分析化学第9章吸光光度法
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分析化学吸光光度法
3. 稀溶液
浓度增大，分子之间作用增强
18
亚甲蓝阳离子 单体 max= 660 nm 二聚体 max= 610 nm
(nm)
亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱 a. 6.36×10-6 mol/L b. 1.27×10-4 mol/L c. 5.97×10-4 mol/L
二聚体的生成破坏 了A与c的线性关系
It
s
b dx
A=lg(I0/It)=k1b
比尔定律(1852)
A=lg(I0/It)=k2c
A=lg(I0/It)=kbc
吸光度
介质厚 度(m)
12
T－透光率（透射比）
（Transmittance）
T=
It I0
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc
-kbc -A T = 10 = 10
7
光学光谱区
远紫外
（真空紫外）
近紫外 可见
近红外
中红外
远红外
10nm~200nm 200nm ~380nm
380nm 780 nm ~ 780nm ~ 2.5 m
2.5 m ~ 50 m
50 m ~300 m
8
3. 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm
19
朗伯-比尔定律的分析应用
溶液浓度的测定
A＝ bc
0.8
A
工作曲线法
0.6 0.4 0.2 0
*
(校准曲线)
0
1
2
3
4
mg/ml
20
6. 吸光度的加和性与吸光度的测量 A = A1 + A2 + … +An
浙江大学分析化学 9 吸光光度法(070612)
一、朗伯—比尔定律 当一束平行的单色光照射到有色溶液时，光的一部分将 被溶液吸收，一部分透过溶液。
设入射光强度为I0，透过光强度为I，溶液的浓度为c， 液层宽度为b，经实验表明它们之间有下列关系：
A= lg(I0/I) = abc
此式为朗伯—比尔定律 的数学表达式。
A= lg(I0/I) = abc
吸收曲线: 用不同波长的单色光照射， 测定吸光度，如果以波长 为横坐标，吸光度为纵坐 标即可得一条曲线称为吸 收曲线（如右图）。
设入射光强度为I0， 透过光强度为I
A= lg(I0/I)
1,10 邻二氮杂菲亜铁不同波长光的
吸光度不同。吸光度最大处对应的波 长称为最大吸收波长λmax （2）不同浓度的同一种物质， 其吸收曲线形状相似λmax不变；
朗伯—比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。 分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。例如 使用波长为b的复合光,由于1 和 2 处的k1和k2 不相同, 可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。
•A= lg(I0/I)=k cb
入射光总强度为I01+I02, 透射光总强度为I1+I2
k1= k2, A= k cb 成线性关系
物质颜色和吸收光的关系
物质颜色 吸收光颜色 吸收光波长/nm 黄绿 紫 400~450 黄 蓝 450~480 橙 绿蓝 480~490 紫 红 蓝绿 490~500 紫红 绿 500~560 紫 黄绿 560~580 蓝 蓝 黄 580~600 绿蓝 橙 600~650 蓝绿 红 650~780 青蓝
25.0 106 g 4 c 5.0010（g L1 ) 50.0 103 L
则根据朗伯—比尔定律 A=abc，
A 0.300 a 3.0010-2 L.g-1.cm1 bc 2.0cm 5.00104 g L1
分析化学 第九章 光谱分析法概论
散射
③运动方向改变
Raman散射 ①非弹性碰撞
Stokes线λ散＜λ入
②有能量交换,光的频率改变
③运动方向改变
反Stokes线λ散＞λ入
散射光强 I ∝ 1/λ λ散-λ入 为拉曼位移，与分子的振动频率有关。
h
10
三、电磁辐射与物质的相互作用
4.折射和反射
反射：当光从介质1照射到与介质2时，一部分 光在界面上改变方向返回介质1的现象。
Planck常数：h = 6.626 × 10 -34 J . S 光速：c = 2.997925×1010cm/s
h
5
⒋波长越小、频率越大，能量越大。 ⒌单色光：
单波长的光（由具有相同能量的光子组成）
⒍能量常用单位：eV erg J ⒎能量换算关系：
1 e V 1 .6 1 0 1 9 J 1 .6 0 2 2 1 0 1 2 e r g
2.发射
2
样品
1
E 21h21hC / 21 E2h2hC/2
火焰或电弧
0
E1h1hC/1
λ2 λ1
λ21
λ
火焰、电弧激发的发射光谱示意图
2
I0
样品
I
E 21h21hC / 21 2hC/2
E1h1hC/1
光致发光示意图
λ2 λ1
λ21
h
9
三、电磁辐射与物质的相互作用
3.散射
Rayleigh散射①弹性碰撞 ②无能量交换，光的频率不变
λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形 状和λmax不同。
h
15
h
16
③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
分析化学吸光光度法二
故T e 1 0.368, 即吸光度A 0.434时， 浓度测量的相对误差最小。
（二）测量条件的选择
