第八章 分光光度法
分光光度法
分光光度法
与不同波长相对应的吸收强度。
如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。
利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。
用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。
它们与比色法一样，都以Beer-Lambert定律为基础。
上述的紫外光区与可见光区是常用的。
但分光光度法的应用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。
波长范围(1)200～400nm的紫外光区，(2)400～760nm的可见光区，(3)2.5～25μm(按波数计为4000cm<-1>～400cm<-1>)的红外光区。
、红外分光光度计或原子吸收分光光度计。
为保证测量的精密度和准确度，所有仪器应按照国家计量检定规程或本附录规定，定期进行校正检定。
基本原理当一束强度为I0的单色光垂直照射某物质的溶液后,由于一部分光被体系吸
收,因此透射光的强度降至I,则溶液的透光率T为:。
分光度光度法
分光度光度法分光光度法学习资料一、分光光度法的基本概念1. 定义- 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。
它利用物质对光的选择性吸收特性，不同的物质由于其分子结构不同，对不同波长的光有不同程度的吸收。
2. 原理基础- 朗伯 - 比尔定律（Lambert - Beer law）是分光光度法的基本定律。
- 朗伯定律指出：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，其吸光度与光通过的路径长度成正比，即A = k_1b（其中A为吸光度，b为光程长度，k_1为比例常数）。
- 比尔定律指出：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成正比，即A = k_2c（其中c为吸光物质的浓度，k_2为比例常数）。
- 合并朗伯定律和比尔定律得到朗伯 - 比尔定律：A=varepsilon bc，其中varepsilon为摩尔吸光系数，单位为L/(mol· cm)，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，varepsilon越大，表明该物质对该波长光的吸收能力越强。
二、分光光度计的结构与组成1. 光源- 提供足够强度和稳定的连续光谱。
在可见光区常用钨灯或卤钨灯，其发射光的波长范围为320 - 2500nm；在紫外光区常用氢灯或氘灯，发射光的波长范围为180 - 375nm。
2. 单色器- 它的作用是将光源发出的复合光分解为单色光。
主要部件包括狭缝、准直镜和色散元件（如棱镜或光栅）。
通过调节狭缝宽度可以控制出射光的带宽和光强。
3. 样品池- 用于盛放被测溶液。
在可见光区可以使用玻璃样品池，而在紫外光区则需使用石英样品池，因为玻璃对紫外光有吸收。
4. 检测器- 检测透过样品池后的光强，并将光信号转换为电信号。
常见的检测器有光电管和光电倍增管等。
光电倍增管具有更高的灵敏度，可检测微弱的光信号。
5. 信号显示与处理系统- 将检测器输出的电信号进行放大、处理，并以吸光度或透光率等形式显示出来。
分光光度法
( C )2. 用普通分光光度法测得标液c1的透光度为20%， 试液的透光度为12%；若以示差分光光度法测定以c1 为参比，则试液的透光度为
A. 40% B. 50%
C. 60%
D. 70%
( D )3. 按一般光度法用纯溶剂做参比溶液时，测得某试 液的透光度为10%。若参比溶液换为透光度为20%的
(×) 4. 有色溶液的吸光度为0，其透光率也为0。
1.5 吸 光 系 数
吸光系数K物理意义：吸光物质在单位浓度、 单位厚度时的吸光度。
1. 质量吸光系数 c单位g/L，b单位cm，K单位L ·g-1 ·cm-1 A = Kbc
2. 摩尔吸光系数 c单位mol/L，b单位cm，ε单位L ·mol-1 ·cm-1 A = εbc
1.4 光吸收基本定律—朗伯比尔定律
