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1、章 序名 称第九章 吸光光度法周 次第 15 周至第 16 周授课时间2023年11月14日至2023年11月28日教学目的要求1.理解朗伯比尔定律的数学表达式及意义；2.掌握摩尔吸光系数的意义和计算；3.了解选择显色剂的原理及及影响显色反应的因素；4.初步掌握分光光度法的基本原理应用；5.掌握光度法的基本原理，了解光度分析条件的控制，分光光度法的应用范围。教学重点1、方法特点：光的性质和选择性的吸收。2、吸光光度法的基本原理：朗伯比尔分离定律；偏离比尔定律的原因。4、分光光度计的构造及应用。5、显色反应及影响因素。6、光度测量误差及条件的选择。7、吸光光度法的应用。教学难点1吸光光度法的基本
2、原理：朗伯比尔分离定律；偏离比尔定律的原因。2. 光度测量误差及条件的选择。教学场所环境教 室授 课方 式课堂讲授（）；实验（ ）；实践（ ）；双语（ ）课时分配8学时教 学方 法讲授、讨论教学手段网络教学（ ）；多媒体（ ）教 学用 具电子投影仪教学内容提要备 注9-1 光的性质和物质对光的吸收一、 光的性质二、 物质对光的吸收9-2 光吸收的基本规律一、 朗伯-比尔定律二、 偏离朗伯-比尔定律的因素9-3 分光光度计的构造一、 分光光度计的主要部件二、 分光光度计9-4 显色反应及其影响因素一、 显色反应和显色剂二、 影响显色反应的因素三、 三元配合物显色体系9-5 广度测量误差及其测量条
3、件的选择一、 仪器测量误差二、 测量条件的选择9-6 分光光度法的应用一、 多组分的同时测定二、 差示分光光度计三、 酸和碱离解常数的测定四、 溶液中配合物组成的测定日程及课时分配节 序内 容学 时第 九章吸光光度分析法8学时第一节光的性质和物质对光的吸收1第二节光吸收的基本规律1第三节分光光度计的构造1第四节显色反应及其影响因素1第五节广度测量误差及其测量条件的选择2第六节分光光度法的应用第七节第 节习题课2第 节第 节第 节第 节第 节复习思考题1有50.0mL含Cd2+5.0g的溶液, 用10.0mL二苯硫腙 - 氯仿溶液萃取(萃取率100%)后, 在波长为518nm处, 用1cm比色皿
4、测量得T=44.5%。求吸收系数a、摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度S各为多少?2. 钢样0.500g溶解后在容量瓶中配成100mL溶液。分取20.00mL该试液于50mL容量瓶中, 将其中的Mn2+氧化成MnO4-后, 稀释定容。然后在= 525nm 处, 用b=2cm的比色皿测得A=0.60。已525=2.3103Lmol-1cm-1 , 计算钢样中Mn的质量分数( % )。3某一光度计的读数误差为0.005, 当测量的透射比分别为9.5%及90%时, 计算浓度测量的相对误差各为多少?讨论练习1与化学分析法相比, 吸光光度法的主要特点是什么?2简述朗伯-比尔定律成立的前提条件及物理意义, 写出其
5、数学表达式。3吸收光谱曲线和标准曲线的实际意义是什么? 如何绘制这两种曲线?4为了提高测量结果的准确度, 应该从哪些方面选择或控制光度测量的条件?5简述用摩尔比法测定络合物络合比的原理。拓展学习吸光光度法的应用中学习络合物组成和酸碱解离常数的测定:（1） 络合物组成：摩尔比法、等摩尔连续变化法。（2） 酸碱解离常数：PKa = PH + lg A -AB- / A HB-A课程作业P.301 ，15，17， P.302，18 ，19，21，24，25P.303，28，29.完成方式书面版（）电子版（ ）提交时间课程结束交必读书目1.武汉大学化学系编，仪器分析，北京：高等教育出版社， 2001.