选择适当的测量条件，是获得准确测定结 果的重要途径。择适合的测量条件，可从下列 几个方面考虑。 1.测量波长的选择 由于有色物质对光有选择性吸收，为了使 测定结果有较高的灵镀度和准确度，必须选择 溶液最大吸收波长的入射光。如果有干扰时， 则选用灵敏度较低但能避免干扰的入射光，就 能获得满意的酸度对被测物质存在状态的影响 大部分高价金属离子都容易水解，当溶液的酸度 降低时，最终将导致沉淀的生成。显然，金属离子的 水解，对于显色反应的进行是不利的，故溶液的酸度 不能太低。
(2) 酸度对显色剂浓度和颜色的影响 光度分析中所用的大部分显色剂都是有 机弱酸。 M + HR＝MR + H+ 从反应式可以看出，溶液的酸度影响着 显色剂的离解,并影响着显色反应的完全程 度。
3.时间和温度 显色反应的速度有快有慢。实验方法是配制一份显色溶 液，从加入显色剂计算时间、每隔几分钟测定一次吸光度， 绘制A-t曲线，根据曲线来确定适宜的时间。 不同的显色反应需要不同的温度，一般显色反应可在室温 下完成。但是有些显色反应需要加热至一定的温度才能完成； 也有些有色络合物在较高温度下容易分解。因此，应根据不 同的情况选择适当的温度进行显色。温度对光的吸收及颜色 的深浅也有一定的影响，故标样和试样的显色温度应保持一 样。合适显色温度也必须通过实验确定 ,做A-C曲线即可求出。
(3)对络合物组成和颜色的影响 对于某些逐级形成络合物的显色反应、在不 同的酸度时，生成不同络合比的络合物。例如铁 与水杨酸的络合反应，当 pH＜4 [Fe3+(C7H4O3)2-]+ 紫色 4＜pH＜9 [Fe3+(C7H4O3)22-]- 红色 pH＞9 [Fe3+(C7H4O3)32-]3- 黄色 在这种情况下，必须控制合适的酸度，才可 获得好的分析结果。 合适酸度也必须通过实验确定,做A-pH曲线即可 求出
分析化学(第四版_高职高专化学教材编写组) 第九章 吸光光度法
第二节 吸光光度法的基本原理
一、物质对光的选择性吸收
（一）光的基本特性 1.电磁波谱：光是一种电磁波
10-2 nm 10 nm
射 线 x 射 线
102 nm 104 nm
紫 外 光 红 外 光
0.1 cm 10cm
微 波
103 cm
105 cm
无 线 电 波
可
见
光
2.可见光、单色光和互补色光
物质呈现不同的颜色其本质是对光的选择性吸收；
颜色深浅随浓度而变化是对光的吸收程度不同。
通过比较溶液颜色的深浅来测定物质的含量的方法，称为 目视比色法。
目前普遍采用分光光度计测量吸光度以代替比较颜色深浅， 应用分光光度计的分析方法称为分光光度法。 分光光度法根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同
进行定性和定量分析。按照研究的波谱区域不同，可分为：
分光光度法
紫外分光光度法——200-400nm
可见分光光度法—— 400-780nm 红外分光光度法——780-3.0×104nm
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的 分析方法。
吸光光度法
比色分析法 分光光度法
二、吸光光度法特点
理解分光光度计的基本结构和工作原理。
掌握定量分析方法和测量条件的选择。
能力目标 能绘制吸收曲线。 能正确选择显色条件和光度测量条件。 能应用吸光光度法对样品中的微量成分进行定量分析。
知识回顾
前面所学滴定分析和质量分析都属于化学分析法，适用于 含量高于1%常量组分的测定，测定结果的相对误差可控制在 0.2%以内。但不宜测定含量低于1%的微量成分。 实例：含Fe约0.05%的样品 称0.2 g试样, 则mFe≈0.1 mg
分析化学—— 吸光光度法
Ι0 Ιt
λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
A1 A2 A3 A4 A5
17
KMnO4吸收曲线（吸收525nm的绿光而呈紫色）
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax （2）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则 不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为 物质定性分析的依据之一。 （3）同一种物质、不同浓度时，其吸收曲线形状相 似、λmax不变；吸光度与浓度成正比。定量分析
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻 二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为 2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
(2) Fe2+的浓度用mol • L–1表示时， 1.0 10 3 g L-1 c 1.8mol L1 -1 55.85 g mol
（4）不同浓度的同一种 物质，在λmax处吸光度 随浓度变化的幅度最大， 所以测定最灵敏。此特 性可作为物质定量分析 的依据。
吸收曲线是定量分析 中选择入射光波长的重 要依据。
§12-2
光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律***
当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则它们之间的关系为：
溶液的颜色由透射光的波长所决定。 透射光与吸收光为互补色光。 如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色 光的互补：蓝 黄 光而呈现蓝色
3. 吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度 A(物质对光的吸收程度)，以波长为横坐标，以吸光度 为纵坐标，绘制吸收曲线，可描述物质对不同波长光 的吸收能力。
λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
A1 A2 A3 A4 A5
17
KMnO4吸收曲线（吸收525nm的绿光而呈紫色）
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax （2）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则 不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为 物质定性分析的依据之一。 （3）同一种物质、不同浓度时，其吸收曲线形状相 似、λmax不变；吸光度与浓度成正比。定量分析
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻 二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为 2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
(2) Fe2+的浓度用mol • L–1表示时， 1.0 10 3 g L-1 c 1.8mol L1 -1 55.85 g mol
（4）不同浓度的同一种 物质，在λmax处吸光度 随浓度变化的幅度最大， 所以测定最灵敏。此特 性可作为物质定量分析 的依据。
吸收曲线是定量分析 中选择入射光波长的重 要依据。
§12-2
光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律***
当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则它们之间的关系为：
溶液的颜色由透射光的波长所决定。 透射光与吸收光为互补色光。 如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色 光的互补：蓝 黄 光而呈现蓝色
3. 吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度 A(物质对光的吸收程度)，以波长为横坐标，以吸光度 为纵坐标，绘制吸收曲线，可描述物质对不同波长光 的吸收能力。
分析化学吸光光度法M
• 参比溶液— 调节光度计T=100%，A=0的溶液。 • 参比溶液的作用— 扣除比色皿对光的反射以及试液中其他 成分吸收入射光对测量造成的影响。 用参比溶液调节A1=0的 实质是设定仪器，使参 参 比液的： I 比 I
0
1
溶 液
A1=lg(I0/I1)
I 0 I1
I0 I1 A2 lg lg I2 I2
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的 方法。
标准系列法
优点 缺点
二、光度计的基本部件
光电比色法：使用光电比色计测定溶液吸光度进行 定量分析的方法。 分光光度法：——分光光度计——————。
不同仅在于获得单色光的方法：
光电：滤光片 分光：棱镜或光栅 优点：准确度高、选择性高、分析速度快
l l
工作曲线将偏 离比耳定律
2. 由于溶液中的化学反应引起的偏离 例： Cr2O72- + H2O 2H+ + 2CrO42（橙） （黄） 消除方法：使作工作曲线和测量时的条 件一致 3. 被测溶液浓度太大 消除方法：稀释溶液 4. 介质不均匀 消除方法：使溶液澄清、透明
§9-2 目视比色法及光度计的基本部件
p258 式(9-7)
结论： 不同透光度或吸光度下的分析误差是不同的。为了使分析误差 在2.0％以下，应控制读数T =10～70％（A＝1.0～0.15）之间。
当T=36.8% (A=0.434)时,分析误差最小,约为1.4％。→
1.光源
2.单色器
3.吸收池
4.检测系统：
光电管、读数装置
光源
→
单色器
→
吸收池
→
检测系统
§9-3Βιβλιοθήκη 显色反应及显色条件的选择进行光度分析时，首先要把待测组分转变为有色化合物 显色反应：将待测组分转变为有色化合物的反应
0
1
溶 液
A1=lg(I0/I1)
I 0 I1
I0 I1 A2 lg lg I2 I2
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的 方法。
标准系列法
优点 缺点
二、光度计的基本部件
光电比色法：使用光电比色计测定溶液吸光度进行 定量分析的方法。 分光光度法：——分光光度计——————。
不同仅在于获得单色光的方法：
光电：滤光片 分光：棱镜或光栅 优点：准确度高、选择性高、分析速度快
l l
工作曲线将偏 离比耳定律
2. 由于溶液中的化学反应引起的偏离 例： Cr2O72- + H2O 2H+ + 2CrO42（橙） （黄） 消除方法：使作工作曲线和测量时的条 件一致 3. 被测溶液浓度太大 消除方法：稀释溶液 4. 介质不均匀 消除方法：使溶液澄清、透明
§9-2 目视比色法及光度计的基本部件
p258 式(9-7)
结论： 不同透光度或吸光度下的分析误差是不同的。为了使分析误差 在2.0％以下，应控制读数T =10～70％（A＝1.0～0.15）之间。
当T=36.8% (A=0.434)时,分析误差最小,约为1.4％。→
1.光源
2.单色器
3.吸收池
4.检测系统：
光电管、读数装置
光源
→
单色器
→
吸收池
→
检测系统
§9-3Βιβλιοθήκη 显色反应及显色条件的选择进行光度分析时，首先要把待测组分转变为有色化合物 显色反应：将待测组分转变为有色化合物的反应
《分析化学》下册武汉大学等编(第五版)作业参考答案
