1、第九章第九章 吸光光度法吸光光度法9-1 9-1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理 吸光光度法是基于被測物質的分子對光具有吸光光度法是基于被測物質的分子對光具有選擇性吸收選擇性吸收的特性而建立起來的分析方法。的特性而建立起來的分析方法。 一、物質的顏色對光的選擇性吸收一、物質的顏色對光的選擇性吸收光的基本性質光的基本性質 射射線線x射射線線紫紫外外光光紅紅外外光光微微波波無無線線電電波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 見見 光光單色光、復合光、光的互補單色光、復合光、光的互補藍藍黃黃紫紅紫紅綠綠紫紫黃綠黃綠

2、綠藍綠藍橙橙紅紅藍綠藍綠物質對光的吸收物質對光的吸收物質的顏色與光的關系物質的顏色與光的關系完全吸收完全吸收完全透過完全透過吸收黃色光吸收黃色光光譜示意光譜示意表觀現象示意表觀現象示意 當一束光照射到某物質的溶液時，當一束光照射到某物質的溶液時，物質物質對光的吸收具有選擇性對光的吸收具有選擇性，只有當照射光的光，只有當照射光的光子能量與被照射物質的分子、原子或離子由子能量與被照射物質的分子、原子或離子由基態到激發態之間的能量之差相等時，這個基態到激發態之間的能量之差相等時，這個波長的光才被吸收。波長的光才被吸收。 吸收光譜S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S0h A h h h 分子

3、內電子躍遷分子內電子躍遷帶狀光譜帶狀光譜 A物質對光的選擇吸收物質對光的選擇吸收例：例：A 物質物質B 物質物質102.5 evEEEhcA191034106 . 1)(5 . 21031062. 6ev)(10774. 45cm477.4 nm102.0 evEEEhcB620.6 nm同理，得：同理，得：1 ev = 1.6 10-19 J.吸收曲線吸收曲線將不同波長的光照射某一固定濃度和液層將不同波長的光照射某一固定濃度和液層厚度的溶液，并測量每一波長下溶液對厚度的溶液，并測量每一波長下溶液對光的吸收程度（吸光度），以光的吸收程度（吸光度），以吸光度為吸光度為縱坐標，相應波長為橫坐標縱坐

4、標，相應波長為橫坐標，所得曲線，所得曲線，稱為稱為吸收曲線吸收曲線。 如圖為高錳酸鉀和重鉻酸鉀的吸收曲線。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定波長的重吸收曲線是吸光光度法選擇測定波長的重要依據。要依據。300400500600700 /nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收曲線的吸收曲線(a)(b)(c)(d) 220 240 260 280 nm A0000吸收光譜的獲得定性分析與定量分析的基礎定性分析與定量分析的基礎ABA )(maxA)(maxBA C增增大大二

5、、二、 光吸收基本定律光吸收基本定律: : Lambert-Beer定律定律透光率透光率 （透射比）（透射比）Transmittance朗伯朗伯- -比爾定律公式：比爾定律公式：A A= =lg(lg(I I0 0/ /I It t)= lg1/T = )= lg1/T = k kbcbc吸光度吸光度介質厚度介質厚度(cm)(cm)透光率透光率吸光度吸光度 與透光率與透光率AKcbTlgT ： 透光率透光率A： 吸光度吸光度1.00.50ACA100500T %TKbcAT1010吸光系數吸光系數KcbA c 吸光物質的濃度吸光物質的濃度, g/L, mol/LK K acbAacbA K %

6、11cmEcbEAcm%11MaEcm1010%11相互關系相互關系 Molar AbsorptivityAbsorptivity Specific extinction coefficient吸收定律與吸收光譜的關系吸收定律與吸收光譜的關系ACA或或 A C max 0 1 2 3 4 mg/mlA。 。 。 。*0.80.60.40.20溶液濃度的測定溶液濃度的測定A bc工作曲線法：測定某物質濃工作曲線法：測定某物質濃度時，先配制一系列標準溶度時，先配制一系列標準溶液，按所需條件顯色后，分液，按所需條件顯色后，分別測定它們的吸光度別測定它們的吸光度A。以以A為縱坐標，濃度為縱坐標，濃度C

