分析化学第八章吸光光度法课件

第八章吸光光度法汇报人：某某某汇报时间：2024.X.Xξ8-1概述01ξ8-2光的吸收基本定律02ξ8-3方法与仪器03ξ8-4显色反应及显色条件的选择04ξ8-5吸光度测量条件的选择05目录

ξ8-1概述利用物质的光学性质来进行分析的方法。从现在开始我们所接触的内容为仪器分析（简单仪器分析），仪器分析主要测定微量组分，0.1%以下，（常量100~1%，微量1~0.001%，痕量<0.001%）。那么我们判断一下下列情况能否用化学分析吗？nA nB a=1 b=6∴计算得：Ｖ＝0.01865ml＝0.02mlξ8-1概述一般滴定管的误差为±0.01ml，(0.02ml)，∴不能用滴定法，也不能用重量法，含量太小，误差大。含铁量为0.001%试样，称取一克，用标液滴定，用去多少毫升？

1g试样含纯铁：1×0.001%=0.01mgξ8-1概述可以这样：待测组分有色溶液

ξ8-1概述溶液浓度小：色浅

橙红色络合物一定体积时：溶液浓度大：色深这种利用物质颜色深浅不同，测定改种有色溶液的有色物质浓度的方法——比色分析法。它的基本依据：有色物质对光的选择性吸收作用。ξ8-1概述那么吸光光度法（分光光度法）也是基于有色物质对光的选择性吸收作用，利用测试仪器——分光光度计比色分析可见红外紫外，荧光等

吸光光度法 光度法光电比色（光电比色计）分光光度计法

——分光光度计这种分类方法，采用名词不同，是因为仪器的不同或发展的历史不同，实际上都称为吸光光度法，都是基于物质对光的选择性吸收作用。ξ8-1概述一、吸光光度法的特点：1.灵敏度高：1~10-3%微量分析，甚至达10-4~10-5%痕量2.准确度高：相对误差5~10%比色2~5%分光光度，一般不超过6%3.应用广泛：几乎所有的无机离子和许多有机化合物4.操作简便，快速，仪器设备不复杂ξ8-1概述二、吸光光度法的基本原理：1.光的基本性质光的波动性：参数——λ：波长；υ：频率；C：光速，关系：C=λν光的粒子性：光电效应，光的吸收，发射等把光看作是带有能量的粒子流微粒：光子能量：——E决定于λν，波粒关系：

ξ8-1概述λν=CλE小紫外10~400nmE大可见400~780nm↓红外780~3000nmξ8-1概述波长越长，能量越小，红外光对人无多大害处，但紫外光或更短的波长对人有害。单色光——由能量和波长相同的光所组成的光子流，（波长相同的光）复合光——波长不同的光所组成的光，例如白光400~780nm由各种波长和能量的光所组成的红橙黄……可见光ξ8-1概述2.物质对光的选择性吸收当光束照射到有色物质上时，光与物质发生相互作用，于是就产生光的反射、散射、吸收、透射等现象白光入射400~780nm反射反射光很小吸收散射均匀溶液可忽略透射刺激人眼而使人感觉到颜色的存在ξ8-1概述看见的光是不被吸收而透过的光（眼睛所观察到的）吸收的光不被看见两种颜色（互补色）——我们人眼能看到谁哪？

∴透射光——吸收光（互补色光）例如：CuSO4直观为蓝色，吸收黄色580~600nm

KmnO4紫红色吸收500~560nm绿色H2O无色，没有吸收透射蓝色透过紫红ξ8-1概述物质颜色与吸收光颜色的互补关系物质颜色吸收光颜色波长/nm黄绿黄橙红紫红紫蓝绿蓝蓝绿紫蓝绿蓝蓝绿绿黄绿黄橙红400~450450~480480~490490~500500~560560~580580~600600~650650~780ξ8-1概述我们穿的衣服，所看到的各种大自然中的各种颜色，都是由于物质对可见光的吸收显示出来的。所以：不同物质对光有选择性吸收，使得各种物质具有不同颜色。ξ8-1概述为什么有吸光现象？选择性吸收？(1).吸光现象10-8秒，以热或荧光形式放出激态基态物质粒子与光子碰撞能量转移，这个作用叫光的吸收。