《仪器分析》作业参考答案第2章 光谱分析法导论2-1 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱； （2）试样引入系统（3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带； （4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化输出的信号； （5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。
2-2 单色器由几部分组成，它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）入射狭缝—限制杂散光进入；（2）准直装置—使光束成平行光线传播，常采用透镜或反射镜； （3）色散装置—将复合光分解为单色光；（4）聚焦透镜或凹面反射镜—使单色光在单色器的出口曲面上成像； （5）出射狭缝—将额定波长范围的光射出单色器。
2-5 对下列单位进行换算：（1）150pm Z 射线的波数（cm －1） （2）Li 的670.7nm 谱线的频率（Hz ）（3）3300 cm －1波数对应的波长（nm ） （4）Na 的588.995nm 谱线相应的能量（eV ） 参考答案：（1）171101067.61015011---⨯=⨯==cm cm λσ （2）)(1047.4)(107.670100.314710Hz Hz c⨯=⨯⨯==-λν （3）)(3030)(1003.3)(3300114nm cm cm =⨯===-νλ （4）)(1.2)(10602.110995.588100.310625.6199834eV eV ch E =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---λ 2-6 下列种类型跃迁所涉及的能量（eV ）范围各是多少？（1）原子内层电子跃迁； （4）分子振动能级跃迁； （2）原子外层电子跃迁； （5）分子转动能级跃迁； （3）分子的电子跃迁 参考答案跃迁类型 波长范围 能量范围/eV 原子内层电子跃迁 10－1 ～ 10nm 1.26×106 ～1.2×102原子外层电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子的电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子振动能级跃迁 0.75 ～ 50μm 1.7～0.02 分子转动能级跃迁50 ～ 1000μm2×10－2～4×10－7第10章 吸光光度法（上册）2、某试液用2cm 吸收池测量时，T=60%。
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2018年9月18日1时25 分
摩尔吸收系数κ的讨论
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波 长等条件一定时， κ仅与吸收物质本身的性质有关，与
待测物浓度无关；
（3）同一吸收物质在不同波长下的κ值是不同的。在最
大吸收波长λmax处的摩尔吸收系数κmax表明了该吸收物质
光的互补：蓝 黄
表9-1 物质颜色与吸收光颜色的互补关系
吸收光 物质颜色 颜色 黄绿 黄 橙 红 紫 红 紫 蓝 绿 蓝 蓝 绿 波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~600 600~650 650~780
绿 黄绿 黄 橙 红
第九章 吸光光度法
spectrophotometry
§9.1 吸光光度法基本原理 §9.2 光度计及其基本部件 §9.3 显色反应与条件的选择 §9.4 吸光度测量条件的选择
§9.5 吸光光度法的应用
§9.6 紫外吸收光谱法简介
2018年9月18日1时 25分
2018年9月18日1时25 分
吸光光度法概述
等相互作用，直接影响了对光的吸收。
故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。
溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形
成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化。 例： CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O
2018年9月18日1时25 分
§9.2 光度计及其基本部件
1.分光光度计
2018年9月18日1时25 分
最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能 达到的最大灵敏度。
2018年9月18日1时25 分
摩尔吸收系数ε的讨论
（4）可作为定性鉴定的参数； （5）物质的吸光能力的度量 κmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测 定该物质的灵敏度越高。 κ >105：超高灵敏； κ = (6～10）×104 ：高灵敏； κ = 104～ 103 ：中等灵敏； κ < 103 ：不灵敏。 （6） κ在数值上等于浓度为1 mol · L-1、液层厚度为1cm 时该溶液在某一波长下的吸光度。
2018年9月18日1时25 分
讨论： A总 =A1 + lg2 - lg(1＋10－κbc ) (1) = 0； 即： κ1= κ2 = κ 则： A总 ＝lg（Ｉo /Ｉt）＝ κbc (2) κ ≠0 若 κ <0 ；即κ2< κ1 ； － κbc>0,
lg(1＋10 κbc )值随c值增大而增大，则标准曲线
（动画）
2018年9月18日1时25 分
（动画） 吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax
