吸光光度法-分析化学
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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
分析化学第十次、十一次课 吸光光度法
光区
4、检测器：接收透射光，利用光电效应，将光能 转换成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管
检测器
h Au，Ag Ag、Au
半导体
Se
硒光电池
光电管
h Ni环（片）
碱金属 光敏阴极
红敏管 625-1000 nm 蓝敏管 200-625 nm
光电倍增管
160-700 nm
待扫描
1个光电子可产生106～107个电子
一般通过试验确定
显色剂用量（c(M)、pH一定）
拐点
c(R)
Mo(SCN)32+ 浅红 Mo(SCN)5 橙红 Mo(SCN)6- 浅红
c(R)
c(R)
Fe(SCN)n3-n
当生成不太稳定的有色配合物时， 必须加入相当过量的试剂，以保证 获得足够的有色配合物并有可观的 吸光度。 有时显色剂的用量过大，反而会 引起副反应，对光度测定不利。应 严格控制显色剂的用量，以保证得 到正确的结果。通常，显色剂的用 量是根据实验结果来确定的。
标准曲线法
根据朗伯－比耳定律，保持 液层厚度，入射光波长和其它测 量条件也不变，则在一定浓度范 围内，所测得吸光度与溶液中待 测物质的浓度成正比。因此，配 制一系列已知的具有不同浓度的 标准溶液，分别在选定波长处测 其吸光度A，然后以标准溶液的 浓度c为横坐标，以相应的吸光 度A为纵坐标，绘制出A－c关系 曲线。如果符合光的吸收定律， 则可获得一条直线，称为标准曲 线或称工作曲线。在相同条件下 测量样品溶液的吸光度，就可以 从标准曲线上查出样品的浓度。
显色条件
1.显色剂的用量
被测物质与显色剂的反应可用下列一般式表 示： M 十 R ＝ MR （被测物） （显色剂） （有色配合物） 为了使显色反应尽可能完全，一般应加 入过量的显色剂。如果配合物稳定度高，而 且在一定条件下能保持稳定，显色剂不必大 量过量。在分析实践中，由于待测物质的浓 度未知，稍过量的显色剂是必要的。
分析化学第八章吸光光度法
第八章吸光光度法基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法。
包括比色法、可见及紫外分光光度法等。
本章主要讨论可见光区的吸光光度法。
利用可见光进行吸光光度法分析时，通常将被测组分通过化学反应转变成有色化合物，然后进行吸光度的测量。
例如：测量钢样中Mn的含量，在酸性溶液中将Mn氧化为MnO4-，然后进行吸光度的测量。
与化学分析法比较它具有如下特点：（一）灵敏度高吸光光度法常用于测定试样中1－0.001%的微量组分。
对固体试样一般可测至10-4 %。
（二）分析微量组分的准确度高例如：含铁量为0.001%的试样，如果用滴定法测定，称量1g试样，仅含铁0.01mg，无法用滴定分析法测定。
如果用显色剂1，10-邻二氮菲与亚铁离子生成橙红色的1，10-邻二氮菲亚铁配合物，就可用吸光光度法来测定。
Fe2++ 3(1,10-phen) → [ Fe(1,10-phen)3] 2+（三）操作简便，测定快速（四）应用广泛几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用分光光度法测定。
可用来研究化学反应的机理、溶液中配合物的组成、测定一些酸碱的离解常数等。
§8-1 吸光光度法基本原理一、物质对光的选择吸收当光束照射到物质上时，光与物质发生相互作用，产生了反射、散射、吸收或透射（p238, 图9-1）。
若被照射的是均匀的溶液，则光在溶液中的散射损失可以忽略。
当一束由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光复合而成的白光通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过。
当透射光波长在400-700nm范围时，人眼可觉察到颜色的存在，这部分光被称为可见光。
透射光和吸收光呈互补色，即物质呈现的颜色是与其吸收光呈互补色的透射光的颜色。
溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈例如：CuSO4现的是与黄色呈互补色的蓝色。
不同波长的光具有不同的颜色，见P238，表9-1。
物质吸收了光子的能量由基态跃迁到较高能态（激发态），这个过程叫做物质对光的吸收。
吸光光度法分析化学
第10章吸光光度法基本内容1概述1.1吸光光度法的特点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,包括比色法,可见紫外吸光光度法和红外光谱法等。
1.1.1.光的基本性质：光是一种电磁波。
具有同一波长的光称为单色光，由不同波长组成的光称为复合光。
波长在200nm～400nm范围的光称为紫外光，人的眼睛能感到波长在400nm～750nm范围的光叫可见光。
白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种单色光按一定强度比例混合而成的。
实验证明：将适当的两种单色光按一定强度比例混合，也可得到白光，这两种单色光互称为互补色光。
1.1.2.物质对光的选择性吸收：溶液呈不同的颜色是由于溶液中的吸光质点选择性吸收了某种颜色的光所引起的。
当白光通过某一均匀的溶液时，若该溶液对可见光波段的光都不吸收，则溶液无色透明；若溶液对不同波长的光全部吸收，则溶液呈黑色；若溶液对各种波长的光呈选择性吸收，则溶液呈现的是与吸收光成互补色光的颜色。
如硫酸铜溶液呈蓝色是因为溶液吸收了白光中的黄色光，高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿光而呈紫色等。
1.1.3.光吸收曲线：任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度不同，若将各种波长的单色光依次通过某一浓度的溶液，测量每一波长下溶液对光的吸收程度，以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标绘画，所得曲线叫光吸收曲线。