ξ8-1概述(2).选择性吸收①激发态粒子约10-8秒后回到基态，吸收的能量以热或荧光等形式释放②每种物质其结构不同，具有不同的量子化能级，对光的吸收不同，当照射光的能量hν与被照射物质粒子的基态与激发态能量之差相当时才发生吸收，发生电子跃迁，呈现不同颜色，物质对光有选择性吸收。ξ8-1概述3.吸收曲线（吸收光谱）表示光吸收程度的量有：A吸光度D光密度E消光值0.0004mg/ml0.002mg/ml0.0006mg/ml0.3000.2000.100λ(nm)600500吸收最大波长为510nm（绿色）,600nm左右的橙红色光几乎无吸收ξ8-1概述①浓度越大，吸收越大（A越大）②A最大所对应的波长为最大吸收波长（λmax）③λmax不随浓度的变化而变化这是为什么？这是由物质的量子化能级决定的ξ8-1概述结论：利用物质对不同的波长具有选择性吸收，而且浓度不同对光吸收的程度不同来测定含量定性：利用λmax——不同物质其吸收曲线的形状和λmax不同定量：的关系，在不同λmax下测定A值。换算含量。

ξ8-2光的吸收基本定律一、朗伯—比尔定律开始是由实验观察得到，后又理论推导1.实验结论：当一束平行单色光通过液池厚度为b的有色溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就要减弱，溶液的浓度越大，液池厚度越大，光被吸收的越多，光强度减弱也就越显著。It透射Ir反射I0

入射平行单系bIa吸收ξ8-2光的吸收基本定律描述它们之间的定量关系为：I0=It+Ir+Ia Ir很小可以忽略；散射光不存在，因为溶液均匀。=It+Ia命It=IIa=I0-It=I0-I ——透光率ξ8-2光的吸收基本定律加合起来朗伯发现：C一定，

比尔发现：b一定，

a：k1、k2加合比例常数为——吸光系数L/g·cm浓度为C：g/Lξ8-2光的吸收基本定律物理定义：当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。此定律不仅适用于溶液，也适用于其他均匀非散射的吸光物质（气体或固体），是各类吸光光度法定量分析的依据。有色溶液的浓度C：mol·L-1，则

ε：摩尔吸光系数，L/mol·cmε与a的关系：ε=Maξ8-2光的吸收基本定律例题：铁（ІІ）浓度为1，10-邻二氮杂菲反应，生成橙红色络合物。该络合物在波长580nm，比色皿厚度为2cm时，测得A=0.19。计算1，10-邻二氮杂菲亚铁的a及ε。的溶液，与解：已知铁的相对原子质量为55.85。根据比尔定律得：ξ8-2光的吸收基本定律2.理论推导dxdIx吸光度II0bS（截面积）ξ8-2光的吸收基本定律①吸光质点（能吸收光子的粒子可能是离子、分子、原子）dn个吸光质点（吸光粒子）——ds俘获光子的总表面积一个光子碰巧到达这些表面上，将立即被吸收，：光子在截面内被俘获的几率

②通过S的光强度Ix：通过dn后，光强度减弱—dIx（被吸收的光强度）则为光强度减弱的几率。

ξ8-2光的吸收基本定律③从意义上讲，光子在S内被俘获的几率应与光强度减弱的几率相一致光强度因被吸收而减弱

④

ξ8-2光的吸收基本定律⑤

质子数越多，A越大

ξ8-2光的吸收基本定律⑥将n/v换算为C（mol·L-1）v=S·b

ξ8-2光的吸收基本定律凡含有个原子的元素叫摩尔原子

ε：摩尔吸光系数，有色溶液在浓度C为1mol·L-1液池厚度b=1cm时，吸光度A=ε朗伯-比尔定律：

ξ8-2光的吸收基本定律⑦吸光度与透光率的关系：百分透光率A=2-lgT%ξ8-2光的吸收基本定律二、吸光度具有加合性在多组分体系中，如果各种吸光物质之间无相互作用力，这个体系的总吸光度等于各组分吸光度之和。ξ8-2光的吸收基本定律三、吸光度的测量（一）、T与A的关系A=pT=2-lgT%百分透光率：入射光I0为100时，透过的光为多少

如果使用仪器上表示出的T%，则可用上式换算Aξ8-2光的吸收基本定律（二）、吸光度的测量1.测A不测T0A100T%0∞从右向左刻度越来越小，不均匀，无论怎样，刻度越粗糙的误差越大，我们读取A，∵A∝C是均匀刻度ξ8-2光的吸收基本定律2.参比溶液，调节仪器因为各种试剂对所选择的最大波长有不同程度的吸收，这就导致了物质对I0吸收的真实性。另外，比色皿的反射，以及比色皿材料也可能有吸收，这样都造成透射光强度的减弱。为使光的强度减弱仅与溶液中待测物质的浓度有关，必须对上述影响进行校正。为此，选用参比溶液以及对测量用的比色皿进行校正。调节仪器使参比皿的A=0，T=100%ξ8-2光的吸收基本定律参比皿：选择光学性质相同，厚度相同的比色皿，贮参比溶液参比溶液：例如邻菲罗啉测Fe+，加入各种试剂但不加Fe的试液，也叫空白液空白液+比色皿，测得一个A/值——本底值。用这个A/值调仪器零点，从而就消除了A/的影响，再测A就是较真实值，通过调节仪器后，实际上入射光强度就是通过参比皿的光强度。ξ8-2光的吸收基本定律四、偏离比尔定律的原因：A∝C理想状态下，当波长和强度一定的入射光通过光程长度固定的有色溶液时，A∝C。通常在仪器分析中，都是利用标准曲线法（工作曲线法）测定物质的含量，其工作曲线：正常正偏负偏CCX0AXA①固定b，λ