7、為橫坐標為橫坐標，繪制的曲線為工作曲線（或繪制的曲線為工作曲線（或標準曲線）。標準曲線）。朗伯朗伯-比爾定律的分析應用比爾定律的分析應用吸光的加合性吸光的加合性iiiiiiiicbbcAA非單色光引起的對吸光定律的偏離非單色光引起的對吸光定律的偏離設入射光由設入射光由 1 和和 2 兩種波長組成，溶液的吸光質點對兩種波長組成，溶液的吸光質點對兩種波長的光的吸收均遵從吸收定律兩種波長的光的吸收均遵從吸收定律 1 bcIIA11011lgbcII110011 2 bcIIA22022lgbcII210022 1 + 2 210201lgIIIIA bcbcIIII211010lg020102012

8、1bcA1或或bcA221bcA1或或bcA2非單色光引起的對吸光定律的偏離非單色光引起的對吸光定律的偏離iKAA 1 2吸光質點間相互作用引起的對吸光定律的偏離吸光質點間相互作用引起的對吸光定律的偏離因此，朗伯因此，朗伯-比爾定律僅適用于稀溶液比爾定律僅適用于稀溶液光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測系統檢測系統穩壓電源穩壓電源分光光度法的基本部件分光光度法的基本部件通過棱鏡或光柵得到一束近似的單色光通過棱鏡或光柵得到一束近似的單色光.波長可調波長可調, 故選擇性好故選擇性好, 準確度高準確度高. 9-2 吸光分析法的儀器簡介722722型分光光度計結構方框圖型分光光度計結構方框圖光光源源吸

9、收池吸收池檢測系統檢測系統分光分光系統系統721分光光度計分光光度計（1 1）分光光度計的主要部件）分光光度計的主要部件光源光源：發出所需波長范圍內的連續光譜，有足夠：發出所需波長范圍內的連續光譜，有足夠 的光強度的光強度, ,穩定。穩定。 可見光區：可見光區：鎢燈，碘鎢燈鎢燈，碘鎢燈(320(3202500nm)2500nm) 紫外區：紫外區：氫燈，氘燈氫燈，氘燈(180(180375nm)375nm)單色器單色器：將光源發出的連續光譜分解為單色光的：將光源發出的連續光譜分解為單色光的 裝置。裝置。棱鏡棱鏡: :玻璃玻璃3503503200nm, 3200nm, 石英石英1851854000

10、nm4000nm光柵光柵: :波長范圍寬波長范圍寬, , 色散均勻色散均勻, ,分辨性能好分辨性能好, , 使用方便使用方便吸收池吸收池：( (比色皿比色皿) )用于盛待測及參比溶液。用于盛待測及參比溶液。 可見光區：光學玻璃池可見光區：光學玻璃池 紫外區：石英池紫外區：石英池檢測器檢測器：利用光電效應，將光能轉換成：利用光電效應，將光能轉換成 電流信號。電流信號。 光電池，光電管，光電倍增管光電池，光電管，光電倍增管指示器指示器： 低檔儀器：刻度顯示低檔儀器：刻度顯示 中高檔儀器：數字顯示，自動掃描記錄中高檔儀器：數字顯示，自動掃描記錄棱鏡：棱鏡：依據不同波長光通過棱鏡時折射率不同依據不同波

11、長光通過棱鏡時折射率不同單色器單色器入射狹縫入射狹縫準直透鏡準直透鏡棱鏡棱鏡聚焦透鏡聚焦透鏡出射狹縫出射狹縫白光白光紅紅紫紫1 12 2800 600 500400光柵：光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數量很大的在鍍鋁的玻璃表面刻有數量很大的等寬度等寬度等間距等間距條痕條痕(600、1200、2400條條/mm )。M1M2出出射射狹狹縫縫光屏光屏透透鏡鏡平面透平面透射光柵射光柵光柵衍射示意圖光柵衍射示意圖原理原理：利用光通過光柵時利用光通過光柵時發生衍射和干涉現象而發生衍射和干涉現象而分光分光.檢測器檢測器SeAu，Ag半導體半導體h 硒光電池硒光電池Ag、Au光電管光電管紅敏管紅敏管 625-1

