第八章吸光光度法18.1吸光光度法的基本原理8.1.1

光的基本性質(zhì)8.1.2

物質(zhì)對(duì)光的吸收8.1.3

溶液的吸光定律8.1.4吸光光度法的靈敏度8.2吸光分析法的方法與儀器簡(jiǎn)介8.2.1

目視比色法8.2.2吸光分析法28.3顯色反應(yīng)8.3.1顯色劑的選擇8.3.2顯色條件的選擇8.4光度測(cè)量的條件選擇8.4.1測(cè)量波長(zhǎng)的選擇8.4.2

待測(cè)溶液吸光度范圍的選擇8.4.3

參比液的選擇8.5光度分析法的誤差8.5.1偏離朗伯-比耳定律8.5.2吸光度測(cè)量的誤差38.5吸光光度法應(yīng)用簡(jiǎn)介8.6.1微量組分的測(cè)定8.6.2示差光度法8.6.3絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定48.1吸光光度法的基本原理58.1.1光的基本性質(zhì)吸光光度法是基于物質(zhì)對(duì)光選擇性吸收的特性而建立的分析方法。光的電磁波性質(zhì)

射線x射線紫外光紅外光微波無(wú)線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見(jiàn)光6光的波粒二象性波動(dòng)性粒子性

E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應(yīng)E：光子的能量（J,焦耳）

：光子的頻率（Hz,赫茲）

：光子的波長(zhǎng)（cm）c：光速（2.9979

1010cm.s-1）h：Plank常數(shù)（6.6256

10-34J.s焦耳.秒）7單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱(chēng)這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的互補(bǔ)。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠88.1.2物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光9光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色，這一過(guò)程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。物質(zhì)對(duì)光的吸收滿足Plank條件吸收光譜S2S1S0S3E2E0E1E3h

當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)時(shí)，組成該物質(zhì)的分子、原子或離子與光子碰撞，這些粒子吸收能量，從最低能態(tài)（基態(tài)）躍遷到最高能態(tài)（激發(fā)態(tài)），這個(gè)作用就叫物質(zhì)對(duì)光的吸收。10如測(cè)量某種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，可得到一條曲線，稱(chēng)為吸收曲線或吸收光譜

。純電子能態(tài)間躍遷S2S1S0S3h

E2E0E1E3A

h

h

分子內(nèi)電子躍遷帶狀光譜銳線光譜

AS2S1S011(a)(b)(c)(d)220240260280

nm

A0000(a)聯(lián)苯（己烷溶劑）；一些典型的紫外光譜(b)苯（己烷溶劑）；(c)苯蒸汽；(d)Na蒸汽。12物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.6

10-19J.13定性分析與定量分析的基礎(chǔ)1、定性分析基礎(chǔ)2、定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收ABA

在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，某物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比，其吸收曲線的形狀不會(huì)改變，λmax也不會(huì)改變。A

C增大14吸收曲線的討論：①同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱(chēng)為最大吸收波長(zhǎng)λmax,此時(shí)的物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)最大,記為εmax.②不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。③吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。15④不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度A與濃度的關(guān)系滿足朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律，此特性是物質(zhì)定量分析的依據(jù)。⑤在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。16吸光光度法的特點(diǎn)較高的靈敏度，適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度；應(yīng)用范圍廣；簡(jiǎn)便，易于操作；不適于超純物質(zhì)及高含量分析；不適于堿、堿土金屬178.1.3

溶液的吸光定律—朗伯-比耳定律透光率（透射比）Transmittance透光率定義：T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It18朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律吸光光度法的理論依據(jù)，研究光吸收的基本定律I0=It+Ia

T:透射比或透光度A:吸光度T=It/I0A=lg(I0/It)＝lg(1/T)朗伯定律（1760年）：光吸收與溶液層厚度成正比比爾定律（1852年）：光吸收與溶液濃度成正比19當(dāng)一束平行單色光垂直照射到樣品溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度及光程（比色池的厚度）成正比關(guān)系－－－朗伯比爾定律其中，A:吸光度，T:透射比，I0:入射光強(qiáng)度，It:透射光強(qiáng)度，K:比例常數(shù)，b:比色池厚度，c:溶液濃度注意：平行單色光均相介質(zhì)無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)20注：Lambert-Beer定律不僅適用于溶液，而且也適用于均勻的氣體和固體狀態(tài)的吸光物質(zhì)，是各類(lèi)吸收光譜法，如紅外光譜法和原子吸收光譜法等的定量分析之依據(jù)。21摩爾吸光系數(shù)eA=e

bcA=Kbcc:mol/Lc:g/LA=abca:吸光系數(shù)22

=1.1

104物理意義是：當(dāng)溶液濃度為1mol/L，且光程為1cm時(shí)的吸光度。

是由吸光物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑等情況下的特征常數(shù)。靈敏度的表示方法1、摩爾吸光系數(shù)