由光吸收曲线可知：溶液对各种波长的单色光的吸收程度是不同的，在某一波长处有一最大吸收，这一波长称为最λ表示；不同浓度的同一种物质的溶液，光吸收曲线的形状相似，最大吸收波长，用max大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同。
1.2光吸收的基本定律当一束平行的单色光通过含有吸光物质的溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度c及液层厚度b成正比，即A=Kbc此式就是光吸收定律的数学表达式，也叫朗伯—比尔定律，K 为比例常数。
当溶液的浓度用物质的量浓度(mol·L -1)，吸收层厚度用cm 为单位时，则比例常数用ε表示，称为摩尔吸光系数，其单位为L·mol -1·cm -1。
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)第七章：吸光光度法
Analytical chemistry
ε 表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液
的吸光度。单位： (L•mol-1 •cm-1)
影响ε值大小的因素 (1)入射光波长 (2)与被测物质有关 (3)温度，酸度，介质，有色物结构， (4)ε不随 c或b值变化
2014-1-3
15
Analytical chemistry
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29
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
(3)反应条件影响显色反应
[例如] Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO4橙色 λ1max=350nm 黄色 λmax=375nm
当物质对光完全透光时，T=1，A=0 当物质对光全部吸收时，T=0，A=∞ 朗伯-比尔定律的数学表达式
A Kbc
单色光垂直照射含有吸
光物质的溶液时，溶液的 吸光度与吸光物质的浓度 及液层的厚度成正比。
I0 Ir Ia
It
Analytical chemistry
其中，A:吸光度，T:透射比，
K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度
三、物质对光的选择性吸收
物质为何吸收某种光？ 物质为何有不同的颜色？
物质由低能态向高能态跃迁
需要吸收能量。如果照射到物
质的光子的能量与分子的E匹 配时，就会吸收光子，发生能 级的跃迁。
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6
Analytical chemistry
E E1 E0 hv h
1、分子吸收光谱：
Analytical chemistry
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
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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。
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吸光光度法
• 可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。 • 紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400 nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。 • 红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围 2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。 •
a与k的关系为： a =k / M （M为摩尔质量）
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吸光光度法 /朗伯一比尔定律 /透光度(透光率)T
透光度T : 描述入射光透过溶液的程度: T = I t / I0 吸光度A与透光度T的关系: A ＝ －lg T
摩尔吸光系数k在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为1cm时该溶液 在某一波长下的吸光度； 吸光系数a(L· g-1· cm-1）相当于浓度为1 g/L、液层厚度为1cm时该 溶液在某一波长下的吸光度。
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吸光光度法 / 朗伯一比尔定律
• 朗伯一比尔定律不仅适用于溶液，也适用于其他均匀非散 射的吸光物质（气体或固体），是各类吸光光度法定量分 析的依据
• K 可作为定性鉴定的参数，也可用以估量定量方法的灵敏 度：K 值愈大，方法的灵敏度愈高。由实验结果计算 K 时，常以被测物质的总浓度代替吸光物质的浓度，这样计 算的 K 值实际上是表观摩尔吸收系数。
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吸光光度法
• 特点 • 灵敏度高 适用于微量组分的测定 • 相对误差约为 2 %一 5 % • 测定迅速 仪器操作简单 价格便宜
应用广泛
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
• 光的波段划分
