第十二章 光度分析

第十二章光度分析1第一页，共四十七页，2022年，8月28日§12-1概述

光度分析：比色分析法和分光光度法。

分光光度法：在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为分光光度法。2第二页，共四十七页，2022年，8月28日分光光度法的特点：灵敏度较高准确度高仪器设备简单、操作简便快速应用广泛3第三页，共四十七页，2022年，8月28日§12-2物质对光的选择性吸收

一、光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。光是由光子流组成，光子的能量：E=h=hc/

（Planck常数：h=6.626×10-34J×S)光的波动性可用波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述：

=c4第四页，共四十七页，2022年，8月28日白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光可见光区：400-760nm紫外光区：近紫外区200-400nm

远紫外区10-200nm（真空紫外区）5第五页，共四十七页，2022年，8月28日二、物质对不同波长光的吸收特性单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成)互补色光：两种颜色的光按适当的强度比混合可成白光，则这两种光称为互补色光。

如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补物质呈吸收光的互补色光的颜色6第六页，共四十七页，2022年，8月28日物质的颜色

物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。7第七页，共四十七页，2022年，8月28日光的互补：蓝黄8第八页，共四十七页，2022年，8月28日

光吸收曲线

用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制曲线，描述物质对不同波长光的吸收能力。9第九页，共四十七页，2022年，8月28日KMnO4溶液的吸收曲线（KMnO4:a<b<c<d）10第十页，共四十七页，2022年，8月28日

吸收曲线讨论：定性分析的依据：不同物质由于其组成和结构不同，其吸收曲线的形状和λmax也不相同；不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax不变。定量分析的依据：同一种物质，在一定波长下的吸光度A随浓度的增加而增加。在λmax处吸光度A的差异最大。11第十一页，共四十七页，2022年，8月28日§12-3光的吸收定律一、朗伯—比耳定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A∝c12第十二页，共四十七页，2022年，8月28日13第十三页，共四十七页，2022年，8月28日I0

：入射光强度；It：透射光强度；14第十四页，共四十七页，2022年，8月28日朗伯－比尔定律的数学表达式：b：液层厚度(光程长度)，常以cm为单位；k：比例常数；c：物质浓度。15第十五页，共四十七页，2022年，8月28日

朗伯-比耳定律：当平行单色光通过均匀的吸光物质溶液时,溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区的吸收测量，也适用于原子吸收测量。16第十六页，共四十七页，2022年，8月28日例已知透光率为10％，求吸光度。

A＝－lgT＝－lg0.1＝1.0例已知吸光度为1.0，求透光率。

T＝10－A＝10－1.0＝0.10

17第十七页，共四十七页，2022年，8月28日b：以cm为单位；浓度c单位g·L-1

。A＝abc

a：吸光系数，单位L·g-1·cm-1

。二、吸光系数、摩尔吸光系数b：以cm为单位；浓度c单位mol·L-1

；A＝εbcε：摩尔吸光系数，单位L·mol-1·cm-1。18第十八页，共四十七页，2022年，8月28日

ε与a的关系ε=M‧a

（M为物质的摩尔质量）摩尔吸光系数ε(L·mol-1·cm-1)在数值上等于浓度为1mol·L-1、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。

吸光系数a(L·g-1·cm-1)相当于浓度为1g·L-1，液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。19第十九页，共四十七页，2022年，8月28日比吸光系数(specificabsorptivity)指浓度0.01g/mL,b为1cm时的吸光度值。用E1cm1%表示，单位mL/g·cm。E1cm1%＝10·a=10ε/M20第二十页，共四十七页，2022年，8月28日例1一含Fe2＋溶液浓度为0.5mg/L，用邻二氮菲显色测定，吸收池厚度为两厘米，在508nm处测得吸光度为0.19，求摩尔吸光系数和比吸光系数。21第二十一页，共四十七页，2022年，8月28日摩尔吸光系数ε的讨论（1）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，ε仅与物质本身的性质有关，与待测物浓度无关。（2）同一物质在不同波长下的ε值不同。（3）εmax越大表明该物质的吸光能力越强，测定该物质的灵敏度越高。22第二十二页，共四十七页，2022年，8月28日三、桑德尔灵敏度（S）定义：产生0.001吸光度时，单位截面积（cm2）光程内所含吸光物质的质量。单位（μg/cm2）S越小，显色反应灵敏度越高。23第二十三页，共四十七页，2022年，8月28日（一）物理性因素（二）化学性因素。四、偏离朗伯—比耳定律的原因24第二十四页，共四十七页，2022年，8月28日（一）物理性因素（1）入射光为非单色光。朗伯—比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。25第二十五页，共四十七页，2022年，8月28日(2)朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。朗伯-比耳定律假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用，这种假定只有在稀溶液时才基本符合。当溶液浓度较大时，吸光质点间可能发生缔合、离解、互变异构等相互作用，直接影响了对光的吸收。26第二十六页，共四十七页，2022年，8月28日(二)化学性因素27第二十七页，共四十七页，2022年，8月28日§12-4吸光度的测量一、分光光度计的基本组成光源单色器样品室检测器显示28第二十八页，共四十七页，2022年，8月28日29第二十九页，共四十七页，2022年，8月28日