( ✓)1. 朗伯－比耳定律的应用条件：一是必须使
用单色光；二是吸收发生在均匀的介质；三是吸 收过程中，吸收物质相互不发生作用。
(×) 2. 有色物质的吸光度A是透光度的倒数。 (×) 3. 在分光光度分析中，入射光强度与透射光
强度之比称为吸光度，吸光度的倒数的对数为透 光率。
( ✓)1. 如果显色剂有色，则要求有色化合物与显色剂
之间的颜色差别要大，以减小试剂空白值，提高测定 的灵敏度。通常把两种有色物质最大吸收波长之差称 为“对比度”。一般要求显色剂与有色化合物的对比 度在∆λ60nm以上。
( ✓)2. 分光光度法中，可选择不同厚度的比色皿以
控制吸光度在合适范围内。
1.5 吸 光 系 数
摩尔吸光系数ε意义： 1）吸光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。 3）可作为定性鉴定的参数。 4）同一物质在不同波长下的ε值不同。
分光光度法
分光光度法
分光光度法
分光光度法是根据物质对不同波长 的单色光的吸收程度不同而对物质 进行定性和定量的分析方法。
1.1 光的性质
光是一种电磁波： 1）波动性 波长λ、频率v、光速c、波数(cm-1)等参数。
c
v
2)粒子性(光量子) E = hv
1.2 物质对光的选择性吸收
A. 透过溶液后的光强度 B. 透过溶液后的吸收光强度
C. 入射光强度
D. 一定厚度溶液的颜色深浅
1.10 紫外-可见光谱法应用
1. 酸碱指示剂离解常数的测定 2. 配合物组成及稳定常数的测定 3. 化合物相对分子质量的测定
c样
A样 A标
c标
1.8 定性及定量分析方法
3)差示分光光度法 采用已知浓度的成分与待测溶液相同的溶 液作参比溶液。 高吸光度差示法 低吸光度差示法 极限精密差示法
1.8 定性及定量分析方法
(× )1. 在多组分的体系中，在某一波长下，如果各种
对光有吸收的物质之间没有相互作用，则体系在该 波长的总吸光度等于单个组分吸光度的和。
1.9 显色反应条件和测量条件的选择
1. 影响显色反应的因素及反应条件的选择 (1)显色剂的选择
1)选择性好 2)灵敏度高 3)有色化合物稳定、组成恒定 4)有色化合物与显色剂的颜色差别大
1.9 显色反应条件和测量条件的选择
(2)影响反应的因素及反应条件
1)显色剂的用量 2)溶液的酸度 3)显色时间 4)显色温度 5)溶剂 6)溶液中共存离子的干扰
维生素B12的水溶液在361nm处的E1%1cm值是207，盛 于1cm吸收池中，测得溶液的吸光度为0.456，计算
吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一类
1852年；比尔： 阐明了物质对光的吸收程度与溶液浓度之间的关 系.
Ak2c
由比尔将二者结合起来,就得到布格-朗伯-比尔定 律,一般叫做朗伯-比尔定律.
AKbc
2、朗伯-比尔定律 的推导〔数学表达 式〕<略〕
3、灵敏度的表示方法
<1>吸收系数a〔吸光系数a 〕 当液层厚度b以cm为单位、吸光物质的浓度c以
§8-4 吸光光度法分析条件的选择
在光度分析中,一般需先选择适当的试剂与试样中的 待测组分反应使之生成有色化合物,然后再进行测定.
因此,分析条件的选择包括反应条件和测量条件的选 择.
一、显色反应及其条件的选择 〔一〕显色反应和显色剂 1、概念：
显色反应：将被测组分转变成有色化合物的反应称 为显色反应. M + R = MR
这种方法简便、快速,对于解离度小的络合物,可 以得到满意的结果.
2、等摩尔连续变化法
此 法 的 做 法 是 保 持 CM 和 CR 的 浓度保持不变,即CM + CR = 常数, 连续改变CM和CR的比值,在选定 的仪器条件和波长下测定溶液的 吸光度A.
以A对CM/CR +CM作图.
等摩尔连续变化法测定络合物组成
g·L-1为单位时,K用a表示,称为吸收系数,其单位为 L·g-1·cm-1.此时朗伯-比尔定律表示为
A=abc
<2>摩尔吸光系数ε 当液层厚度b以cm为单位、吸光物质的浓度c
以mol·L-1为单位时,K用ε表示,称为摩尔吸收系 数,其单位为L·mol-1·cm-1.此时朗伯-比尔定律表 示为
A= εbc
二、吸光光度法的测量误差及测量条件的选择
光度法的误差除各种化学因素外,还有因仪器精度 不够,测量不准所带来的误差.
