比色分析的基本原理朗伯比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数
比色分析的基本原理(朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)说课材料
比色分析的基本原理(朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)比色分析的基本原理(朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)( 关键词：比色分析,吸光光度法,光电比色法,分光光度法,朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数 )比色分析是基于溶液对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，又称吸光光度法。
有色物质溶液的颜色与其浓度有关。
溶液的浓度越大，颜色越深。
利用光学比较溶液颜色的深度，可以测定溶液的浓度。
根据吸收光的波长范围不同以及所使用的仪器精密程度，可分为光电比色法和分光光度法等。
比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点，广泛应用于微量组分的测定。
通常中测定含量在10-1～10-4mg·L-1的痕量组分。
比色分析如同其他仪器分析一样，也具有相对误差较大（一般为1%～5%）的缺点。
但对于微量组分测定来说，由于绝对误差很小，测定结果也是令人满意的。
在现代仪器分析中，有6 0%左右采用或部分采用了这种分析方法。
在医学学科中，比色分析也被广泛应用于药物分析、卫生分析、生化分析等方面。
一、物质的颜色和光的关系光是一种电磁波。
自然是由不同波长（400～700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。
如把两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。
图8-1中处于同一直线关系的两种色光（如绿与紫、黄与蓝）互为补色。
当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。
如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就蜈现透过溶液后剩余部分光的颜色。
例如，我们看到KMnO4溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其他各色都能透过。
在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。
同理，CuSO4溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。
由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。
比色分析的基本原理朗伯比尔定律
比色分析的基本原理(朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)( 关键词：比色分析,吸光光度法,光电比色法,分光光度法,朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)比色分析是基于溶液对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，又称吸光光度法。
有色物质溶液的颜色与其浓度有关。
溶液的浓度越大，颜色越深。
利用光学比较溶液颜色的深度，可以测定溶液的浓度。
根据吸收光的波长范围不同以及所使用的仪器精密程度，可分为光电比色法和分光光度法等。
比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点，广泛应用于微量组分的测定。
通常中测定含量在10-1～10-4mg·L-1的痕量组分。
比色分析如同其他仪器分析一样，也具有相对误差较大（一般为1%～5%）的缺点。
但对于微量组分测定来说，由于绝对误差很小，测定结果也是令人满意的。
在现代仪器分析中，有60%左右采用或部分采用了这种分析方法。
在医学学科中，比色分析也被广泛应用于药物分析、卫生分析、生化分析等方面。
一、物质的颜色和光的关系光是一种电磁波。
自然是由不同波长（400～700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。
如把两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。
图8-1中处于同一直线关系的两种色光（如绿与紫、黄与蓝）互为补色。
当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。
如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就蜈现透过溶液后剩余部分光的颜色。
例如，我们看到KMnO4溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其他各色都能透过。
在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。
有色溶液的颜色是被吸溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。
由此可见，同理，CuSO4收光颜色的补色。
吸收越多，则补色的颜色越深。
比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。
比色分析的基本原理
(朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)( 关键词：比色分析,吸光光度法,光电比色法,分光光度法,朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数 )比色分析是基于溶液对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，又称吸光光度法。
有色物质溶液的颜色与其浓度有关。
溶液的浓度越大，颜色越深。
利用光学比较溶液颜色的深度，可以测定溶液的浓度。
根据吸收光的波长范围不同以及所使用的仪器精密程度，可分为光电比色法和分光光度法等。
比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点，广泛应用于微量组分的测定。
通常中测定含量在10-1～10-4mg·L-1的痕量组分。
比色分析如同其他仪器分析一样，也具有相对误差较大（一般为1%～5%）的缺点。
但对于微量组分测定来说，由于绝对误差很小，测定结果也是令人满意的。
在现代仪器分析中，有60%左右采用或部分采用了这种分析方法。
在医学学科中，比色分析也被广泛应用于药物分析、卫生分析、生化分析等方面。
一、物质的颜色和光的关系光是一种电磁波。
自然是由不同波长（400～700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。
如把两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。
图8-1中处于同一直线关系的两种色光（如绿与紫、黄与蓝）互为补色。
当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。
如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就蜈现透过溶液后剩余部分光的颜色。
例如，我们看到KMnO4溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其他各色都能透过。
在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。
同理，CuSO4溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。
由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。
吸收越多，则补色的颜色越深。
比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。
朗伯比尔定律讲解
标准曲线的偏离
引起偏离 Lambert-Beer 定律的原因有物理因 素和化学因素两大类。
（一）物理因素引起的偏离
1. 非单色光引起的偏离 假设入射光仅由波长为 和 的两种单色
1和 I 光组成， 其强度分别为 I 2 ，当通过浓度 02 01
为cB，厚度为d 的吸光物质溶液后，透射光的强 度分别为 I1 和 I2。
（2）Beer定律
适用条件：仅适用于单色光 测定条件：在液层厚度一定的条件下 关系式为：
A=k2C
c:物质的量浓度；k2：它与被测物质 的性质、入射光的波长、溶剂、液层 厚度及温度有关。等有关的常数。
（3） Lambert-Beer定律
当一适当波长的单色光通过溶液时，若液 层厚度一定，则吸光度与溶液浓度成正比， 并且与吸光物质种类、溶剂、入射光波长、 液层厚度和溶液温度有关，且对所有的均 匀介质（即低浓度溶液）和单色光都适用。
b的单位为cm, c为物质的量浓度（mol· L-1） ε为摩尔吸光系数，单位为L· mol-1· cm-1。
A bc
如果溶液中存在两种或两种以上对光 有吸收的物质，在同一波长下只要共存物质 不互相影响，即不因共存物的存在而改变本 身的吸光系数，则吸光度是各共存物质吸光 度之和，即：
A Aa Ab Ac .......
对波长为 1 的单色光：
I 01 A1 lg 1dcB I1
I1 I0110
1dcB
对波长为 2 的单色光：
I 02 A2 lg 2 dcB I2
I 2 I0210
2 dcB
实际测定时，只能测得它们的总吸光度 A总。 由于总入射光强度为 I01＋I02，总透射光强度 为 I1＋I2 ，故：
比色分析的基本原理
（朗伯-比尔定律,吸光度，消光度，吸光系数）（关键词：比色分析，吸光光度法，光电比色法，分光光度法，朗伯-比尔定律，吸光度，消光度，吸光系数）比色分析是基于溶液对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，又称吸光光度法。
有色物质溶液的颜色与其浓度有关。
溶液的浓度越大，颜色越深。
利用光学比较溶液颜色的深度，可以测定溶液的浓度。
根据吸收光的波长范围不同以及所使用的仪器精密程度，可分为光电比色法和分光光度法等。
比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点，广泛应用于微量组分的测定。
通常中测定含量在10-1〜10-4mg-L-1的痕量组分。
比色分析如同其他仪器分析一样，也具有相对误差较大（一般为1%- 5%的缺点。
但对于微量组分测定来说，由于绝对误差很小，测定结果也是令人满意的。
在现代仪器分析中，有60%左右采用或部分采用了这种分析方法。
在医学学科中，比色分析也被广泛应用于药物分析、卫生分析、生化分析等方面。
一、物质的颜色和光的关系光是一种电磁波。
自然是由不同波长（400~ 700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。
如把两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。
图8-1中处于同一直线关系的两种色光（如绿与紫、黄与蓝）互为补色。
当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。
