第十章吸光光度法10.1概述

基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立的分析方法，稱為吸光光度法，包括比色法、可見紫外分光光度法及紅外光譜法等。

紅外吸收光譜：分子振動光譜，吸收光波長范圍2.51000m,主要用于有機化合物結(jié)構(gòu)鑒定。

紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范圍200400nm（近紫外區(qū)），可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。可見吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范圍400750nm，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。。10.1.1比色分析法和分光光度法的特點和適用范圍1.靈敏度高；測定濃度的下限一般為10-5~10-6mol/L2.準(zhǔn)確度較高；比色分析法的相對誤差為5%~10%，分光光度法為2%~5%3.快速簡便，應(yīng)用廣泛；10.1.2光的基本性質(zhì)光是一種電磁波，具有波動性和粒子性。400nm760nm可見光區(qū)域紫外區(qū)紅外區(qū)在可見光區(qū)域各種光的波長范圍：紅光650~760nm橙光600~650nm黃光580~600nm黃綠光560~580nm綠光500~560nm藍綠光480~500nm藍光450~480nm紫光400~450nm

光的波動性和微粒性10.1.3光的選擇吸收與溶液顏色1.光的互補色紅橙黃綠青青藍藍紫白光

單色光與復(fù)合光單色光：具有同一波長的光復(fù)合光：不同波長組成的光可見光的波長大約在400～760nm之間，由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各種色光按一定比例混合而成，各種光具有一定的波長范圍。

互補色光如果把適當(dāng)顏色的兩種色光按一定強度比例混合，可以組成白光，這兩種色光稱為互補色光。2.物質(zhì)對光的選擇吸收與物質(zhì)顏色當(dāng)一束白光通過溶液時，溶液能夠選擇性地吸收白光中的某一種波長的光，而讓其余波長的光透過，我們看到的溶液顏色是吸收光的互補色。例如：CuSO4溶液呈蘭色，是由于該溶液選擇性的吸收了白光中的黃色光。又例：KMnO4溶液呈紫色，是由于溶液選擇性的吸收了白光中的綠光。物質(zhì)顏色和吸收顏色的關(guān)系物質(zhì)顏色吸收光顏色波長范圍

/nm黃綠紫400～450黃藍450～480橙綠藍480～490紅藍綠490～500紫紅綠500～560紫黃綠560～580藍黃580～600綠藍橙600～650藍綠紅650～750例、某溶液在陽光（白光）下呈蘭色，在鈉光（黃光）下呈（）A、黃色B、蘭色

C、無色D、黑色10.2吸光光度法基本原理10.2.1光吸收定律

當(dāng)一束平行的單色光通過某一溶液時，由于溶液對光的吸收，透過光的強度必小于入射光的強度，單色光通過溶液被吸收的程度稱為吸光度，用“A”表示。實驗證明：式中：T——透光率,I0——入射光強度；It——透過光強度；a——吸光系數(shù)；b——液層厚度；c——溶液濃度；如果濃度c單位為mol/L，液層厚度b單位為cm,吸光系數(shù)a用表示，稱為摩爾吸光系數(shù)，單位為——稱為光吸收定律，又叫朗伯－比耳定律。摩爾吸光系數(shù)ε的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達到的最大靈敏度（5）

εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。

ε>105：超高靈敏；

ε=(6～10）×104

：高靈敏；

ε=(2～6）×104

：中等靈敏；

ε<2×104：不靈敏。（6）ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。例１：某溶液遵循光吸收定律，當(dāng)濃度為C時透光率為T，當(dāng)濃度為2C，液層厚度不變時，透光率為（）A、2TB、TC、D、T2例２：一束單色光通過厚度為1cm的有色溶液后，強度減弱20%，當(dāng)它通過厚度為5cm的相同溶液時，強度將減弱（）A、42%B、58%C、67%D、78%例３、已知Fe2＋的濃度為560ug/l的溶液，顯色后在2.00cm的比色皿中測得吸光度為0.2，則有色化合物的摩爾吸光系數(shù)為____L·mol－1·cm－1.（已知Fe的式量為55.85）例４、某有色溶液在2.00cm吸收池中，測得百分透光率T%=50,若改用（1）1cm（2）3cm厚的吸收池時，其T%和A各為多少？

10.２.２吸收光譜曲線同一溶液對不同波長的光，其吸光度不同，將不同波長的光通過某一固定溶液，測得每一波長下的吸光度，如果以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，所得曲線叫吸收光譜曲線。由圖可知，（１）不同濃度的KMnO4溶液，其最大吸收波長相同，為５２５nm.即對綠光產(chǎn)生最大程度的吸收。（２）同一物質(zhì)，吸收光譜曲線形狀類似。例、下列表述不正確的是（）A、吸收光譜曲線表明了吸光度隨波長的變化；B、吸收光譜以波長為縱坐標(biāo)，吸光度為橫坐標(biāo)；C、吸收光譜曲線中，最大吸收處的波長為最大吸收波長；D、吸收光譜曲線表明了吸光物質(zhì)的光吸收特性。某一物質(zhì)的最大吸收波長是吸光光度分析中選擇入射光的依據(jù)。10.３顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇有些物質(zhì)本身具有明顯的顏色，如KMnO4，可以直接進行比色分析。但大多數(shù)物質(zhì)本身無顏色或顏色淺，進行吸光光度分析時，須加入一種顯色劑，將被測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一種有色物質(zhì)，這個反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。10.３.１顯色反應(yīng)的要求１.靈敏度要高，２.選擇性要好，３.有色化合物組成固定，４、有色化合物穩(wěn)定性高10.３.２顯色反應(yīng)的條件１.顯色劑用量；２.溶液酸度；３.溫度；４.時間５.溶劑１.顯色劑的適宜用量是通過實驗測定的；２.綜合考慮酸度對金屬離子，顯色劑的濃度及顏色，對配合物組成和穩(wěn)定性的影響；３.顯色反應(yīng)有快有慢，適宜的顯色時間和有色溶液的穩(wěn)定程度必須通過實驗來測定；４.溫度影響有色化合物對光的吸收，表樣和試樣的顯色溫度應(yīng)保持一致；10.４分光光度計光源單色器吸收池檢測器顯示記錄系統(tǒng)1.光源：通常用低壓鎢絲燈，或氫燈、氘燈；2.單色器：在光電比色計中常用濾光片，在分光光度計中用棱鏡或光柵。3.吸收池：又稱為比色皿，石英玻璃制成，規(guī)格有0.5、1、2、3、5cm等。單色器濾光片:由有色玻璃片制成，只允許和它顏色相同的光通過，得到的是近似的單色光。棱鏡:用光學(xué)玻璃或石英制成，光通過棱鏡發(fā)生折射而色散。