（2）不同浓度的同一种 物质，其吸收曲线形状相 似λmax不变。而对于不同 物质，它们的吸收曲线形 状和λmax则不同。
2018年9月18日1时25 分
物理性因素：
难以获得真正的纯单色光。 分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合 光可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。 非单色光、杂散光、非平行入
射光都会引起对朗伯—比耳定律的
偏离，最主要的是非单色光作为入 射光引起的偏离。
2018年9月18日1时25 分
非单色光作为入射光引起的偏离： 假设由波长为λ1和λ2的两单色光
3.氧化还原显色反应 某些元素的氧化态，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在 紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对 待测离子进行显色后测定。 例如：钢中微量锰的测定，
2 Mn2＋ ＋5 S2O82-＋8 H2O =2 MnO4＋ + 10 SO42-＋ 16H+
将Mn2＋ 氧化成紫红色的MnO4＋后，在525 nm处 进行测定。
2018年9月18日1时25 分
9.1.2 光的吸收基本定律 ──朗伯-比耳（Larnbert-Beer）定律
1.朗伯—比耳定律
吸光度与液层厚度 A∝b
（动画1）
吸光度与物质浓度
A∝ c
A∝ c b
（动画2）
2018年9月18日1时25 分
朗伯—比耳定律数学表达式
I0 A lg bc I
紫 蓝 绿 蓝 蓝 绿
ห้องสมุดไป่ตู้
2018年9月18日1时25 分
电子能级间跃迁
电子能级间跃迁的同 时总伴随有振动和转 动能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含有 振动能级和转动能级
间跃迁产生的若干谱
线而呈现宽谱带。
2018年9月18日1时25 分
吸收曲线与最大吸收波长
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度 不同，用不同波长的单色光照射，测吸光度— 吸收曲 线与最大吸收波长 max；
2018年9月18日1时25 分
§9.1 吸光光度法基本原理
9.1.1 物质对光的选择性吸收
M + h M* M + 热 M + 荧光或磷光
基态 激发态 E1 （△E） E2 E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收;
分子结构的复杂性使其对不
同波长光的吸收程度不同；
2018年9月18日1时25 分
2018年9月18日1时25 分
9.1.3 偏离比耳定律的原因
1. 现象 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准 曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现 象称为对朗伯—比耳定律的偏离。 2. 引起偏离的因素（两大类） （1）物理性因素， 即仪器的非理想引起的； （2）化学性因素。
2018年9月18日1时25 分
分光光度计
2018年9月18日1时25 分
9.2.1 基本组成
光源
单色器
（动画）
样品室 检测器 显示
2018年9月18日1时25 分
9.2.2 主要部件
1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱， 具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿 命。 可见光区：钨灯作为 光源，其辐射波长范围在 320～2500 nm。 紫外区：氢、氘灯。 发射185～400 nm的连续 光谱。
3. 样品室
样品室放置各种 类型的吸收池（比色皿） 和相应的池架附件。吸 收池主要有石英池和玻 璃池两种。在紫外区须 采用石英池，可见区一 般用玻璃池。
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4. 检测系统
将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。
要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，
产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。
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9.3.2 显色剂
无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。 有机显色剂：种类繁多 偶氮类显色剂：性质稳定、显色反应灵敏度高、选择 性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂III、PAR等。 三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等
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9.3.3 显色反应条件的选择
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2. 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一
任意波长单色光的光学系统。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；
②准光装置：透镜或