12、000 nm藍敏管藍敏管 200-625 nmNi環（片）環（片）堿金屬堿金屬光敏陰極光敏陰極h 單波長單光束分光光度計單波長單光束分光光度計0.575比值比值單波長雙光束分光光度計吸光分析的幾種方法光電比色法光電比色法分光光度法（紫外分光光度法（紫外-可見分光光度法）可見分光光度法）UV-VIS0.575I0ItbCTIIAtlglg0hchEEE022、物質的電子結構不同，所能吸收光的波長也不同，這就構、物質的電子結構不同，所能吸收光的波長也不同，這就構成了物質對光的選擇吸收基礎。成了物質對光的選擇吸收基礎。3、在一定的實驗條件下，物質對光的吸收與物質的濃度成正比。、在一定的實驗條件下，物

13、質對光的吸收與物質的濃度成正比。KbcAT1010AKcbTlg吸光定律吸光定律c：mol / L摩爾吸光系數，摩爾吸光系數， L mol 1 cm -1cbAK c：g / LK a吸光系數，吸光系數， L g 1 cm -1acbA 0.575bCTIIAtlglg09-3 9-3 顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條件的選擇利用顯色反應將待測組分轉變為有色物質，然后進行利用顯色反應將待測組分轉變為有色物質，然后進行測定。測定。一、對顯色反應的要求一、對顯色反應的要求靈敏度高靈敏度高，大。大。選擇性好選擇性好，干擾少。，干擾少。顯色后的物質組成恒定，化學性質穩定。顯色后的物質組成恒定，

14、化學性質穩定。有色物質與顯色劑顏色差別大。有色物質與顯色劑顏色差別大。二、顯色條件的選擇二、顯色條件的選擇酸度酸度：酸度對顯色反應有影響，要控制合適：酸度對顯色反應有影響，要控制合適的酸度，通過實驗確定。的酸度，通過實驗確定。顯色劑用量顯色劑用量：為使顯色反應完全，需加入過：為使顯色反應完全，需加入過量的顯色劑，但有時顯色劑太多，引起副反量的顯色劑，但有時顯色劑太多，引起副反應，用量通過實驗選擇。應，用量通過實驗選擇。溫度溫度：顯色反應要在合適的溫度下進行，通：顯色反應要在合適的溫度下進行，通過實驗選擇。過實驗選擇。顯色條件的選擇顯色時間：顯色時間：有的顯色反應瞬間完成，有有的顯色反應瞬間完成

15、，有的需要放置一定時間。有的放置時間太的需要放置一定時間。有的放置時間太長不穩定。長不穩定。溶劑溶劑：有時在顯色反應中加入有機溶劑，：有時在顯色反應中加入有機溶劑，可提高顯色反應的靈敏度。可提高顯色反應的靈敏度。溶液中共存離子的影響溶液中共存離子的影響：共存離子有色：共存離子有色或顯色劑反應生成有色物質干擾測定，或顯色劑反應生成有色物質干擾測定，需除去。需除去。9-4 9-4 測量條件的選擇測量條件的選擇 除顯色反應條件外，還必須選擇好光度測量除顯色反應條件外，還必須選擇好光度測量條件。條件。一、入射波長的選擇一、入射波長的選擇 應根據吸收曲線，選擇最大吸收時的波長應根據吸收曲線，選擇最大吸收

