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1、 第十一章 吸光光度法(Absorption photometry) 本章内容 第一节 吸光光度法基本原理 第二节 吸光光度法的仪器 第三节 显色反应及其影响因素 第四节 吸光度的测量及误差控制 第五节 吸光光度分析方法 第六节 吸光光度法的应用 基于物质分子对光的选择吸收而建立起来的 分析方法 1 KMnO4 白光 吸收绿光。浓度越大,颜色越深,吸收越 大；浓度越小,颜色越浅,吸收越小。 吸光光度法 (分光光度法) 比色法 目视比色法 光电比色法：光电比色计 分光光度法 可见分光光度法（本章内容） 紫外分光光度法 红外吸收光谱法 现代分析化学的 “常规武器” 2 特点（与化学分析比较）： a
2、.灵敏（可测1%-10-3%微量组分，甚至10-4%-10-5% 微量组分) b.准确（Er=2%-5%） c.操作简便，快速（测微量） d.应用广（无机、有机均可测） 各类分析方法比较 分析方法类别含量相对误差 滴定分析法 化学分析法1%0.1%-0.2% 重量分析法 吸光光度法仪器分析法1%2%-5% 3 光的波粒二象性 波动性 粒子性 E 光的折射 光的衍射 光的偏振 光的干涉 光电效应 E：光子的能量（J, 焦耳） ：光子的频率（Hz, 赫兹） ：光子的波长（nm） c：光速（2.99791010cm.s-1） 一、物质对光的选择性吸收 第一节 吸光光度法基本原理 （普朗克方程） （一
3、）单色光和复合光 4 ，E ； ，E 射 线 x 射 线 紫 外 光 红 外 光 微 波 无 线 电 波 10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm 可 见 光 可见光：400-750nm 近紫外：200-400nm 近红外：7502500nm 电磁波谱:按照波长的长短顺序排列而成。 5 可见光 400-750nm 色散 红橙黄绿青青蓝蓝紫 650-750 nm 600-650 nm 580-600 nm 500-580 nm 490-500 nm 480-490 nm 450-480 nm 400-450 nm 单色光:单一波长
4、的光。通常意义的单色光是指波 长处于很窄的某一范围的光。 复合光:由不同波长的光组合而成的光。 混合 6 光的互补:若两种不同颜色的单色光按一定 的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单 色光为互补色光，这种现象称为光的互补。 蓝 黄 紫红 绿 紫 黄绿 绿蓝 橙 红 蓝绿 7 完全吸收 完全透过 吸收黄色光 光谱示意表观现象示意 复合光 （二）物质对光的选择性吸收 Why ? ? ? 光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征 的颜色。物质呈现的颜色与光有着密切的关系，物质呈 现何种颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。 1、颜色与光的关系 8 物质选择性地吸收白光中某种颜色的光， 物质
5、就会呈现其互补色光的颜色。 物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也 不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。 溶液颜色的深浅，取决于溶液中吸光物质浓 度的高低。 红 蓝绿 紫红 绿 紫 黄绿 蓝 黄 绿蓝 橙 9 物质的颜色 吸收光 颜色 波长范围( ,nm) 黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750 互补色 10 （三）吸收曲线（吸收光谱） 吸光度（A）与波长（）的关系曲线 11 定性分析基础 不同的物质具
6、有不同 的分子结构，因而具有不 同的吸收曲线，可以根据 吸收曲线的形状和最大吸 收波长的位置，对物质进 行定性分析。 定量分析基础 在同一波长下，物质的浓度越 大，物质对光吸收程度越大。 图11-2 KMnO4溶液的吸 收曲线(cKMnO4:ab A 2 直线偏向 c 轴 所以，比尔定律 应在一定的浓度范 围内使用 24 A 克服方法： 3. 介质不均匀 散射、假吸收。 克服方法：避免溶液产生胶体或浑浊 2.非平行入射光 导致光束的平均光程b大 于吸收池厚度b，实际测得的吸 光度大于理论值，产生正偏离 。 入射光会因散射 而损失，导致T减小，实测的A偏高 b.入射波长选择在峰值位置（在波 峰有