②配置准确浓度已知的、一系列不同浓度标准溶液（浓度梯度）

③测其A，以A为纵坐标，以标液浓度C（mol·L-1）为横坐标作图，可得到一条通过原点的直线实际中，特别是浓度较高时，常会出现标准曲线不成直线的现象，如上图红线所示④未知含量的物质处理成溶液（同标液的方法），测其AX，从图上查得CX，利用CX求X%。ξ8-2光的吸收基本定律原因：1.非单色光：严格讲朗伯——比尔定律只适用于单色光，但实际上单色器提供的波长范围比较窄的光带±20nm（据仪器性能而定）。为了讨论方便，假设入射光仅由两种波长组成，例：

∴

ξ8-2光的吸收基本定律实验证明：当时，负偏

当时，正偏

当时，偏差很小，基本上成为直线关系则上式：ξ8-2光的吸收基本定律如果I0所包含的波长范围在被测溶液的吸收曲线较平坦部分，也可测得较好的线性关系。ξ8-2光的吸收基本定律2.化学因素：高浓度时，粒子间有相互作用力，不能独立存在，使吸光能力发生改变，一般小于0.01mol·L-1溶液适于比色3.由吸光物质构成的化学体系：因条件的改变而形成新的化合物或改变吸光物质的浓度，使偏离。新的化合物：缔合、离解、络合、互变异构，与溶剂的作用。消除：利用物质性质、化学平衡知识加以预测与防止ξ8-2光的吸收基本定律⑵尽量选择吸收曲线平坦的曲线处的波长小结：⑴稀液<0.01mol·L-1ξ8-3方法与仪器

一、目视比色法——准确度不高的常规分析法同种材料，大小、形状相同的比色管色阶C2C3C4C5CXC1ξ8-3方法与仪器

②处于两号中间，取其算术平均从管口垂直向下观察，比较颜色深浅①处于哪号溶液其含量与此号相近准确度不高，但方便，相对误差5~20%，只适用于单色液，且标准系列不能久存，颜色易变。ξ8-3方法与仪器

二、光度分析法与目视比色比较的优点：1.使用仪器代替人眼进行测量，消除了人的主观误差，从而提高了准确度2.测定溶液中有其他有色物质共存时，可以选择适当的单色光和参比溶液来消除干扰，因而可提高选择性；3.在分析大批试样时，使用标准曲线法可简化手续，加快分析速度。ξ8-3方法与仪器

近代的仪器型号方法仪器单色器检测器型号光电比色法光电比色计

硒光电池581G分光光度法分光光度计玻璃棱镜硒光电池72型石英棱镜光电管721石英棱镜光电倍增751光栅光电倍增710，730等光度计的基本组成：光源、单色器、比色皿、检测器ξ8-3方法与仪器

光度计的种类繁多，但它们都是由下列基本部件组成光源→单色器→吸收池→检测系统（一）光源，一般使用钨丝灯，6~12V，温度2600~2870K，熔点3680K，波长320~2500nm连续光谱，温度取决于电压，一定要稳压。光强度决定于温度，温度越高强度越大，但注意使用寿命。温度——电压——光强度（二）单色器，将光源的复合光分解为单色光的装置，包括棱镜，（光栅）狭缝和透镜滤光片：玻璃，干涉，爽胶——只允许和它颜色相同的光透过≥30nm5~10nm30~40nm（半宽度）ξ8-3方法与仪器

棱镜：玻璃，石英它们的质量用半宽度（nm）来说明：T%BACλmaxDa.滤光片，最大透光度的一半处曲线的宽度（CD），半宽度越小，单色性越强，滤光片质量越好。选：滤光片的颜色是有色溶液的互补色b.棱镜：半宽度为5~10nm，可达2nm，高级0.5nm，灵敏度高，选择性比滤光片好的多。ξ8-3方法与仪器