如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就蜈现透过溶液后剩余部分光的颜色。
例如，我们看到KMn0溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其他各色都能透过。
在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。
同理，CuS04溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。
由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。
吸收越多，则补色的颜色越深。
比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。
比尔-朗伯定律
比尔－朗伯定律比尔-朗伯定律（Beer–Lambert law），又称比尔定律、比耳定律、朗伯-比尔定律、布格-朗伯-比尔定律（Bouguer–Lambert–Beer law），是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。
比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。
概述一束单色光照射于一吸收介质表面，在通过一定厚度的介质后，由于介质吸收了一部分光能，透射光的强度就要减弱。
吸收介质的浓度愈大，介质的厚度愈大，则光强度的减弱愈显著，其关系为：其中：•：吸光度；•：入射光的强度；•：透射光的强度；•：透射比，或称透光度；•：系数，可以是吸收系数或摩尔吸收系数，见下文；•：吸收介质的厚度，一般以 cm 为单位；•：吸光物质的浓度，单位可以是 g/L 或 mol/L。
比尔-朗伯定律的物理意义是，当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。
当介质中含有多种吸光组分时，只要各组分间不存在着相互作用，则在某一波长下介质的总吸光度是各组分在该波长下吸光度的加和，这一规律称为吸光度的加合性。
系数：•当介质厚度以 cm 为单位，吸光物质浓度以 g/L 为单位时，用表示，称为吸收系数，其单位为。
这时比尔-朗伯定律表示为。
•当介质厚度以 cm 为单位，吸光物质浓度以 mol/L 为单位时，用表示，称为摩尔吸收系数，其单位为。
这时比尔-朗伯定律表示为。
两种吸收系数之间的关系为：。
历史物质对光吸收的定量关系很早就受到了科学家的注意并进行了研究。
皮埃尔·布格（Pierre Bouguer）和约翰·海因里希·朗伯（Johann Heinrich Lambert）分别在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系；1852年奥古斯特·比尔（August Beer）又提出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系，两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律——布格－朗伯－比尔定律，简称比尔－朗伯定律。
比色计原理
当单色光通过厚度相同，而浓度很小的溶液时，根据朗伯—比尔定律，光被溶液吸收的程度，称为吸收度，与溶液的浓度成正比，与溶液的厚度成正比，即A=εCL，式中：A为吸收度，C为溶液的浓度，L为溶液的厚度，ε为消光系数。
由朗伯—比尔定律得，当一束单色光通过一溶液时，由于溶液吸收一部分光能，使光的强度减弱。
若溶液的浓度（或厚度）不变，则溶液的厚度（浓度）愈大，光线强度的减弱也愈明显。
用同样的方法配制的标准溶液和待测溶液，其浓度分别为C1和C2，对同类溶液ε相同，当厚度也相同时则：A1=εC1LA2=εC2LC2=（A2/A1）*C1式中A1,A2可由罗维朋比色计直接读出，C1为标准溶液的已知浓度，据此可算出待测溶液的浓度。
朗伯—比尔定律许多化学物质的溶液具有颜色（无色的化合物也可以加显色剂经反应生成有色物质），当有色溶液的溶度改变时，颜色的深浅也随之改变，浓度愈大，颜色愈深。
因此，可以用比较溶液颜色深浅的方法来测定有色溶液的浓度。
这种方法叫做比色分析法。
一、朗伯—比尔定律当一束单色光通过有色溶液时，入射光线的一部分被器皿反射回来，一部分被溶液吸收，另一部分则透过溶液，如图所示。
它们之间有以下关系：o=Ia+Ir+It1-1式中：Io—入射光强度，Ia—吸收光强度，Ir—反射光强度，It—透过光强度由于在实际测定时，所用的比色皿都是同质料用规格的。
反射光的强度为一定值，不会引起测量误差，所以反射光的影响可以不加考虑。
则上式可简化为：Io=Ia+It1-2从式1-2可知：当入射光强度Io为一定时，被吸收光强度Ia愈大，则透过光强度It愈小。
也就是说：光强度的减弱仅与有色溶液对光线的吸收有关。
那么，溶液对光线的吸收与哪些因素有关呢？实验证明：溶液的浓度C愈大，液层厚度L愈厚（即光线在溶液中所经过的路程愈长），则溶液对光线吸收的愈多。
它们之间的关系有下式决定：lg = KCL1-3这个公式就是朗伯—比尔（Lambert---Beer）定律。
朗伯—比尔定律
朗伯—比尔定律
朗伯—比尔定律又称比尔定律、比耳定律、朗伯-比尔定律（Beer-Lambert Law）、布格-朗伯-比尔定律，是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。
比尔-朗伯定律是比色分析及分光光度法的理论基础。
光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目。
比尔—朗伯定律数学表达式:
A=lg(1/T)=Kbc
A为吸光度,T为透射比(透光度),是出射光强度（I）比入射光强度(I0). K为摩尔吸光系数.它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关.