光柵:光通過光柵發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光。例：用光度比色計測量CuSO4溶液的吸光度，應(yīng)選用_____顏色的濾光片，該溶液能最大程度的吸收__________顏色的光。A、蘭蘭B、綠黃C、黃黃D、黃蘭

選擇濾光片的原則：濾光片的顏色應(yīng)與有色溶液的顏色互補。檢測器：利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的一種裝置。通常用硒光電池。檢流計：常用光點反射式微電計，其標(biāo)尺上有兩種刻度，一是等分的百分透光度，另一種是不等分的吸光度。雙光束紫外分光光度計10.5測定條件的選擇1、選擇適當(dāng)波長的入射光

為使實驗結(jié)果有較高的靈敏度，一般選擇最大吸收波長的的入射光。例如KMnO4溶液，應(yīng)選用波長為525nm的綠光為入射光。2、控制合適的吸光度范圍在吸光度為0.2~0.8時，測定的準(zhǔn)確度較高。例：為提高光度分析靈敏度的方法有（）A、增加顯色劑用量B、增加被測溶液用量C、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤篋、選擇合適的入射光例：光度法測定某試液時，若A＞0.8,為提高其讀數(shù)的準(zhǔn)確度，應(yīng)采取的最簡便的措施是：A、減小入射光波長B、稀釋被測液C、改換厚度較小的比色皿D、改換厚度較大的比色皿3、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海?）當(dāng)試樣溶液、顯色劑和其它試劑均無色時，——純?nèi)軇ㄕ麴s水）做參比溶液（溶劑空白).（２）如果顯色劑無色，而試樣溶液中其它離子有色時，應(yīng)選用不加顯色劑的試樣溶液為參比溶液（試液空白）。（３）當(dāng)試劑、顯色劑有色，而待測試液無色時，則采用不加待測試液，按操作步驟加入顯色劑和試液配置成參比溶液。（試劑空白）10.6吸光光度法應(yīng)用1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法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題1．朗伯-比耳定律的物理意義是什么？寫出其數(shù)學(xué)表達式。2．摩爾吸光系數(shù)ε的物理意義是什么？其大小與哪些因素有關(guān)？ε在分析化學(xué)中有何意義？3．什么是吸收曲線？什么是標(biāo)準(zhǔn)曲線？它們有何實際意義？4．顯色反應(yīng)如何選擇？5．吸光度測量條件如何選擇？6．光度分析法中，參比溶液應(yīng)如何選擇？1.答：當(dāng)一束平行的單色光通過液層厚度為b的有色溶液時，溶液的吸光度A與液層的厚度b和溶液的濃度c成正比。即A=lg(I0/I)=εbc2.答：摩爾吸光系數(shù)ε在數(shù)值上等于1mol·L-1吸光物質(zhì)在1cm光程中的吸光度。它是吸光物質(zhì)在特定波長下的一個特征常數(shù)。其單位為L·mol-1·cm-1。由于ε值與入射光波長有關(guān)，故表示ε時，應(yīng)注明所用入射光波長。在分析化學(xué)中，ε值的大小反應(yīng)了：（1）吸光物質(zhì)對某一特定波長光吸光能力大小的量度。ε值越大，該吸光物質(zhì)的吸光能力越強。（2）衡量光度分析方法靈敏度的重要指標(biāo)，ε值越大，方法的靈敏度越高。3.答：以入射光波長作橫坐標(biāo)，用分光光度計測量每一波長下物質(zhì)對光的吸光度作縱坐標(biāo)所繪制的曲線，稱為吸收曲線。其作用是：選擇入射光波長，在此波長下測量吸光度，則分析的靈敏度最高。因此，吸收曲線是吸光光度法中選擇測定波長的重要依據(jù)。在某特定波長下，用分光光度計測量一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，然后以濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度值為縱坐標(biāo)所繪制的曲線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線（亦稱工作曲線）。它是作為待測物質(zhì)定量分析的依據(jù)。如果在相同條件下測得待測試液的吸光度值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可查得待測試液的濃度，這就是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。4.答：顯色反應(yīng)的選擇原則是：（1）選擇生成的有色物質(zhì)（MR）的ε較大的顯色反應(yīng)；（2）顯色劑（R）在測定波長處無吸收，即ε盡可能小；（3）反應(yīng)生成的有色物質(zhì)（MR）的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。5.答：吸光度測量條件包括三個主要方面：（1）入射光波長的選擇：入射光的波長應(yīng)根據(jù)吸收曲線選擇λmax為宜。因在此波長處ε值最大，使測定具有較高的靈敏度。（2）參比溶液的選擇：在吸光度的測量中，由于比色皿的反射以及溶劑、試劑等對光的吸