第八章分光光度法
8.2 比色法和分光光度法 一、比色法
1.目视比色法
观察方向
c1
c2
c3
c4
cc1 2
c3
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
04:56:48
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)
04:56:48
灵敏度和准 确度较差
光电比色计结构示意图
二、分光光度法
• 特点： • 光源——通过棱镜或光栅得到一束近似的单色
λ1
棱镜
λ2
聚焦透镜 出射狭缝
800 600 500
400
04:56:48
光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度 等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。
原理： 利用光通过光栅时
平面透 射光栅
透 镜
光屏
发生衍射和干涉现象而
分光.
M1
M2
光栅衍射示意图
出 射
狭
缝
04:56:48
检测器
朗伯—比尔定律的前提条件之一是入射光 应为单色光。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。
(2) 化学性因素
朗伯—比尔定律的假定：所有的吸光质点 之间不发生相互作用。故：朗伯—比尔定律 只适用于稀溶液(浓度大,易发生偏离)。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 04化:56:4，8 影响吸光度。
末端吸收:出现在短波区,紫外区末端吸收 增强,未成峰形. 生色基团:能产生吸收峰的原子或原子团
助色基团:本身不能产生吸收,对周围的生 色基团发生作用,使生色基团吸收 红移:吸收峰向长波方向移动
第8章 分光光度法
24
3、吸收池：(比色皿)用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池
紫外区：
石英池
4、检测器：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 5、显示系统： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录
25
单色器
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
800
λ1
白光
19
（二）化学因素
• Beer定律适用的另一个前提：稀溶液 • 浓度过高会使C与A关系偏离定律
20
8.2 比色法和分光光度法
8.2.1 比色法 1.目视比色法
观察方向
cc 12
c1
c2
c3
c3
c4
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
21
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的所谓单色光(几十nm)
4
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
5
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
400-450 450-480 480-490
2) 磷的测定: DNA中含P～9.2%, RNA中含P～9.5%, 可得核酸量.
H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3 =(NH4)3PO4· 12MoO3+12NH4NO3+12H2O
磷钼黄(小) Sn2+
第八章 红外分光光度法.ppt
900~650 cm-1：C－H弯曲振动吸收。确定化合物的顺
反构型或苯环的取代类型。
2019/11/15
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28
第二节
二、影响基团频率的因素
内部因素
共轭效应： 共轭效应使共轭体系中电子云密度平均化，双
键强度，键力常数，双键的基团频率向低 波数方向移动
增大，谱带变宽。
RCOOH（游离） 1 760cm-1
O......H O
RC
C R(二聚体)
O H......O
1 700cm-1
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31
第二节
二、影响基团频率的因素
空间位阻：
空间位阻使共轭体系的共平面被偏离或破坏， 共轭效应强度降低，吸收频率向高波数移动
第八章
红外吸收光谱法
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第七章 红外吸收光谱法 学习要求
掌握红外吸收光谱法原理（红外吸收光谱的产生；多 原子分子的振动；基团频率与振动的关系）
理解红外吸收光谱的特征吸收频率及其与分子结构的 关系
理解红外吸收光谱仪（色散型红外分光光度计；傅里 叶变换红外分光光度计）
变形振动 （弯曲振动 或变角振动） （键长变化）
面内变形 面外变形
剪式振动（ ） 面内摇摆振动（ ρ ）
面外摇摆振动（ ω ）
扭曲振动（ τ ）
2019/11/15
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14