返射镜使入射光成为 平行光束； ③色散元件：将复合 光分解成单色光;棱
镜或光栅
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光栅
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吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收的分析方法 比色法 可见分光光度法（visible spectrophotometry） 紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）
其他
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特点：
(1) 具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。 (2) 通常所测试液的浓度下限达10-5~10-6 mol· L-1。 (3) 吸光光度法测定的相对误差约为2%~5%。 (4) 测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛 (5) 几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都 能用此法进行测定。 (6) 还常用于化学平衡等的研究。
（3）吸收曲线可以提供物 质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
（动画） 吸收曲线的讨论：
（4）不同浓度的同一种 物质，在某一定波长下吸 光度 A 有差异，在λmax处 吸光度A 的差异最大。此 特性可作为物质定量分析 的依据。
（5）在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测 定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的 重要依据。
(1)光电管
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(2)光电二极管阵列
光照射
电容器 充电
再次充电 测量周期
电容器 放电
电容器再次充电的电量与每个二 极管检测到的光子数目成正比， 而光子数又与光强成正比。通过 测量整个波长范围内光强的变化 就可得到吸收光谱。
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§9.3 显色反应与条件的选择
式中 A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位；
c：溶液的摩尔浓度，单位 mol· L-１；
κ：摩尔吸收系数，单位 L· mol-１· cm-１； 或: A = lg(I0/It) = a b c
c：溶液的浓度，单位g· L-１ a：吸收系数，单位L· g-１· cm-１
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a与κ的关系为： a = κ /M （M为摩尔质量）
透射比T 透过度T : 描述入射光透过溶液的程度 T = I / I0 吸光度A与透射比T 的关系:
I0 A lgT lg bc I
(1) 吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。 (2) 摩尔吸收系数κ在数值上等于浓度为1 mol · L-1、液层 厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度； (3) 吸光度具有加和性。 A总 A1 A 2 An 1bc1 2 bc2 n bcn
摩尔吸收系数κ的讨论
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波 长等条件一定时， κ仅与吸收物质本身的性质有关，与
待测物浓度无关；
（3）同一吸收物质在不同波长下的κ值是不同的。在最
大吸收波长λmax处的摩尔吸收系数κmax表明了该吸收物质
光的互补：蓝 黄
表9-1 物质颜色与吸收光颜色的互补关系
吸收光 物质颜色 颜色 黄绿 黄 橙 红 紫 红 紫 蓝 绿 蓝 蓝 绿 波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~600 600~650 650~780
绿 黄绿 黄 橙 红
第九章 吸光光度法
spectrophotometry
§9.1 吸光光度法基本原理 §9.2 光度计及其基本部件 §9.3 显色反应与条件的选择 §9.4 吸光度测量条件的选择
§9.5 吸光光度法的应用
§9.6 紫外吸收光谱法简介
2018年9月18日1时 25分
2018年9月18日1时25 分
吸光光度法概述
等相互作用，直接影响了对光的吸收。
故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。
溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形
成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化。 例： CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O
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§9.2 光度计及其基本部件
1.分光光度计
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最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能 达到的最大灵敏度。
