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1、2017/5/27,第八章 吸光光度法,Spectrophotometry,2017/5/27,第一节 概 述,一、吸光光度法,基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。,2017/5/27,吸光光度法的分类,（1）根据所用仪器的不同：,目视比色法、光电比色法和分光光度法。,（2）根据所吸收的波长范围不同：,紫外分光光度法(波长200400nm),可见分光光度法(400750nm),红外光谱法(7502500nm),2017/5/27,特点：,（1）灵敏度高：,10-510-6，10-710-8，10-10 molL-1,（2）准确度高：,比色分析，相对误差510%，,分光光度法，25%，
2、12%；,（3）应用广泛：,可测定绝大多数无机物和许多有机物；,（4）操作简便仪器设备易普及。,2017/5/27,二、光的基本性质,光是一种电磁波，具有波粒二像性。,= c ，E =h =hc/ ,单色光：,复合光：,由单一波长的光组成的光,由不同波长的光组成的光,Planck常数：h=6.626 10 -34 J S,光的波长越短（频率越高），其能量越大。,白光(太阳光)：,由各种单色光组成的复合光,2017/5/27,2017/5/27,三、物质对光的选择性吸收,1、吸收光谱的产生：,吸收光谱,原子吸收光谱：,原子外层电子选择性吸收某些波长电磁波,线光谱,分子吸收光谱：,带光谱,分子振动
3、能级：,分子内部价电子运动，分子内原子振动和分子绕其重心的转动。,由价电子跃迁产生的光谱，也称紫外 可见光谱,电子光谱,振动转动光谱,由分子振动或转动能级跃迁引起的，也称红外光谱,2017/5/27,分子能量,电子能,振动能,转动能,2017/5/27,分子吸收光谱产生：,分子吸收外界能量（光、电、热）引起分子能级跃迁，从基态跃迁到激发态,2017/5/27,电子跃迁能级较大，能量在120eV，紫外可见吸收光谱在200780nm,2017/5/27,物质的颜色,由于不同的物质结构不同具有不同量子化能级，产生的吸收不同。其颜色和光的吸收、透过、反射有关。,2017/5/27,互补色光：,把两种适
4、当颜色的光按一定的强度比例混合，成为白光，称为互补色光。,2017/5/27,无色：,对光谱中各种色光透过程度相同。,有色：,物质的颜色由它透过或反射的光决定。,黑色:,几乎吸收所有的入射光。,白色:,几乎全部反射入射光。,2017/5/27,吸收曲线：,测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，得到的一条吸收光谱曲线。,（1）用途：,进行定性分析；,进行定量分析；,选择吸收波长；,判断干扰情况。,Link,2017/5/27,第二节 光的吸收定律,一、朗白-比尔定律,1、朗白定律（Lamberts Law）：,1729 Bougure, 1760 Lambert
5、通过实验发现电磁能被物质吸收时，透过能量呈指数减少。,假定一辐射能通过光路后被吸收25%，再通过下一个光路时被吸收0.7525%，剩56.25%，依次类推，,2017/5/27,T 称为透光率,Transmittance,T 取值为0.0 % 100.0 %,全部吸收,T = 0.0 %,全部透射,T = 100.0 %,Link,2017/5/27,2、比尔定律(Beers Law):,1852 Beer and Bermard发现类似定律，,T 和吸光物质的浓度有关：,LinK,2017/5/27,3、朗白比尔定律：,K 是k 和k 合并常数,A为吸光度,B为光程的长度（cm),c为溶质的
6、浓度,2017/5/27,K：比例常数，与物质的性质、入射光波长等有关。,c：mol / L,摩尔吸光系数,L mol 1 cm -1,Molar Absorptivity,c：g / L,吸光系数,Absorptivity,L g 1 cm -1,c：g / 100 mL,百分吸光系数,2017/5/27, 的含义,（） 是吸光物质在一定波长和物质中的特征常数，反映该吸光物质的灵敏度 值越大，表示该吸光物质对此波长光的吸收能力越强，显色反应越灵敏，在最大吸收波长处的摩尔吸光系数常以 max表示；,（）根据朗伯比耳定律， A/bc 由实验结果计算，以总浓度代替吸光物质的浓度， 为表观摩尔吸收系
7、数， =Ma, M是摩尔质量；,2017/5/27,桑德尔（Sandell）灵敏度S,仪器检测限为A =0.001时，单位截面积(cm2) 光程内所含吸光物质的最低含量，,其单位是g cm-2,S在一定的温度和波长下是一常数。S越大，则测定的灵敏度越低；S越小，灵敏度越高。,2017/5/27,A 和T 的关系:,百分透光率,2017/5/27,吸光度的加和性,若溶液中含有两种或两种以上的吸光物质，且各物间无相互作用，则测得的吸光度为各种吸光物质吸光度之和。,如溶液中含有A、B两物质，对波长为的光均有吸收，则,A = AA + AB,2017/5/27,例题,铁（）浓度为5.010-4 gL-
8、1 的溶液，与 1，10-邻二氮菲反应，生成橙红色络合物。该络合物在波长508nm，比色皿厚度为2cm时，测得A=0.19。计算1，10-邻二氮菲铁的a及 。,解：,已知 M (Fe)=55.85,2017/5/27,二.偏离比尔定律的原因,1、非单色光引起的偏离,严格地说，比尔定律只适用于单色光。,设入射光由 1 和 2 两种波长组成，溶液的吸光质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律,对1：,对2：,2017/5/27,1 + 2 ：,若：,或,或,2017/5/27,非单色光引起的对吸光定律的偏离,对吸收光谱而言，b 和 c 固定，,反映了 随波长变化的情况，单一波长， 固定；不同波长，