8.1.4吸光光度法的靈敏度332+桔紅色

508鄰二氮菲23對(duì)同一種待測(cè)物質(zhì)，不同的方法具有不同的

，表明具有不同的靈敏度。例，分光光度法測(cè)銅銅試劑法測(cè)Cu

426=1.28

104L．mol-1．cm-1雙硫腙法測(cè)Cu

495=1.58

105L．mol-1．cm-1一般情況

<1×104

~1×104~5×104

>105靈敏度差靈敏度一般靈敏度高

值越大，表明該有色物質(zhì)對(duì)入射光的吸收能力越強(qiáng)，方法越靈敏；即c一定時(shí)，

越大，A越大，靈敏度越高。5×104～1×105靈敏度特高一般在選用顯色劑時(shí)都選用

較大的，以獲得更高的準(zhǔn)確度242、桑德?tīng)栔笖?shù)S

S值表示：截面積為1cm2的液層，在一定波長(zhǎng)或波段處測(cè)得的吸光度A為0.001時(shí)，所含待測(cè)物質(zhì)質(zhì)量，單位為

g．cm-2。Sandell靈敏度與

的關(guān)系:桑德?tīng)栔笖?shù)S摩爾吸光系數(shù)

靈敏度靈敏度25

吸光光度法是一種適合于微量組分測(cè)定的儀器分析法，檢測(cè)限大多可達(dá)10-3~10-4g/L或~

g/mL數(shù)量級(jí)。其準(zhǔn)確度能滿足微量組分測(cè)定的要求。一般相對(duì)誤差2~5%。例如，石灰石中微量鐵，含量為0.067%，相對(duì)誤差以5%計(jì)算，結(jié)果為0.064~0.070%，絕對(duì)誤差為0.003%。與常量分析相比較：鐵礦中的鐵含量測(cè)定，含量為80%，若相對(duì)誤差以5%計(jì)算，結(jié)果為84~76%，絕對(duì)誤差為4%。26吸光度的加和性A1=ε1bc1A2=ε2bc2A

=ε1bc1+ε2bc2

根據(jù)吸光度的加和性可以進(jìn)行多組分的測(cè)定以及某些化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定在某一波長(zhǎng)，溶液中含有對(duì)該波長(zhǎng)的光產(chǎn)生吸收的多種物質(zhì)，那么溶液的總吸光度等于溶液中各個(gè)吸光物質(zhì)的吸光度之和27吸光度與透光率T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%28吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律

或A吸收光譜29例.符合光吸收定律的有色溶液稀釋時(shí)，其吸收光譜曲線A～λ中λmax的位置（）A.向長(zhǎng)波方向移動(dòng)；B.不移動(dòng)但高峰值降低；C.全部無(wú)變化；D.向短波方向移動(dòng)；E.不移動(dòng)但高峰值增大；B308.2吸光分析方法31一、目視比色法標(biāo)準(zhǔn)系列未知樣品特點(diǎn)利用自然光比較吸收光的互補(bǔ)色光準(zhǔn)確度低Er=20%（半定量）不可分辨多組分方法簡(jiǎn)便，靈敏度高32

用純度較高的單色光照射被測(cè)溶液，測(cè)量其對(duì)光的吸收情況，再根據(jù)朗伯-比耳定律計(jì)算。準(zhǔn)確度、靈敏度較目視比色法提高很多；其所用儀器稱(chēng)為分光光度計(jì)。二、吸光光度法33（一）可見(jiàn)分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)光源單色器樣品池檢測(cè)器信號(hào)輸出鎢絲燈，320~2500nm.基本要求：光源強(qiáng)，能量分布均勻，穩(wěn)定作用：將復(fù)合光色散成單色光棱鏡、光柵平面透射光柵，反射光柵玻璃，光學(xué)玻璃，石英作用：將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并放大光電池、光電管，光電倍增管，光電二極管，光導(dǎo)攝像管（多道分析器）表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示34構(gòu)成：狹縫、準(zhǔn)直鏡、棱鏡或光柵、會(huì)聚透鏡。

入射狹縫準(zhǔn)直鏡物鏡棱鏡焦面出射狹縫f入射狹縫準(zhǔn)直鏡光柵物鏡出射狹縫f其中最主要的分光原件為棱鏡和光柵。

350.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示I0It參比樣品入射光I0透射光It請(qǐng)注意與定義比較未考慮吸收池和溶劑對(duì)光子的作用36單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示37單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)比值光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示光束分裂器388.3顯色反應(yīng)顯色劑的選擇顯色條件的選擇39顯色反應(yīng)有機(jī)物質(zhì)官能團(tuán)強(qiáng)吸收直接測(cè)定UV-VIS官能團(tuán)弱吸收衍生化反應(yīng)UV-VIS顯色反應(yīng)無(wú)機(jī)物質(zhì)通常通過(guò)顯色反應(yīng)生成吸光系數(shù)大的有色物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，以提高靈敏度332+桔紅色

max鄰二氮菲可見(jiàn)光分光光度法是基于物質(zhì)對(duì)可見(jiàn)光的選擇性吸收，故被測(cè)組分有顏色是測(cè)定的必要條件。408.3.1顯色劑的選擇顯色反應(yīng)的的靈敏度高；高選擇性；穩(wěn)定性好，組成恒定；MR（有色化合物）與R（顯色劑）顏色差別較大，即對(duì)照性要大，一般要求兩者的吸收峰波長(zhǎng)之差△λ＞60nm。顯色條件易于控制；

RA

MRR

MR418.3.2顯色條件的選擇一、顯色劑的用量M+nR=MRn

[R]一定時(shí)，M→MRn轉(zhuǎn)化率一定；為使反應(yīng)充分，一般稍微加入過(guò)量R。其用量一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。ACRACRCRA42酸度的影響副反應(yīng)M+nR=MRnOH-H+存在型體的變化RH

=

R-

+H+

1

2生成不同配比的絡(luò)合物例：磺基水楊酸–Fe3