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摩尔吸收系数ε的讨论
（4）可作为定性鉴定的参数； （5）物质的吸光能力的度量 κmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测 定该物质的灵敏度越高。 κ >105：超高灵敏； κ = (6～10）×104 ：高灵敏； κ = 104～ 103 ：中等灵敏； κ < 103 ：不灵敏。 （6） κ在数值上等于浓度为1 mol · L-1、液层厚度为1cm 时该溶液在某一波长下的吸光度。
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讨论： A总 =A1 + lg2 - lg(1＋10－κbc ) (1) = 0； 即： κ1= κ2 = κ 则： A总 ＝lg（Ｉo /Ｉt）＝ κbc (2) κ ≠0 若 κ <0 ；即κ2< κ1 ； － κbc>0,
lg(1＋10 κbc )值随c值增大而增大，则标准曲线
（动画）
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（动画） 吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax
（2）不同浓度的同一种 物质，其吸收曲线形状相 似λmax不变。而对于不同 物质，它们的吸收曲线形 状和λmax则不同。
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物理性因素：
难以获得真正的纯单色光。 分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合 光可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。 非单色光、杂散光、非平行入
射光都会引起对朗伯—比耳定律的
偏离，最主要的是非单色光作为入 射光引起的偏离。
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非单色光作为入射光引起的偏离： 假设由波长为λ1和λ2的两单色光
3.氧化还原显色反应 某些元素的氧化态，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在 紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对 待测离子进行显色后测定。 例如：钢中微量锰的测定，
2 Mn2＋ ＋5 S2O82-＋8 H2O =2 MnO4＋ + 10 SO42-＋ 16H+
将Mn2＋ 氧化成紫红色的MnO4＋后，在525 nm处 进行测定。
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9.1.2 光的吸收基本定律 ──朗伯-比耳（Larnbert-Beer）定律
1.朗伯—比耳定律
吸光度与液层厚度 A∝b
（动画1）
吸光度与物质浓度
A∝ c
A∝ c b
（动画2）
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朗伯—比耳定律数学表达式
I0 A lg bc I
紫 蓝 绿 蓝 蓝 绿
ห้องสมุดไป่ตู้
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电子能级间跃迁
电子能级间跃迁的同 时总伴随有振动和转 动能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含有 振动能级和转动能级
间跃迁产生的若干谱
线而呈现宽谱带。
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吸收曲线与最大吸收波长
分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度 不同，用不同波长的单色光照射，测吸光度— 吸收曲 线与最大吸收波长 max；
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§9.1 吸光光度法基本原理
9.1.1 物质对光的选择性吸收
M + h M* M + 热 M + 荧光或磷光
基态 激发态 E1 （△E） E2 E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收;
分子结构的复杂性使其对不
同波长光的吸收程度不同；
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9.1.3 偏离比耳定律的原因
1. 现象 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准 曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现 象称为对朗伯—比耳定律的偏离。 2. 引起偏离的因素（两大类） （1）物理性因素， 即仪器的非理想引起的； （2）化学性因素。
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分光光度计
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9.2.1 基本组成
光源
单色器
（动画）
样品室 检测器 显示
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9.2.2 主要部件