c为吸光物质的浓度,单位为mol/L，b为吸收层厚度，单位为.【b也常用L替换，含义一致】
物理意义;
物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比，而与透光度T成反相关。
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比色分析的基本原理
(朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)
( 关键词：比色分析,吸光光度法,光电比色法,分光光度法,朗伯-比尔定律,吸光度,消光度,吸光系数)
比色分析是基于溶液对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，又称吸光光度法。
有色物质溶液的颜色与其浓度有关。
溶液的浓度越大，颜色越深。
利用光学比较溶液颜色的深度，可以测定溶液的浓度。
根据吸收光的波长范围不同以及所使用的仪器精密程度，可分为光电比色法和分光光度法等。
比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点，广泛应用于微量组分的测定。
通常中测定含量在10-1～10-4mg·L-1的痕量组分。
比色分析如同其他仪器分析一样，也具有相对误差较大（一般为1%～5%）的缺点。
但对于微量组分测定来说，由于绝对误差很小，测定结果也是令人满意的。
在现代仪器分析中，有60%左右采用或部分采用了这种分析方法。
在医学学科中，比色分析也被广泛应用于药物分析、卫生分析、生化分析等方面。
一、物质的颜色和光的关系
光是一种电磁波。
自然是由不同波长（400～700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。
如把
两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。
图8-1中处于同一直线关系的两种色光（如绿与紫、黄与蓝）互为补色。
当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。
如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就蜈现透过溶液后剩余部分光的颜色。
例如，我们看到KMnO4溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其他各色都能透过。
在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。
同理，CuSO4溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。
由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。
吸收越多，则补色的颜色越深。
比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。
表8-1列出了溶液的颜色与吸收光颜色的关系。
表8-1 溶液的颜色与吸收光颜色的关系
二、朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律
当一束平行单色光（只有一种波长的光）照射有色溶液时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液（图8-2）。
图8-2 光吸收示意图
设入射光的强度为I0，溶液的浓度为c，液层的厚度为b，透射光强度为I，则
（8-1）
式中lgI0/I 表示光线透过溶液时被吸收的程度，一般称为吸光度（A）或消光度（E）。
因此，上式又可写为：
A=Kcb（8-2）
上式为朗伯-比尔定律的数学表示式。
它表示一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。
式中，K为吸光系数，当溶液浓度c和液层厚度b的数值均为1时，A=K，即吸光系数在数值上等于c和b均为1时溶液的吸光度。
对于同一物质和一定波长的入射光而言，它是一个常数。
比色法中常把称为透光度，用T表示，透光度和吸光度的关
系如下：
?（8-3）
当c以mol·L-1为单位时，吸光系数称为摩尔吸光系数，用ε表示，其单位是L·mol-1·cm-1。
当c以质量体积浓度（g·ml-1）表示时，吸光系数称为百分吸光系数，用E1%1c
m表示，单位是ml·g-1·cm-1。
吸光系数越大，表示溶液对入射光越容易吸收，当c有微小变化时就可使A有较大的改变，故测定的灵敏度较高。
一般ε值在103以上即可进行比色分析。
如果测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图可得一条曲线，即物质对光的吸收曲线，可准确地描述物质对光的吸收情况。
图8-3是几种不同浓度的KMnO4溶液的吸收曲线，溶液对波长525nm附近的绿光吸收量最强，而对其他波长的光吸收较弱。
光吸收程度最大处的波长叫做吸收波长，用λmax 表示。
不同浓度的KMnO4溶液所得的吸收曲线，最大吸收波长都一致，只是相应的光被吸收的程度不同。
吸收曲线可作为比色分析中波长选定的依据，测定时一般选择λmax 的单色光作为入射光。
这样即使被测物质含量较低也可得到较大的吸光度，因而可使分析的灵每度较高。
若所测定的溶液无色，可在测定前加入适当的显色剂，通过与待测成分的化学反应使溶液晱色即可测定此待测成分。
例如，已知在525nm处KnO4溶液的ε=2235L· mol-1·cm-1，若用2cm比色皿，为使所测得的透光率介于20%～65%之间，溶液的浓度范围应是多少？
图8-3 KMnO４液的吸收光谱曲线
解：若T=20%
则
则c=-lg65%/2235*2.0=4.19*10-5(mol·L-1)。