9、不同。因此，非单色光将导致对吸光定律的偏离。,2017/5/27,溶液a和b，cacb，入射光为23一段复合光，简化为1 2的复合光 。,吸光度产生负误差，浓度越高，误差越大。,结论：用单色光纯度高仪器；选最大吸收波长测定；用适当低的浓度测定。,2017/5/27,复合光对比尔定律的影响,2017/5/27,2.由溶液本身的化学和物理因素引起的偏离,(1) 由于介质不均匀性引起的偏离 当被测试液是胶体、乳浊液或悬浮物时，将对入射光产生散射现象，导致吸光度增大，而引起正偏离(偏向吸光度轴)。,2017/5/27,橙色,(2) 由于溶液中的化学反应引起的偏离 如吸光物质的离解、缔合、形成新化合物或
10、互变异构等。 ,Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H+2CrO42-,黄色,2017/5/27,第三节 目视比色法及光度计的基本部件,一、目视比色法,用眼睛比较溶液颜色深浅以测定物质含量的方法。,测定方法：,标准系列法。,标1,标2,标3,标4,标5,未知1,未知2,2017/5/27,2017/5/27,3、优点：,设备简单，操作方便，不要求严格遵守比尔定律。,4、用途:,用在要求不高的常规分析中。,5、缺点：,准确度不高，标准系列制作麻烦，容易受干扰。,2017/5/27,二、分光光度法及光度计,1、分光光度法：,使用分光光度计进行测定的方法。,2、与比色法比较：,（1）是用仪器代
11、替人眼进行测量，消除了人的主观误差，提高了准确度；,（2）待测溶液中有其它有色物质共存时，可以选择适当的单色光和参比溶液来消除干扰，因而提高选择性；,（3）在分析大批试样时，使用标准曲线法可以简化手续，加快分析速度。,2017/5/27,分光光度计,Agilent 6010紫外/可见分光光度计,2017/5/27,2017/5/27,3、光度计组成：,2017/5/27,2017/5/27,2017/5/27,3、光度计组成：,光源单色器吸收池检测系统,(1)光源：,要求稳定，强度高.,常用612V钨丝灯或卤钨灯，26002870K, 发320nm2500nm的连续光谱,可见光部分用其3608
12、00nm,氢灯，氘灯，185 350 nm；,2017/5/27,(2)单色器：,将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置，,分为棱镜和光栅两种。,光栅的分辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽。,2017/5/27,也称吸收池，长方体，两面透明，有玻璃和石英玻璃两种，规格有0.5，1.0，2.0，5.0cm等；,（3）比色皿：,2017/5/27,（4）检测器：,检测器的作用是接受从吸收池发出的透射光并转换成电信号进行测量。,分为光电池、光电管、光电倍增管和光电二极管阵列。,2017/5/27,显示装置：,检流计，数显，记录仪，CRT。,2017/5/27,分光光度计,单光束,双光束,双波长,光度
13、计比较,2017/5/27,练习题,1、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是,A. 400780nm B. 200320nmC. 200780nm D. 2001000nm,A,2 、符合比尔定律的一有色溶液，当其浓度增大时，最大吸收波长和吸光度分别是,A. 不变，增加 B. 不变，减少C. 增加，不变 D. 减少，不变,A,2017/5/27,3、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关系B. 吸收光谱曲线中,最大吸收处的波长为最大吸收波长C. 吸收光谱曲线，以波长为纵坐标,以吸光度为横坐标D. 吸收光谱曲线，表明了吸光物质的吸收特性,C,2017/5/27,4
14、、影响有色物质摩尔吸收系数的因素是,A. 吸收池厚度 B. 入射光波长C. 有色物质溶液的浓度 D. 入射光的强度,B,2017/5/27,5、某有色物质溶液，遵守比尔定律，当其浓度为c 时，用1.00cm比色皿测得其透光度为T，当浓度减小为0.50 c 时，在同样条件下测定，其透光率应为,A. T 2 B. 2T C. T 1/2 D. T / 2,C,2017/5/27,6、紫外可见分光光度计在可见区测量时所用光源是,A. 氢灯 B. 钨灯 C. 空心阴极灯 D. 红外灯,B,2017/5/27,7、在光度计的检流计上刻有A 和T，二者关系为,8、某有色物质溶液，遵守比尔定律，当其浓度为c
15、 时，吸光度A = 0.30，那么当浓度为2 c 时，该溶液的吸光度A =,0.60,2017/5/27,第四节 显色反应及显色条件的选择,显色反应,将待测组分转变为有色化合物的反应。,显色剂,与待测组分形成有色化合物的试剂。,2017/5/27,一、显色反应的选择,1、显色反应的类型,配位反应和氧化还原反应。,2、对显色反应的要求：,（1）选择性好，干扰少，或干扰容易消除；,（2）灵敏度足够高:,超高灵敏,高灵敏,中等,不灵敏,2017/5/27,（3）有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。,对于形成不同络合比的络合反应，必须注意控制实验条件，使形成一定组成的络合物，以免引起误差。,（4）有色化合物的化学性质应足够稳定，至少保证在测量过程中溶液的吸光度变化小。,这就要求有色化合物不受外界环境条件的影响：如日光照射、空气中的氧核CO2；此外也不受溶液中其他化学因素的影响。,2017/5/27,（5）有色化合物与显色剂之间的颜色差别大。,显色剂在测定波长处无明显吸收，试剂空白小。,对比度：,两有色物质最大吸收波长之差,2017/5/27,二、显色条件的选择,1、显色剂的用量：,待测组分,显色剂,有色配合物,2017/5/27,2、溶液的酸度,影响显色剂浓度和颜色；,显色剂不少是有机弱酸，因此酸度的变化，将影响显色剂的平衡浓度，并影响显色反应的完全程度。,