光谱名称 x射 线 远紫外光 近紫外光 可 见光 近红外光 中红外光 远红外光 微 波 无线电波 波长范围 10-1~l0 nm 10~200 nm 200~400 nm 400~750 nm 0.75~2.5 μm 2.5~5.0 μm 5.0~1000 μm 0.1~100 cm 1~1000 m 电磁波谱范围表 跃迁类型 辐 射 源 K 和 L 层电子 x 射线管 中层电子 氢、氘、氙灯 价电子 氢、氘、氙灯 价电子 钨灯 分子振动 碳化硅热棒 分子振动 碳化硅热棒 分子转动和振动 碳化硅热棒 分子转动 电磁波发生器 分析方法 x 射线光谱法 真空紫外光度法 紫外光度法 比色及可见光度法 近红外光度法 中红外光度法 远红外光度法 微波光谱法 核磁共振光谱法
• 吸收曲线是吸光光度法定量分析时选择测定波长的重要依 据。
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吸光光度法 / 朗伯一比尔定律
朗伯阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b （朗伯动画1）
• 比耳提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类
似的关系。A∝ c （比耳动画2） •二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
• 吸收曲线（吸收光谱）----物质对不同波长光的吸收能力 的描述
• 以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图
• 最大吸收波长 ---- 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 • 不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax不变 • 在吸收峰及附近处的吸光度随浓度增加而增大 • 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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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
• 物质对光的选择性吸收
当一束白光（由各种波长的光 按一定比例组成）通过某一有 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。透射光（或反射光） 刺激人眼而使人感觉到颜色的 存在。因此溶液的颜色由透射 光的波长所决定。 能够组成白光的两种光称为补 色光，两种颜色互为补色。
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吸光光度法 / 朗伯一比尔定律
A＝lg（I0/It)= k b c
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；
k：摩尔吸光系数，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：吸光系数，单位L· g－１· cm－１
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
物质颜色与吸收光颇色的互补关系
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
• 当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的分子、 原子或离子与光子发生“碰撞”，光子的能量被分子、原 子所吸收，使这些粒子由最低能态（基态）跃迁到较高能 态（激发态）
M + h
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
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吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
• 定性分析----不同物质其吸收曲线的形状和最大吸收波长 各不相同。根据这个特性可用作物质的初步定性分析 • 定量分析---- 不同浓度的同一物质，在吸收峰及附近处的 吸光度随浓度增加而增大。根据这个特性可对物质定量分 析。若在最大波长处侧定吸光度，则灵敏度最高。
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吸光光度法
吸光光度法基本原理 光度计及其基本部件 显色反应及显色条件的选择 吸光度测定条件的选择 吸光光度法的应用 紫外吸收光谱法简介
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吸光光度法
• 基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称之为 吸光光度法。 • 包括
• • • •
比色法 可见分光光度法 紫外分光光度法 红外光谱法
M*
M + 热 M + 荧光或磷光
基态 激发态 E1 （△E） E2
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上叶Biblioteka 吸光光度法 / 吸光光度法基本原理
• 物质对光的选择性吸收 • 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级， • 仅当照射光的光子能量与被照射物质粒子的基态和激发态 能量之差相当时才能发生吸收。 • 不同的物质微粒由于结构不同而具有不同的量子化能级， 其能量差也不相同。 • 所以物质对光的吸收具有选择性
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吸光光度法 / 朗伯一比尔定律
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吸光光度法 / 朗伯一比尔定律/ 吸光度的加和性
• 在多组分体系中，如果各种吸光物质之间没有相互作用， 这时体系的总吸光度等于各组分吸光度之和，即吸光度具 有加和性