1．光源钨灯320～2500nm可见光区氘灯190～400nm紫外光区2．单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出任一波长单色光的光学系统。核心器件为：棱镜或光栅30第三十页，共四十七页，2022年，8月28日

3.样品室

吸收池主要有石英池和玻璃池两种。紫外区须用石英池，可见区用玻璃池。

4.检测器

光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。

5.信号显示记录系统

检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。31第三十一页，共四十七页，2022年，8月28日32第三十二页，共四十七页，2022年，8月28日二、吸光光度测量条件的选择（一）选择适当的入射波长一般应该选择λmax为入射光波长。（二）选择适当的参比溶液消除吸收池表面及溶液对入射光的反射和吸收带来的误差。33第三十三页，共四十七页，2022年，8月28日参比溶液的选择一般遵循以下原则：⑴当待测组分、显色剂及其他试剂均无色，用纯溶剂（水)作参比溶液；⑵当显色剂无色，而待测试液有色，用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液；34第三十四页，共四十七页，2022年，8月28日⑶当显色剂或其它试剂有色，而试液本身无色，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液；⑷平行操作空白35第三十五页，共四十七页，2022年，8月28日（三）控制适宜的吸光度读数范围误差表示：Δc/c=（0.434/TlgT）ΔT

浓度测量值的相对误差（Δc/c）不仅与仪器的透光度误差ΔT有关，而且与其透光度读数T的值也有关。36第三十六页，共四十七页，2022年，8月28日最佳读数范围与最佳值T在10%～70%浓度相对误差较小，最佳读数范围。用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在T%=10～70%(吸光度A=0.15～1.0)。相对误差最小

Tmin＝36.8%,Amin＝0.43437第三十七页，共四十七页，2022年，8月28日§12-5显色反应及显色条件的选择一、对显色反应的要求1、选择性好2、灵敏度高3、生成物稳定4、显色剂在测定波长处无明显吸收38第三十八页，共四十七页，2022年，8月28日二、显色条件的选择1.显色剂用量：选择曲线变化平坦处作为显色条件。吸光度与显色剂用量关系曲线cRcRcRAAA39第三十九页，共四十七页，2022年，8月28日2.溶液的pH值选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的pH范围。pHA3.显色时间与温度显色反应一般在室温下进行，有的反应需加热，应通过实验找出适宜的温度范围。40第四十页，共四十七页，2022年，8月28日三、干扰的消除1.加入掩蔽剂2.选择适当的显色反应条件3.选择适宜的波长4.分离干扰离子

41第四十一页，共四十七页，2022年，8月28日四、常用显色剂分类：无机显色剂和有机显色剂，常用有机显色剂。有机显色剂可以同金属离子形成稳定的有特征颜色的螯合物，灵敏度高。常用的有：铬天菁S、偶氮胂Ⅲ、邻菲罗林、二硫腙。42第四十二页，共四十七页，2022年，8月28日§12-6分光光度法的定量方法一、标准曲线法0.20.80.40.6A012

345C/mg·L-143第四十三页，共四十七页，2022年，8月28日二、标准对比法44第四十四页，共四十七页，2022年，8月28日三、多组分的同时测定

45第四十五页，共四十七页，2022年，8月28日Aλ1=εaλ1bCa＋εbλ1bCb

Aλ2=εaλ2bCa＋εbλ2bCb

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