优选分光光度法分析化学
大学化学 分光光度法
Io为入射光强度， It为透过光强度
可用透光度和吸光度来表示物质对光的
吸收程度。
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（1）透光度或透光率T ：
T It Io
或 T% It 100% Io
从上式可以看出：
溶液的透光度愈大，
说明溶液对光的吸收愈小；
相反，透光度愈小，
说明溶液对光的吸收愈大。
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大学化学 分光光度法
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§11.1 概述
基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称
之为光化学分析法。
依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析
方法称为分光光度法，主要有:
红外分收光谱法：吸收光波长范围2.5750
m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外分光光度法：吸收光波长范围200400
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仪器
紫外-可见分光光度计
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§11.4 显色反应和显色条件的选择
显色反应和显色剂
在分光光度分析中，常利用显色反应把待测组分X 转变为有色化合物，然后再进行测定。
使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合 物的反应叫显色反应。
mX(待测物)＋nR(显色剂)＝XmRn(有色化合物)
图中查出未知液的浓度。
A
Ax
c1 c2 c3 c4 c5 cx A1 A2 A3 A4 A5 Ax
cx
标准曲线图
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c
31
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例：Fe2+含量的测定
原理： Fe2+离子在pH=3～9的水溶液中与邻菲罗啉生
无机与分析化学比色法和分光光度法
§20.4 显色反应与显色条件的选择
• 许多无机离子无色，即使有色的无机离子也多因吸光系数不 大而无法直接进行紫外-可见分光光度测定；
• 很多有机化合物具有较强紫外或可见光吸收，可直接测定。
显色反应：将无色或吸光系数很小的被测物质与显色 剂反应，使被测物转变成具有较强紫外或可见光吸 收的化合物，然后进行测定。
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2. 分光光度计的基本部件
检
结
光 源
单 色 器
吸 收 池
测 系 统
果 显 示
光源： 在可见和近红外区使用钨灯或碘钨灯，波长范围320-2500nm； 在紫外区使用氢灯或氘灯，波长范围180-375nm。使用稳压器 保证光强稳定。
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单色器
•色散元件：将连续光谱分解为单色光的元件，如棱镜、光栅； •单色器：由入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜和出射 狭缝构成。 •玻璃吸收紫外光，所以玻璃棱镜仅用于350-3200nm波长范围， 只能用于可见分光光度计；石英（ 185-4000nm ）则可用于整个 紫外-可见光区。 •光栅利用光的衍射与干涉作用，其优点是适用波长范围宽、色 散均匀、分辨率高；但其缺点是各级光谱有重叠而产生相互干 扰。
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•吸收光谱与发射光谱 分子吸收能量后受到激发，分子就从基态能级跃迁到激发态 能级，因而产生吸收光谱。 处于激发态的分子返回基态或能级较低的激发态，就会以光 子的形式释放能量，从而产生发射光谱。
•紫外-可见吸收光谱 分子中的价电子吸收特定波长的光（紫外-可见光）后，从 基态跃迁到激发态。
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§20.2 光吸收的基本定律
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§20.3 比色法和分光光度法及其仪器
1. 光度分析方法 • 目视比色法： • 光电比色法：用光电比色计测定未知溶液和标准溶液的吸
分析化学-第九章_分光光度法
（4） 检测系统
作用：将光强度转换成电流信号来进行测量。光电转换装置。 包括：光电管，光电二极管阵列等