7、一个A值相差较小的区域） a.尽量选用较好的单色器 25 例，聚合引起的对吸光定律的偏离 单体： 2 max = 660 nm 二聚体：max = 610 nm A 660 nm610 nm A C max = 660 nm （二） 化学因素 1.溶液浓度过高；2.化学反应有色物离 解、缔合. 26 例如 Cr2O72- + H2O = 2HCrO4- = 2H+2CrO42- 橙色 黄色 1max=350nm max=375nm 2max=450nm 等吸收点：335 和445 的曲线相交处两吸收物质的吸 光度相等 27 第二节 吸光光度法的仪器 一、目视法 c4c3c2c1 c1c2c3c
8、4 2.特点：简单、可测微量，复合光，误差大。 观察方向 观察方向 1.方法： 28 二、 光电比色法 通过滤光片得一 窄范围的光(几十nm) 光电比色计结构示意图 1.方法：（滤光片获取单色光） A C 2.特点：准确度较高（消除人眼的主观因素） 选择性较好（滤光片、参比液可消除干扰） 29 三、分光光度法 1.方法：同上。不同点：光栅或棱镜获取单色光 四、基本构造 由光源、单色器（分光系统）、吸收池（ 比色皿）、检测系统、信号显示系统五大部分 组成。 单色光纯度高 测定多组分（利用A的加和性） 应用范围广（无色、有色） 2.特点： 30 分光光度计的组成 光源 单色器吸收池检测系统 显示系
9、统 31 紫外-可见分光光度计组件 光源 单色器 吸收池 检测系统 信号显示系统 氢灯，氘灯，185 375 nm； 钨灯，360 2500 nm. 基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定 作用：将复合光色散成单色光 棱镜 光栅 玻璃， 360 3200 nm, 石英，200 4000 nm 平面透射光栅， 反射光栅 玻璃，光学玻璃，石英。玻璃比色皿可见光区 石英比色皿可见光区、紫外光区 作用：接收透射光，将光信号转换为电信号，并放大 光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多 道分析器） 表头、记录仪、屏幕、数字显示 32 常用光源 光源波长范围(nm)适用于 氢灯185375紫外 氘灯1
10、85400紫外 钨灯3602500可见，近红外 卤钨灯2502000紫外，可见，近红外 氙灯1801000紫外、可见（荧光） 能斯特灯10003500红外 空心阴极灯特有原子光谱 激光光源特有各种谱学手段 33 第三节 显色反应及其影响因素 一、显色反应的类型及要求 广义， 有吸收 对显色反应或显色剂的要求： 定义显色反应：将被测组分转变为“有色物质”的反应 选择性好（最好是特效反应） 对比度要大，(max)最大吸收波长相差60nm以上 显色反应的条件要易于控制 灵敏度高（ max 104Lmol-1cm-1） MR稳定，组成恒定 M无色 + R = MR有色(主要是络合反应、氧化还原反应）
11、34 max 对比度(max)：络合物最大吸收波长(MRmax)与试剂 最大吸收波(Rmax)之差 35 络合反应 氧化还原反应 显色反应类型 36 在分析化学中应应用较较多的是有机显显色剂剂。 二、无机离子的常用显色剂 无机显色剂: 过氧化氢，硫氰酸盐，氨水和钼酸铵等。 无机显显色剂剂在光度分析中应用不多，这主要是因 为生成的络合物稳定性差，灵敏度和选择性都不高 。 有机显显色剂剂与金属离子能形成稳定的、具有特征 颜色的螯合物，其灵敏度和选择性都较高。 有机显色剂： 定义显色剂：能与被测组分反应生成有色物质的试剂 37 三、影响显色反应的因素 1 1 1 1 2 34 5 6 6 1.溶液的
12、酸度：H+一切反应的基础 a.影响M的存在状态， H+ ，M会水解； b.影响R及颜色，H+ ，影响R（大多有机弱酸） 影响颜色（大多酸碱指示剂） c.影响MRn组成 38 显色反应酸度由 实验测得： 例如：铁（）与水杨酸的显色反应： pH9时，生成13黄色络合物Fe(ssal)33-。 pH 曲线中平坦部分所对 应的pH范围即为显色 反应适宜的酸度范围。 39 2.显色剂的用量（CR ） 为使显色反应完全，一般R过量（同离子效应），但 R也不能大过头，否则，物极必反（盐效应）。 a. R本身有色，空白 b. 改变络合比，无法定量。例：Mo()与SCN-: CR由实验确定 40 3. 时间t
13、A t t 由实验确定。显色后，至少应保持到测定 工作做完。 41 4.温度T 大多显色反应在室温下进行，但也有需要加热才能 完成的。 V=f(T) T, V。但T 太，有色物分解。 合适的T 由实验确定。 5.溶剂和表面活性剂 溶剂影响有色络合物的离解度 溶剂影响有色络合物的显色速度 溶剂影响有色络合物的颜色 表面活性剂 a. 胶束增溶 b. 形成三元络合物 42 6. 干扰及消除 a.干扰 干扰物本身有色或与显色剂显色，+干扰 干扰物与M、N反应，使显色不完全，-干扰 b. 消除 控制酸度，使M显色，干扰不显色 氧化还原，改变干扰离子价态 掩蔽 校正系数 参比液：可消除显色剂和某些离子的干扰 选择测，可避开干扰的吸收 增加显色剂用量 分离 43 第四节 光度法的测量及误差控制 一.测量波长的选择 (1
