律的偏离。朗伯比尔定律的偏离。 三、吸光度测量的误差三、吸光度测量的误差 在吸光光度分析中，仪器测量不准确在吸光光度分析中，仪器测量不准确 也是误差的主要来源。任何光度计都也是误差的主要来源。任何光度计都 有一定的测量误差。这些误差可能来有一定的测量误差。这些误差可能来 源于光源不稳定，实验条件偶然变动，源于光源不稳定，实验条件偶然变动， 读数不准确等。读数不准确等。 当当A=0.434(或透射比或透射比 T=36.8%)时，测量的时，

44、测量的 相对误差最小相对误差最小。 %100 ln TT T Er %100* ln %100 434. 0 ln 434. 0 ln434. 0 TT dT C dc E T dT b dc T b C bcTA r 要使测量相对误差最小，则要使测量相对误差最小，则 TlnT必须取最大值。必须取最大值。 d（TlnT）=0 即即lnT+1=0 T=0.368 吸光度范围的选择吸光度范围的选择 从仪器测量误差的角度来看，从仪器测量误差的角度来看， 为使测量结果得到较高的准为使测量结果得到较高的准 确度，一般应控制标准溶液确度，一般应控制标准溶液 和 被 测 试 液 的 吸 光 度 在和 被 测

45、 试 液 的 吸 光 度 在 0.150.80范围内。可通过控范围内。可通过控 制溶液的浓度或选择不同厚制溶液的浓度或选择不同厚 度的吸收池来达到目的。度的吸收池来达到目的。 11.5 吸光光度分析方法吸光光度分析方法 一、经典光度分析方法一、经典光度分析方法 1、校准曲线法、校准曲线法可用于微量单组分的可用于微量单组分的 测定测定 在选择的在选择的最佳最佳实验条件下分别测量一系列不同实验条件下分别测量一系列不同 含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测 组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图， 得到一条通过原点的直线，称为标准曲线得到一条通过原点的直线，称为标准曲线，此此 时测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可时测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可 以查到与之相对应的被测物质的含量。以查到与之相对应的被测物质的含量。 2、示差光度法、示差光度法适于常量分析（适于常量分析（2-5%） （1）测量原理）测量原理 参比溶液的选择参比溶液的选择 示差吸光光度法中以浓度稍小于待测组分（示差吸光光度法中以浓度稍小于待测组分（Cx） 的标准溶液（的标准溶液（Cs）作为参比溶液，此时在普通）作为参比溶液，此时在普通 吸光光度法中吸光光度法中 bcA ss bcA xx cbccbAAAA Sxsx