§9.3 显色反应与条件的选择
为什么要进行显色反应？
• 光度分析中，对于本身无吸收的待测组分，先要通过显色反 应将待测组分转变成有色化合物，然后测定吸光度或吸收曲 线。与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。
橘
Fe2+ + 3
红
色
显色反应条件的选择
1.显色剂用量
吸光度A与显色剂用量cR
的关系会出现如图所示的几种 情况。选择曲线变化平坦处。
2.反应体系的酸度
在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件 下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒 定的平坦区所对应的pH范围。
3.显色时间与温度
实验确定
4.溶剂
即朗伯-比尔定律 A lg I0 lg 1 bc
IT
朗伯-比尔定律的数学表达式
注意量纲
A lg I0 bc abc
I
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；
ε ：摩尔吸收系数，单位 L·mol-１·cm-１；
λ
A
420 0.199
430 0.211
440 0.237
450 0.283
460 0.313
470 0.333
480 0.371
490 0.395
500 0.445
510 0.476
520 0.451
530 0.401
540 0.321
分析化学-第三章《分光光度法》课后习题
第三章《分光光度法》课后习题
一、选择题
(1) 符合Lambert－Beer定律的某有色溶液，当有色物质的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是………（）
(A) 不变、增加
(B) 不变、减小
(C) 向长波移动、不变
(D) 向短波移动、不变
(3) 用分光光度法测定Fe3+,下列说法正确的是………( )
(A) FeSCN2+的吸光度随着SCN－浓度的增大而线性增大
(B) FeSCN2+的吸光度随着Fe3+浓度的增大而线性增大
(C) 溶液的吸光度与透射率线性相关
(D) 溶液的条件摩尔吸光度系数随着波长变化
(5) 用常规分光光度法测得标准溶液的透射率为20％，试液的透射率为10％，若以示差分光光度法测定试液，以标准溶液为参比，则试液的透过率为………( )
(A) 20％
(B) 40％
(C) 50％
(D) 80％
(7) 以KmnO4溶液滴定Fe2+，在MnO4－最大吸收波长处测量溶液吸光度的变化，得光度滴
定曲线………( )
(A) (B)
(C) (D)
(8) 标准工作曲线不过原点的可能的原因是………( )
(A) 显色反应得酸度控制不当
(B) 显色剂得浓度过高
(C) 吸收波长选择不当
(D) 参比溶液选择不当
二、计算题
作业说明：
课后习题与平时成绩及期末考核密切相关，请大家重视哈！此次作业中12300740022陈敏轩与12300740053胡可欣同学，作业认真严谨，值得表扬。
知道大家这学期课程较多，辛苦了。
望大家对大学生活早作规划，机会属于有准备的人！一起加油！
马洪影
2013年10月16日。
分析化学1-8分光光度法
各种颜色的光，其波长不同。 各种颜色的光，其波长不同。 物质的颜色正是由于它们对不同 波长的光具有选择性吸收而产生的。 波长的光具有选择性吸收而产生的。
当一束白光通过某一物质或溶 液时，由于物质对光的选择性吸收， 液时，由于物质对光的选择性吸收， 某些波长的光被吸收， 某些波长的光被吸收，另一些波长 的光不被吸收而透过溶液。 的光不被吸收而透过溶液。 溶液的颜色由透过光 透过光的波长所决 溶液的颜色由透过光的波长所决 定。
处于直线关系的两种光，即为互 处于直线关系的两种光， 补光。 补光。 一对互补光按一定强度比例混合 而成白光。 而成白光。 某物质吸收了某波长的光后， 某物质吸收了某波长的光后，将 呈现其互补光的颜色。 互补光的颜色 呈现其互补光的颜色。
例：KMnO4溶液呈紫红色（吸收青绿） 溶液呈紫红色（吸收青绿） 无色透明溶液（透过所有颜色） 无色透明溶液（透过所有颜色） 黑色（全部吸收） 黑色（全部吸收） 白色（反射所有） 白色（反射所有） 实验证明： CuSO4溶液浓度越高， 溶液浓度越高， 实验证明： 对黄色光的吸收越多， 对黄色光的吸收越多，表现为透过的蓝 色越强，溶液的蓝色也越深。 色越强，溶液的蓝色也越深。
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A与T的关系： 的关系：
1 A = lg = lg T T
平行的 （二）物理意义：当一束平行的单色光垂 物理意义：当一束平行 通过以均匀 均匀的 非散射的吸光物质溶液 直通过以均匀的、非散射的吸光物质溶液 吸光度于溶液液层厚度和浓度的乘 于溶液液层厚度 时，其吸光度于溶液液层厚度和浓度的乘 积成正比。 积成正比。