16、時的波長 max.因為靈敏度高，波長小范圍內，吸光度隨波長因為靈敏度高，波長小范圍內，吸光度隨波長變化小。變化小。二、參比溶液的選擇二、參比溶液的選擇： 參比溶液：將參比溶液：將不含待測離子不含待測離子的溶液或的溶液或試劑加入一比色皿中，試液放入另一比試劑加入一比色皿中，試液放入另一比色皿中，再調節儀器，使不含待測離子色皿中，再調節儀器，使不含待測離子溶液處在溶液處在T=100%T=100%處，此種溶液為參比溶處，此種溶液為參比溶液。液。目的是為了消除由于比色皿、溶劑目的是為了消除由于比色皿、溶劑及試劑對入射光的反射和吸收等帶來的及試劑對入射光的反射和吸收等帶來的誤差。誤差。選擇參比溶液的原則

17、選擇參比溶液的原則 使試液的吸光度真正反映待測組分的濃度。使試液的吸光度真正反映待測組分的濃度。當試液、顯色劑及所用的其它試劑在測量波當試液、顯色劑及所用的其它試劑在測量波長處均無吸收，可用長處均無吸收，可用去離子水或純溶劑去離子水或純溶劑作參比溶作參比溶液；液；如果顯色劑或加入的其它試劑在測量波如果顯色劑或加入的其它試劑在測量波長處略有吸收，應采用長處略有吸收，應采用試劑空白（不加試劑空白（不加試樣而其余試劑照加的溶液）試樣而其余試劑照加的溶液）作參比溶作參比溶液。液。如顯色劑在測量波長處無吸收，但待測如顯色劑在測量波長處無吸收，但待測試液中共存離子有吸收，此時可用試液中共存離子有吸收，此時

18、可用不加不加入顯色劑的試液入顯色劑的試液為參比溶液。為參比溶液。三、吸光度范圍的選擇三、吸光度范圍的選擇在不同的吸光度范圍內儀器讀數對測定帶在不同的吸光度范圍內儀器讀數對測定帶來不同程度的誤差，通過計算得出；當來不同程度的誤差，通過計算得出；當T T為為15%65%15%65%或或A A在在0.20.80.20.8時時為測量的適宜為測量的適宜范圍。范圍。 0 1 2 3 4 mg/mlA。 。 。 。*0.80.60.40.20一、溶液濃度的測定一、溶液濃度的測定A bc工作曲線法工作曲線法(標準曲線標準曲線) 9-5 9-5 朗伯朗伯-比爾定律的分析應用比爾定律的分析應用鄰二氮菲法測定微量鐵

19、鄰二氮菲法測定微量鐵試樣經溶解，分離干擾物質后，在試液中加入鹽試樣經溶解，分離干擾物質后，在試液中加入鹽酸羥胺將鐵全部還原為二價的鐵，加入鄰二氮酸羥胺將鐵全部還原為二價的鐵，加入鄰二氮菲顯色劑，并加入菲顯色劑，并加入HAc-NaAc緩沖溶液，緩沖溶液，pH約約4.0-5.0，顯色，顯色35min后，以試劑空白為后，以試劑空白為參比溶液，于參比溶液，于510nm處測定處測定A值，在工作曲線值，在工作曲線上查得含量，即得到測定結果。上查得含量，即得到測定結果。2.鋼鐵中錳的分析鋼鐵中錳的分析錳是鋼鐵中的有益元素，以金屬固溶體錳是鋼鐵中的有益元素，以金屬固溶體MnSMnS存在。試液用硝酸溶解，用磷酸與三存在。試液用硝酸溶解，用磷酸與三價鐵配合成無色的價鐵配合成無色的Fe(HPOFe(HPO4 4) )2 2- -，在催化劑硝，在催化劑硝酸銀作用下，以酸銀作用下，以(NH(NH4 4) )2 2S S2 2O O8 8為氧化劑，加熱為氧化劑，加熱煮沸使煮沸使MnMn2+2+氧化為氧化為MnOMnO4 4- -，于，于530nm530nm下測定下測定A A，在工作曲線上查得含量。計算，在工作曲線上查得含量。計算MnMn的含量。的含量。二、分析結果的計算二、分析結果的計算例：用磺基水楊酸測定某礦樣中鐵含量，標準曲線數據如下：例：用磺基水楊酸測定某礦樣中鐵含量，標準曲線數據如下：標準