第一节
二、红外吸收的基本原理
分子中基团的振动形式
2019/11/15
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波数：频率，1cm中所含 T
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第六章 吸光光度法
一、问答题
1. 摩尔吸收系数的物理意义是什么？其大小和哪些因素有关？在分析化学中κ有何意义？
2. 朗伯－比尔定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸光度？二者之间的关系是什么？
3. 为社么物质对光发生选择性吸收？
4. 分光光度计有哪些主要部件？它们各起什么作用？
5 当研究一种新的显色剂时，必须做哪些实验条件的研究？为什么？
6 什么是吸收光谱曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？利用标准曲线进行定量分析时可否使用透光度T 和浓度c 为坐标？
7 测定金属钴中微量锰时在酸性液中用KIO 3将锰氧化为高锰酸根离子后进行吸光度的测定。
若用高锰酸钾配制标准系列，在测定标准系列及试液的吸光度时应选什么作参比溶液？ 8 吸光度的测量条件如何选择？为什么？普通光度法与示差法有何异同？
9 光度分析法误差的主要来源有哪些？如何减免这些误差？试根据误差分类分别加以讨论。
10 常见的电子跃迁有哪几种类型？
11 在有机化合物的鉴定和结构判断上，紫外－可见吸收光谱提供信息具有什么特点？ 二、计算题
1．以邻二氮菲光度法测定Fe (Ⅱ)，称取试样0.500g ，经处理后，加入显色剂，最后定容为50.0mL ，用1.0 cm 吸收池在510 nm 波长下测得吸光度A =0.430，计算试样中的w (Fe)(以
百分数表示)；当溶液稀释一倍后透射比是多少？（ε510=1.1×104
） 2．%0.61%10010
=⨯=-A
T 已知KMnO 4的ε
545
=2.2×103
，计算此波长下浓度为0.002%
（m/v ）KMnO 4溶液在3.0cm 吸收池中的透射比。
若溶液稀释一倍后透射比是多少？
3. 以丁二酮肟光度法测定镍，若络合物NiDx 2的浓度为1.7×10-5mol ·L -1
，用2.0cm 吸收
池在470nm 波长下测得的透射比为30.0%。
计算络合物在该波长的摩尔吸光系数。
4. 根据下列数据绘制磺基水杨酸光度法测定Fe （Ⅲ）的工作曲线。
标准溶液是由0.432g
铁铵矾[NH 4Fe(SO 4)2·12H 2O]溶于水定容到500.0mL 配制成的。
取下列不同量标准溶液于50.0mL 容量瓶中，加显色剂后定容，测量其吸光度。
V (Fe(Ⅲ))（mL ） 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
A 0.097 0.200 0.304 0.408 0.510 0.618
测定某试液含铁量时，吸取试液5.00mL ，稀释至250.0mL ，再取此稀释溶液2.00mL 置于50.0mL 容量瓶中，与上述工作曲线相同条件下显色后定容，测得的吸光度为0.450，计算试液中Fe(Ⅲ)含量（以g/L 表示）。
5. 以PAR 光度法测定Nb ，络合物最大吸收波长为550nm ，ε=3.6×104
；以PAR 光度法测定
Pb ，络合物最大吸收波长为520nm ，ε=4.0×104。
计算并比较两者的桑德尔灵敏度。
6. 有两份不同浓度的某一有色络合物溶液，当液层厚度均为1.0cm 时，对某一波长的透射
比分别为：（a）65.0%；（b）41.8%。
求
（1）该两份溶液的吸光度A1，A2。
（2）如果溶液（a）的浓度为6.5×10-4mol·L-1，求溶液（b）的浓度。
（3）计算在该波长下有色络合物的摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度。
（设待测物质的摩尔质量为47.9g/mol）
计算未知溶液中x和y的浓度。
8.当光度计透射比测量的读数误差ΔT=0.010时，测得不同浓度的某吸光溶液的吸光度为：
0.010、0.100、0.200、0.434、0.800、1.200。
利用吸光度与浓度成正比以及吸光度与
透光率的关系，计算由仪器读数误差引起的浓度测量的相对误差。
9.以联吡啶为显色剂，光度法测定Fe(Ⅱ)，若在浓度为0.2mol·L-1,pH=5.0时的醋酸缓冲
溶液中进行显色反应。
已知过量联吡啶的浓度为1×10-3mol·L-1，lg K H(bipy)=4.4，lg K(FeAc)=1.4，lgβ3=17.6。
试问反应能否定量进行？
10.用示差光度法测量某含铁溶液, 用5.4×10-4mol·L-1Fe3+溶液作参比,在相同条件下显色,用1cm吸收池测得样品溶液和参比溶液吸光度之差为0.300。
已知 =2.8×103L·mol-1·cm-1,则样品溶液中Fe3+的浓度有多大？
11.确称取1.00mmol的指示剂于100mL容量瓶中溶解并定容。
取该溶液2.50mL5份，分别调至不同pH并定容至25.0mL，用1.0cm吸收池在650nm波长下测得如下数据：
pH 1.00 2.00 7.00 10.00 11.00
A0.00 0.00 0.588 0.840 0.840
计算在该波长下In-的摩尔吸光系数和该指示剂的p K a。