第10章吸光光度法课件

第十章吸光光度法10.1概述

基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法，称为吸光光度法，包括比色法、可见紫外分光光度法及红外光谱法等。

红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000m,主要用于有机化合物结构鉴定。

紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400750nm，主要用于有色物质的定量分析。。10.1.1比色分析法和分光光度法的特点和适用范围1.灵敏度高；测定浓度的下限一般为10-5~10-6mol/L2.准确度较高；比色分析法的相对误差为5%~10%，分光光度法为2%~5%3.快速简便，应用广泛；10.1.2光的基本性质光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。400nm760nm可见光区域紫外区红外区在可见光区域各种光的波长范围：红光650~760nm橙光600~650nm黄光580~600nm黄绿光560~580nm绿光500~560nm蓝绿光480~500nm蓝光450~480nm紫光400~450nm

光的波动性和微粒性10.1.3光的选择吸收与溶液颜色1.光的互补色红橙黄绿青青蓝蓝紫白光

单色光与复合光单色光：具有同一波长的光复合光：不同波长组成的光可见光的波长大约在400～760nm之间，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成，各种光具有一定的波长范围。

互补色光如果把适当颜色的两种色光按一定强度比例混合，可以组成白光，这两种色光称为互补色光。2.物质对光的选择吸收与物质颜色当一束白光通过溶液时，溶液能够选择性地吸收白光中的某一种波长的光，而让其余波长的光透过，我们看到的溶液颜色是吸收光的互补色。例如：CuSO4溶液呈兰色，是由于该溶液选择性的吸收了白光中的黄色光。又例：KMnO4溶液呈紫色，是由于溶液选择性的吸收了白光中的绿光。物质颜色和吸收颜色的关系物质颜色吸收光颜色波长范围

/nm黄绿紫400～450黄蓝450～480橙绿蓝480～490红蓝绿490～500紫红绿500～560紫黄绿560～580蓝黄580～600绿蓝橙600～650蓝绿红650～750例、某溶液在阳光（白光）下呈兰色，在钠光（黄光）下呈（）A、黄色B、兰色

C、无色D、黑色10.2吸光光度法基本原理10.2.1光吸收定律

当一束平行的单色光通过某一溶液时，由于溶液对光的吸收，透过光的强度必小于入射光的强度，单色光通过溶液被吸收的程度称为吸光度，用“A”表示。实验证明：式中：T——透光率,I0——入射光强度；It——透过光强度；a——吸光系数；b——液层厚度；c——溶液浓度；如果浓度c单位为mol/L，液层厚度b单位为cm,吸光系数a用表示，称为摩尔吸光系数，单位为——称为光吸收定律，又叫朗伯－比耳定律。摩尔吸光系数ε的讨论（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；（2）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仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；（3）可作为定性鉴定的参数；（4）同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度（5）

εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。

ε>105：超高灵敏；

ε=(6～10）×104

：高灵敏；

ε=(2～6）×104

：中等灵敏；

ε<2×104：不灵敏。（6）ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。例１：某溶液遵循光吸收定律，当浓度为C时透光率为T，当浓度为2C，液层厚度不变时，透光率为（）A、2TB、TC、D、T2例２：一束单色光通过厚度为1cm的有色溶液后，强度减弱20%，当它通过厚度为5cm的相同溶液时，强度将减弱（）A、42%B、58%C、67%D、78%例３、已知Fe2＋的浓度为560ug/l的溶液，显色后在2.00cm的比色皿中测得吸光度为0.2，则有色化合物的摩尔吸光系数为____L·mol－1·cm－1.（已知Fe的式量为55.85）例４、某有色溶液在2.00cm吸收池中，测得百分透光率T%=50,若改用（1）1cm（2）3cm厚的吸收池时，其T%和A各为多少？

10.２.２吸收光谱曲线同一溶液对不同波长的光，其吸光度不同，将不同波长的光通过某一固定溶液，测得每一波长下的吸光度，如果以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，所得曲线叫吸收光谱曲线。由图可知，（１）不同浓度的KMnO4溶液，其最大吸收波长相同，为５２５nm.即对绿光产生最大程度的吸收。（２）同一物质，吸收光谱曲线形状类似。例、下列表述不正确的是（）A、吸收光谱曲线表明了吸光度随波长的变化；B、吸收光谱以波长为纵坐标，吸光度为横坐标；C、吸收光谱曲线中，最大吸收处的波长为最大吸收波长；D、吸收光谱曲线表明了吸光物质的光吸收特性。某一物质的最大吸收波长是吸光光度分析中选择入射光的依据。10.３显色反应及显色条件的选择有些物质本身具有明显的颜色，如KMnO4，可以直接进行比色分析。但大多数物质本身无颜色或颜色浅，进行吸光光度分析时，须加入一种显色剂，将被测物质转化为一种有色物质，这个反应叫显色反应。10.３.１显色反应的要求１.灵敏度要高，２.选择性要好，３.有色化合物组成固定，４、有色化合物稳定性高10.３.２显色反应的条件１.显色剂用量；２.溶液酸度；３.温度；４.时间５.溶剂１.显色剂的适宜用量是通过实验测定的；２.综合考虑酸度对金属离子，显色剂的浓度及颜色，对配合物组成和稳定性的影响；３.显色反应有快有慢，适宜的显色时间和有色溶液的稳定程度必须通过实验来测定；４.温度影响有色化合物对光的吸收，表样和试样的显色温度应保持一致；10.４分光光度计光源单色器吸收池检测器显示记录系统1.光源：通常用低压钨丝灯，或氢灯、氘灯；2.单色器：在光电比色计中常用滤光片，在分光光度计中用棱镜或光栅。3.吸收池：又称为比色皿，石英玻璃制成，规格有0.5、1、2、3、5cm等。单色器滤光片:由有色玻璃片制成，只允许和它颜色相同的光通过，得到的是近似的单色光。棱镜:用光学玻璃或石英制成，光通过棱镜发生折射而色散。

