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1、2018/10/20,Analytical Chemistry,吸光光度法,吸光光度法是以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法。本章主要讨论可见光区(400-750 nm)的吸光光度法。,2018/10/20,Analytical Chemistry,1 光吸收基本原理,1-1 光的基本性质 1-2 吸收光谱产生的基本原理 1-3 光吸收的基本定律,2018/10/20,Analytical Chemistry,量子力学微观世界的基本规律 粒子、波、能量量子化 运动基本规律波粒二像性（几率波） 位置与速度的测量测不准原理（不确定性）,一、光的基本性质,2018/10/20,Analytical
2、 Chemistry,电磁波谱的频率范围，已知最高频率的为射线，再高的尚未发现，比微波更低频率的电磁波为射频（无线电波），长波用于无线电导航和测向等。,2018/10/20,Analytical Chemistry,电磁波谱长波的波动性、短波的粒子性 光的波粒二象性 光子的能量：E = hv = hc/； 粒子、波、能量量子化 分子、原子轨道（能级）量子化 能级跃迁能量匹配 不同能级能量差对应不同波长的电磁波（光）内层电子（X射线），外层电子（紫外线和可见光），分子振动（红外线），分子转动（微波）,2018/10/20,Analytical Chemistry,二、吸收光谱产生的原理,吸收光谱
3、有原子吸收光谱和分子吸收光谱,光的互补示意图,物质颜色与吸收光谱的互补关系波长对应数据表详见表10-1，P312,2018/10/20,Analytical Chemistry,三、光吸收的基本定律,1、朗伯比尔(LambertBeer)定律光通过溶液的情况:Ia为吸收光强度It为透过光强度Io 表示入射光强度Io = Ia + It 忽略或抵消其它光损失（如反射、折射、散射等）的情况下,透射比T（Transmittance）的定义T =It/Io,2018/10/20,Analytical Chemistry,吸光度A（Absorbance）的定义：A = lg Io/It = lg 1/T
4、 = - lg T, LambertBeer 定律的数学表达式：A = K b c,2.摩尔吸光系数b用cm,c用molL-1时，K用表示；得 A = bc其中-摩尔吸收系数（L/mol-1 cm-1），是物质（特定波长下）的特征常数。值越大，溶液的吸光能力越强，显色反应的灵敏度越高，是选择显色反应的重要依据。,与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。,K为比例常数 b为液层厚度 c为溶液浓度,2018/10/20,Analytical Chemistry,郎伯-比尔定律A = b c适用条件,单色光（一定波长） 浓度范围（依据摩尔吸光系数在微量或痕量组分） 单一物种（无杂质或副反应）
5、光强关系（入射=吸收+透过）不能同时满足以上条件时，仍有A，但不满足以上数量关系公式。经过一定技术处理或采用特殊方法仍然可以测量c。,2018/10/20,Analytical Chemistry,2 分光光度计及吸收光谱,2-1 分光光度计 2-2 吸收光谱,2018/10/20,Analytical Chemistry,一、分光光度计,1. 吸光光度法：测量透过光的强度吸光度 主要用于微量组分，具有如下特点:灵敏度高：测定含量为 1% 10-3 %的微量组分及含量为10-4 % 10-5 %的痕量组分。 准确度较高：分光光度法 相对误差 2 % 5 % 。 应用广泛，操作简便、快速。 2.
6、 分光光度计及其基本部件： 光源单色器比色皿（吸收池）检测器显示器,2018/10/20,Analytical Chemistry,（1）光源 : 钨丝灯:可见、红外 4001000nm氢灯或氘灯：紫外 160350nm（2）单色器：a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。（带通、截止）b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃棱镜:Vis,石英棱镜:UV-Vis。c.光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200条/mm, 衍射、干涉原理。,（3）吸收池: 玻璃: 可见, 石英: 紫外、可见（4）检测器: 光电转换器件（光电池、光电管、光电倍增管、光电二极管阵列、CMOS、CCD
7、）。利用光电效应，光照产生光电流，测定光电流的大小。（5）显示器: 检流计：72型。数字显示：722型。数字打印：UV-240；计算机系统,2018/10/20,Analytical Chemistry,KMnO4溶液的吸收曲线 (cKMnO4:abc104；（3）有色化合物ML要稳定，不分解；（4）ML的组成要一定（此例中只ML无 MLn）；（5）ML与L颜色差别大,吸收峰波长差： 60nm. 3.显色剂：要满足以上要求。无机显色剂 在光度分析中应用不多：生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高有机显色剂(多元络合物)配位化合物 在分析化学中应用较多,2018/10/20,Analytica