6、 2.朱明华编，仪器分析，北京：高等教育出版社， 1994. 学生学习质量监控与评价从完成作业情况看，本章内容部分掌握较好，有少数学生对光度计算掌握的不够好。教学后记本章内容是仪器分析的基础，打好基础很重要，在讲课中突出吸光光度法的基本原理，朗伯比尔分离定律的学习；吸光光度条件的选择，可配合实验课加深学生的理解和掌握。第九章吸光光度法本章介绍的吸光光度法是一种仪器分析方法(其中目视比色法不必用仪器)。一种方法能用来进行物质的定量分析，测量的物理量与被测组分的浓度之间必须存在确定的定量的关系。这是定量测量方法的理论基础。另一方面，还需要考虑仪器设备的设计和测试条件的选择，以保证方法符合定量基本关
7、系式，并保证有较高的准确度和可操作性。利用光信号测定物质含量的方法很多，基于物质对光具有选择吸收的特性而建立起来的分析方法，称为吸光光度法。根据产生光吸收的质点不同，又可分为分子吸收光谱法和原子吸收光谱法。本章中讨论的紫外-可见吸光光度法是分子吸收光谱法的一种。9.1 概述9.1.1 光的基本性质光是一种电磁波，按照波长(或频率)排列，可得到电磁波谱图：光具有波粒二象性，一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低。具有相同能量(相同波长)的光为单色光，由不同能量(不同波长)的光组合在一起的称为复合光。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
8、光为互补光，这种现象称为光的互补。白光是复合光，让一束白光通过分光元件，它将分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光。即可见光谱。9.1.2 光与物质的作用当光照射到物质上时，会产生反射、散射、吸收或透射现象，若被照射的物质为溶液，光的散射可以忽略。当一束白光照射某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长所决定。吸收光与透射光互为补色光。如硫酸铜溶液吸收白光中的黄色光而呈现蓝色；高锰酸钾溶液吸收黄绿色的光而呈紫红色。分子、原子和离子，都具有不连续的量子化能级，在一般情况下分子处于最低能态(基态)。当入射光照射物质时，分子会选择性地吸收了某些波长
9、的光，由基态跃迁到激发态(较高能级)，其能级差E激发态E基态与选择性吸收的光子能量hn 的关系为：hn = E激发态E基态分子运动包括分子的转动、分子的振动和电子的运动。分子转动、振动能级间隔一般小于1ev，其光谱处于红外和远红外区。电子能级间的能量差一般为120ev，由电子能级跃迁而产生的吸收光谱位于紫外及可见光区，其实验方法为比色法和可见、紫外吸光光度法。9.1.3 定性分析及定量分析的基础1. 定性分析基础吸收光谱取决于分子的结构，以及分子轨道上电子的性质，不同的物质具有不同的吸收光谱，因此，吸收光谱可提供定性分析的信息。2. 定量分析基础对同一物质而言，浓度不同，对特定波长光的吸收强度
10、不同，因此，吸收强度可提供定量分析的信息。从不同浓度的高锰酸钾溶液的吸收光谱图可知，在波长535nm处的吸光强度与浓度间存在定量的关系，可由此进行定量分析。9.1.4 吸收定律1. 朗伯比尔定律一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia ，透过光强度为It ，反射光强度为Ir 。则在吸光光度法中，通常将试液和空白溶液分别置于同样材质及同样厚度的吸收皿中，因此反射光的强度基本相同，其影响可以相互抵消，故可以忽略反射光的影响，可得到下式：。即光强为I0的入射光通过试液皿后，一部分光被吸收，一
11、部分光被透射。It与I0之比称为透光率或透光度T ， T = It /I0吸光物质对光的吸收程度，还常用吸光度A表示：A= - lgT =lg (I0/It)实验证明，当一束平行单色光垂直照射某一均匀的非散射吸光物质溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积成正比，此即朗伯比尔（LambertBeer）定律，其数学表达式为：2. 摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度当溶液浓度以mol/L为单位时，液层厚度以cm为单位时，K 常用e 代替，e 称为摩尔吸收系数，其单位为L.mol-1 -1。此时朗伯-比尔定律可写为：A=ebc摩尔吸收系数e是吸光物质在给定波长和溶剂下的特征常数，数值上等于1mo
12、l/L吸光物质溶液和液层厚度为1cm时溶液的吸光度，它表示吸光物质对指定频率的光子的吸收本领。e 越大，表示该物质对某波长光的吸收能力越强，该测定方法的灵敏度也就越高。一般认为，e105，属超高灵敏度。还可用桑德尔灵敏度（灵敏度指数）S表示方法的灵敏度，Sandell对S的定义是：在一定的波长下，测得的吸光度A=0.001时，1 cm2截面积内所含的吸光物质的量，其单位为mg/cm2。S与e的关系的推导：A0.001ebc，bc0.001/eb为吸收池的厚度，单位为cm，c的单位为mol/L， bc乘以待测物的摩尔质量M (g/mol)，就是单位截面积内待测物的质量，即S=b(cm)c(mol
13、/dm3)M(g/mol)106mg/g(mg/cm2)。例1. 某试液用2cm比色皿测量时，T=60%，若改用1cm或3cm比色皿，T及A分别等于多少？解：设某试液用2cm比色皿测量时的吸光度为Ao,用1cm和3cm比色皿测得的吸光度为A1和A2。因为A与T之间的关系是A= -lgT，所以Ao=0.22。根据朗伯-比尔定律可知：A =b1c，所以A1=A0b1/bo=0.11,T1=0.78.A2=A0b2/bo=0.33, T3=0.47.例2. 已知含Fe2+浓度为500g/L的溶液，用邻二氮菲比色测定铁，比色皿厚度为2cm，在波长508nm处测得吸光度A=0.19，计算摩尔吸收系数。解
14、：例3. 双硫腙显色法测定铅的e6.8104，求桑德尔灵敏度 S。解：SM/e207/6.8104=0.0030(mg/cm2)9.2 目视比色法与分光光度法朗伯比尔定律是光度法定量分析的基础。可以通过仪器测吸光度，然后通过与标准的比较法或标准曲线法得到被测组分的浓度。也可通过肉眼直接观测颜色的深浅判断组分含量。9.2.1 目视比色法目视比色法是用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法。一般采用标准系列法。即在一套等体积的比色管中配置一系列浓度不同的标准溶液，并按同样的方法配置待测溶液，待显色反应达平衡后，从管口垂直向下观察 (对于高含量的试样，也可从管侧面观察) ，比较待测溶液与标准系列中哪一个标准溶液颜色相同，便表明二者浓度相等。如果待测试液的颜色介于某相邻两标准溶液之间，则待测试样的含量可取两标准溶液含量的中间值。优点是操作简便，适宜于野外或现场快速测定，可在复合光-白光下进行测定，某些不符合朗伯-比尔定律的显色反应，仍可用该法进行测定。主要缺点是准确度不高，标准系列不能久存，需要在测定时临时配制。9.2.2 分光