光栅:光通过光栅发生衍射和干涉现象而分光。例：用光度比色计测量CuSO4溶液的吸光度，应选用_____颜色的滤光片，该溶液能最大程度的吸收__________颜色的光。A、兰兰B、绿黄C、黄黄D、黄兰

选择滤光片的原则：滤光片的颜色应与有色溶液的颜色互补。检测器：利用光电效应将光信号转化为电信号的一种装置。通常用硒光电池。检流计：常用光点反射式微电计，其标尺上有两种刻度，一是等分的百分透光度，另一种是不等分的吸光度。双光束紫外分光光度计10.5测定条件的选择1、选择适当波长的入射光

为使实验结果有较高的灵敏度，一般选择最大吸收波长的的入射光。例如KMnO4溶液，应选用波长为525nm的绿光为入射光。2、控制合适的吸光度范围在吸光度为0.2~0.8时，测定的准确度较高。例：为提高光度分析灵敏度的方法有（）A、增加显色剂用量B、增加被测溶液用量C、选择适当的参比溶液D、选择合适的入射光例：光度法测定某试液时，若A＞0.8,为提高其读数的准确度，应采取的最简便的措施是：A、减小入射光波长B、稀释被测液C、改换厚度较小的比色皿D、改换厚度较大的比色皿3、选择适当的参比溶液（1）当试样溶液、显色剂和其它试剂均无色时，——纯溶剂（蒸馏水）做参比溶液（溶剂空白).（２）如果显色剂无色，而试样溶液中其它离子有色时，应选用不加显色剂的试样溶液为参比溶液（试液空白）。（３）当试剂、显色剂有色，而待测试液无色时，则采用不加待测试液，按操作步骤加入显色剂和试液配置成参比溶液。（试剂空白）10.6吸光光度法应用1.标准曲线法0.20.80.40.6A

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345C/mg·L-1分光光度法第十章吸光光度法思考题1．朗伯-比耳定律的物理意义是什么？写出其数学表达式。2．摩尔吸光系数ε的物理意义是什么？其大小与哪些因素有关？ε在分析化学中有何意义？3．什么是吸收曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？4．显色反应如何选择？5．吸光度测量条件如何选择？6．光度分析法中，参比溶液应如何选择？1.答：当一束平行的单色光通过液层厚度为b的有色溶液时，溶液的吸光度A与液层的厚度b和溶液的浓度c成正比。即A=lg(I0/I)=εbc2.答：摩尔吸光系数ε在数值上等于1mol·L-1吸光物质在1cm光程中的吸光度。它是吸光物质在特定波长下的一个特征常数。其单位为L·mol-1·cm-1。由于ε值与入射光波长有关，故表示ε时，应注明所用入射光波长。在分析化学中，ε值的大小反应了：（1）吸光物质对某一特定波长光吸光能力大小的量度。ε值越大，该吸光物质的吸光能力越强。（2）衡量光度分析方法灵敏度的重要指标，ε值越大，方法的灵敏度越高。3.答：以入射光波长作横坐标，用分光光度计测量每一波长下物质对光的吸光度作纵坐标所绘制的曲线，称为吸收曲线。其作用是：选择入射光波长，在此波长下测量吸光度，则分析的灵敏度最高。因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据。在某特定波长下，用分光光度计测量一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，然后以浓度为横坐标，对应的吸光度值为纵坐标所绘制的曲线，称为标准曲线（亦称工作曲线）。它是作为待测物质定量分析的依据。如果在相同条件下测得待测试液的吸光度值，从标准曲线上就可查得待测试液的浓度，这就是标准曲线法。4.答：显色反应的选择原则是：（1）选择生成的有色物质（MR）的ε较大的显色反应；（2）显色剂（R）在测定波长处无吸收，即ε尽可能小；（3）反应生成的有色物质（MR）的组成要恒定，化学性质稳定。5.答：吸光度测量条件包括三个主要方面：（1）入射光波长的选择：入射光的波长应根据吸收曲线选择λmax为宜。因在此波长处ε值最大，使测定具有较高的灵敏度。（2）参比溶液的选择：在吸光度的测量中，由于比色皿的反射以及溶剂、试剂等对光的吸