1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱， 具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿 命。 可见光区：钨灯作为 光源，其辐射波长范围在 320～2500 nm。 紫外区：氢、氘灯。 发射185～400 nm的连续 光谱。
3. 样品室
样品室放置各种 类型的吸收池（比色皿） 和相应的池架附件。吸 收池主要有石英池和玻 璃池两种。在紫外区须 采用石英池，可见区一 般用玻璃池。
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4. 检测系统
将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。
要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，
产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。
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9.3.2 显色剂
无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵等。 有机显色剂：种类繁多 偶氮类显色剂：性质稳定、显色反应灵敏度高、选择 性好、对比度大，应用最广泛。偶氮胂III、PAR等。 三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等
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9.3.3 显色反应条件的选择
2018年9月18日1时25 分
2. 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一
任意波长单色光的光学系统。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；
②准光装置：透镜或
返射镜使入射光成为 平行光束； ③色散元件：将复合 光分解成单色光;棱
镜或光栅
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光栅
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吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收的分析方法 比色法 可见分光光度法（visible spectrophotometry） 紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）
其他
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特点：
(1) 具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。 (2) 通常所测试液的浓度下限达10-5~10-6 mol· L-1。 (3) 吸光光度法测定的相对误差约为2%~5%。 (4) 测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛 (5) 几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都 能用此法进行测定。 (6) 还常用于化学平衡等的研究。
（3）吸收曲线可以提供物 质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
（动画） 吸收曲线的讨论：
（4）不同浓度的同一种 物质，在某一定波长下吸 光度 A 有差异，在λmax处 吸光度A 的差异最大。此 特性可作为物质定量分析 的依据。
（5）在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测 定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的 重要依据。
(1)光电管
2018年9月18日1时25 分
(2)光电二极管阵列
光照射
电容器 充电
再次充电 测量周期
电容器 放电
电容器再次充电的电量与每个二 极管检测到的光子数目成正比， 而光子数又与光强成正比。通过 测量整个波长范围内光强的变化 就可得到吸收光谱。
2018年9月18日1时25 分
§9.3 显色反应与条件的选择
式中 A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位；
c：溶液的摩尔浓度，单位 mol· L-１；
κ：摩尔吸收系数，单位 L· mol-１· cm-１； 或: A = lg(I0/It) = a b c
c：溶液的浓度，单位g· L-１ a：吸收系数，单位L· g-１· cm-１
2018年9月18日1时25 分
a与κ的关系为： a = κ /M （M为摩尔质量）
透射比T 透过度T : 描述入射光透过溶液的程度 T = I / I0 吸光度A与透射比T 的关系:
I0 A lgT lg bc I
(1) 吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。 (2) 摩尔吸收系数κ在数值上等于浓度为1 mol · L-1、液层 厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度； (3) 吸光度具有加和性。 A总 A1 A 2 An 1bc1 2 bc2 n bcn