8、l Chemistry,二、显色条件的选择,1、 溶液的酸度：MLML（显色剂L存在酸效应）a. 影响显色剂的浓度b. 影响M的存在状态c. 影响ML的组成和稳定性，如Fe3磺基水杨酸pH 组成 颜色2-3 1：1 紫红4-8 1：2 棕褐8-10 1：3 黄色12 Fe(OH)3 沉淀最佳 pH 通过实验确定,2018/10/20,Analytical Chemistry,2.显色剂用量显色剂过多有时会引起副反应，加入量要严格控制，可通过实验确定。3.温度通过实验确定温度范围，通常在室温下进行。4.溶剂一般螯合物在有机溶剂中溶解度大，显色反应的灵敏度高。溶剂还会影响离解度：如 Cu(SCN)
9、42-在水中大部分离 解，几乎无色；在丙酮中呈蓝色。,2018/10/20,Analytical Chemistry,5.显色时间通过实验找出适宜的显色时间。6.干扰组分共存组分与显色剂生成有色络合物，正干扰；生成无色络合物，负干扰。干扰的消除：a.控制一定酸度，使干扰组分不生色。b.加掩蔽剂，与干扰组分生成无色物。c.选择适当的波长。 d.选择适当的参比液 e.分离干扰组分,2018/10/20,Analytical Chemistry,4 吸光光度分析及误差控制,4-1 测定波长的选择和标准曲线的制作4-2 对朗伯比耳定律的偏离4-3 吸光度测量的误差,2018/10/20,Analyti
10、cal Chemistry,一、测量波长的选择,测量波长的选择(1) “最大吸收原则” 吸光度测量的灵敏度最高（相对误差最小）选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光。(无干扰)(2) “吸收较大，干扰最小”在最大波长处有其他物质干扰时。,2018/10/20,Analytical Chemistry,2018/10/20,Analytical Chemistry,I0,It,I0It包含了反射光、散射光、杂质吸收、比色皿吸收、溶剂吸收、待测物质吸收等多种吸收。,Ia=ItIt才是真正待测物质的吸收，才符合光吸收定律。,It,It,二、参比溶液（空白溶液）的选择,在测定时用空白溶液调节仪器A=
11、0(T =100%),以消除溶液中其它物质的干扰,抵消比色皿对光反射、吸收.,2018/10/20,Analytical Chemistry,二、参比溶液的选择,1.试液、L均无色可用蒸馏水作参比 2.试液有色,L无色可用不加显色剂的被测试液作参比溶液 3.试液无色,L有色可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液 4.试液、L 均有色可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色 剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液。,选择参比溶液的总原则是使试液的吸光度能真正反映待测组分的浓度.,2018/10/20,Analytical Chemistry,三、
12、标准曲线的制作,先测吸收曲线选择合适波长 1. 配制一系列标准溶液 C1、 C2、 C3、 2. 测相应的吸光度 A1、A2、A3 、 （所选波长处） 3. 作AC曲线 ：C为横坐标，A为纵坐标。,*从数理统计的观点用46个点 *线性拟合（ Excel实现） *中央部分精度比两端优,2018/10/20,Analytical Chemistry,标准比较法（亦称单点法） As/Ax=Cs/Cx,标准加入法（实际样品的复杂和干扰）,2018/10/20,Analytical Chemistry,四、对朗伯比耳定律的偏离,2018/10/20,Analytical Chemistry,1. 由于非
13、单色光引起的偏离,因物质对不同波长的光的吸收程度不同，而导致偏离,A 1=A 1-A 2 A 2=A 3-A 4 A 1 A 2 直线偏向 c 轴,朗伯比耳定律是一个有限定律 适用 C 小于等于0.01mol/L 入射光波长尽量选择在最大吸收处,2018/10/20,Analytical Chemistry,2. 溶液本身的化学和物理因素引起的偏离,(1)溶液介质不均匀引起的 (2)溶液中的副反应发生而引起的,例如橙色 黄色 max=350nm max=375nm,2018/10/20,Analytical Chemistry,五、吸光度测量的误差,光度分析的准确度，由仪器本身决定的，对一台仪
14、器来说读数误差T为定值。一定的T，对应的c不同，相对误差c/c不同。c小，A小，T引起的c小，c/c大；c大，A大，T引起的c大，c/c大。,2018/10/20,Analytical Chemistry,相对误差：,同一台仪器 dT基本为一定值,相对误差与读数有关，亦即与有关，故又称读数误差,2018/10/20,Analytical Chemistry,T=36.8%时,A=0.434, Dc/c有极小值,控制吸光度范围的方法,1.改变比色皿的厚度 2.改变试液的浓度(称样量、稀释倍数等) 3.示差法,吸光度范围的选择：相对误差较小 A=0.2-0.8 （T=65%-15%） 读数误差较小,2018/10/20,Analytical Chemistry,5 其他吸光光度法,5-1 目视比色法5-2 示差吸光光度法5-3 双波长光度分析法5-4 导数光度分析法,