玻璃：不透过350nm以下的光石英：<350nm透过

（三）吸收池（比色皿）规格：0.5，1，2，3㎝，长方形，圆柱形等玻璃比色皿：1.同厚度之间的透光率相差应小于0.5%2.光与比色皿要垂直，手拿毛玻璃面3.比色皿一定要保持清洁，表面光滑洗液洗涤乙醇HNO3ξ8-3方法与仪器

（四）检测器——测量吸光度时，是将透过吸收池的光强度转换成电流进行测定，这种把光变为点的转换器叫检测器光电池组成光电转换器光电管检流计ξ8-3方法与仪器

1.光电池工作原理：光照射到光电池上，半导体硒表面就有电子逸出，被收集于金属薄片上，从而带负电，成为光电池的负极。由于硒的半导体性质，电子只能单向移动，使铁片成为正极。通过外电路连接，可产生10~100μA的光电流，能用检流计测量。金属薄片(金、银、铅)半导体硒铁片eξ8-3方法与仪器

外电路电阻不大（100~1000Ω）∵I∝A，I电流∝I01.连续长久或强光照射，使其疲劳，即I不变，产生的光电流小∴注意事项：2.灵敏度在550nm左右最高，而在750，250nm处降至10%ξ8-3方法与仪器

2.光电管，自学3.检流计：悬镜式光点反射检流计测量产生的光电流，灵敏度109A/格应防止震动和大电流通过，使用完毕应先关闭检流计ξ8-4显色反应及显色条件的选择一、显色反应的选择：氧化还原反应络合反应▲

显色反应用的最多的反应例如：

红色pH=2~9lgK稳

=21.3ε=1.2×104λmax=510nmξ8-4显色反应及显色条件的选择问：用581G型光电比色计应选何种滤光片？（绿色）因为一种被测物质组分可能和多种显色剂反应，生成不同的有色物质，因此要考虑最适宜的显色反应，从以下因素考虑：1.灵敏度：因测定微量组分，则要求灵敏度高，选ε大的显色反应，一般ε值在104~105

2.选择性：好，显色剂仅与一种组分发生显色反应，特效显色剂或少数几种组分发生显色反应3.对比度（反射度）：大称：两种有色物质最大吸收波长之差，络合物的最大吸收波长减去显色剂的最大吸收波长。

ξ8-4显色反应及显色条件的选择λmax空白值λMRAλR也就是说：尽量让R在λmax处无吸收，降低空白值4.MR组成恒定，化学性质稳定，保证测量中吸光度基本不变，否则影响A的再现性。ξ8-4显色反应及显色条件的选择二、显色条件的选择：要想得到较好显色反应，则从显色条件考虑。（一）显色剂用量：每个实验前要对用量实验，一般的讲：R越多，利于形成MR，但过量太多也不好。请看下面几种情况:：（固定其他条件，只改变R的用量，然后测定A，以A-C作图）0CRBAAA③①②ξ8-4显色反应及显色条件的选择图①，0-A用量不足，A以后稳定，大于A点之后任何一点浓度，但不能太大，一般根据配比，如Fe2++phen1∶3图②，吸光度稳定在A-B之间，狭窄例：A↓1:61:51:3A↓浓度太低或太高，生成配位体数低或高的络合物吸光度都降低。∴R小于CA或大于CB，A都下降，必须严格控制CR用量。图③，CR增大，A增大，如由橙黄变为血红，一般不选

形成逐级络合，ξ8-4显色反应及显色条件的选择（二）、酸度：实验确定合适的酸度BApHA固定组分及显色剂浓度，改变pH值测A，作A-pH图，取平坦曲线下的pH值为测定此组分的最佳pH。酸度影响情况：①显色剂的颜色与pH有关，R是一种有机弱酸，带有酸、碱指示剂的性质，酸度改变，存在形式发生变化，改变了溶液的颜色，从而改变有色化合物的浓度；②对被测离子存在状态有影响，pH改变有可能造成Mn+的水解。ξ8-4显色反应及显色条件的选择（三）、其他因素：温度：一般室温下进行，但有的反应需加热加速反应完全，但注意在比色时，温度保持一致（温度恒定）。根据反应条件，选适当的温度，如高温分解。

时间：作A-t图，确定合适的时间，时间的长短与温度有关，有的在放置时，受到空气的氧化或发生光解（光化学反应），会使色减。溶剂：氯代磺粉S测Nb，水中显色需几小时，但加丙酮后只需30分钟即可。共存离子的影响：Fe3+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Cr3+本身有色，Mn2+本身无色，但与R反应有色，负误差。ξ8-5吸光度测量条件的选择一、入射光波长的选择1.吸收曲线A大处λ