例：用邻二氮菲分光光度法测铁。已知溶 用邻二氮菲分光光度法测铁。 液中Fe 的浓度为500 液中Fe2+的浓度为500 μg L-1 ，液层厚度 2cm， 508nm处测得透明光度为 处测得透明光度为0.645。 为2cm，在508nm处测得透明光度为0.645。 计算摩尔吸收光系数 κ (MFe=55.85 g mol-1 ) 解：
分光光度法的概念
分光光度法是一种常用的化学分析方法，它利用物质对光的吸收、反射、散射等特性，通过测量光强度的变化来测定物质的浓度。
这种方法具有灵敏度高、操作简便、适用范围广等优点，因此在化学分析、生物分析、环境监测等领域得到了广泛应用。
分光光度法的原理是，当一束平行光通过某一均匀的溶液时，光线会被溶液中的物质吸收，导致光强减弱。
不同物质对光的吸收能力不同，因此可以通过测量光强度的变化来推算出物质的浓度。
这种方法被称为比色法或吸光光度法。
在分光光度法中，常用的仪器是分光光度计。
分光光度计由光源、单色器、样品池和检测器等部分组成。
光源发出的光线经过单色器后，被分解成不同波长的单色光。
样品池中的溶液会吸收这些单色光，导致光强减弱。
检测器将检测到的光信号转化为电信号，再经过放大和处理后，输出测量结果。
分光光度法的应用非常广泛。
在化学分析中，可以用于测定各种无机和有机化合物的浓度。
在生物分析中，可以用于测定蛋白质、核酸、酶等生物大分子的浓度和活性。
在环境监测中，可以用于测定水体中的重金属离子、有机物、营养物等污染物的浓度。
虽然分光光度法具有许多优点，但也存在一些局限性。
例如，对于某些物质，其吸收光谱可能与其他物质重叠，导致测量结果不准确。
此外，分光光度法只能测定溶液中的物质浓度，而不能直接测定固体样品中的物质含量。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法进行测定。
总之，分光光度法是一种重要的化学分析方法，它通过测量物质对光的吸收和反射等特性来推算出物质的浓度。
这种方法具有灵敏度高、操作简便、适用范围广等优点，因此在化学分析、生物分析、环境监测等领域得到了广泛应用。
同时，也需要根据具体情况选择合适的方法进行测定，以确保结果的准确性和可靠性。
分析化学课件 光度分析法
应选用max处或肩峰处测定.
2. 吸光质点形式不变
离解、络合、缔合会破坏线性关系, 应控制条件(酸度、浓度、介质等).
3. 稀溶液
浓度增大，分子之间作用增强.
朗伯-比尔定律的分析应用
溶液浓度的测定
A
A＝ b c
工作曲线法
0.80 Ax 0.60 0.40 0.20
*
(校准曲线)
0.00
朗伯-比尔定律
意义:
A=lg(I0/It)=kbc
当一束平行单色光通过均匀、透明的吸 光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和 吸收层厚度的乘积成正比.
透光率(透射比）T（Transmittance）
T= It I0
I0 入射光 It 透过光
吸光度A (Absorbance） A = lg(I0/It) = lg(1/T) = lgT = Kbc
在真空介质中光速为2.9979×1010cm/s，约等于3×1010cm/s。 还有一些现象，如光电效应、光的吸收和发射等，只能用光 的微粒性才能说明，即把光看作带有能量的微粒流。这种微 粒称为光子或光量子。单个光子的能量E决定于光的频率。
一、光的基本性质 (电磁波的波粒二象性)
波动性 光的传播速度:
三、吸收光谱的产生
两个以上原子组成的物质分子，除了电子相对于原 子核的运动外，还有原子核间的相对振动和分子作为整体 绕着重心的转动。这些运动状态各自具有相应的能量，分 别称为电子能量、振动能量和转动能量。这些运动状态的 变化是不连续的，即能级间的能量差是量子化的。由于光 子的能量决定于频率，也是量子化的，所以分子对光的吸 收亦是量子化的，即分子选择吸收能量与其能级间隔相一 致的光子，而不是对各种能量的光子普遍吸收，这就是分 子对光的吸收具有选择性的原因。分子吸收光能后引起引 起运动状态的变化称为跃迁，跃迁过程中所需的能量称为 激发能。分子选择吸收光的同时，伴随着分子吸收光谱的 产生。
分析化学 分光光度法
分析化学分光光度法一、分光光度原理1、分光光度法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。
在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与众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。
2、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: I/ I0根据朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律:A=abc式中A为吸光度，b为溶液层厚度（cm），c为溶液的浓度（g/dm^3)，a为吸光系数。
其中吸光系数与溶液的本性、温度以及波长等因素有关。
溶液中其他组分（如溶剂等）对光的吸收可用空白液扣除。
由上式可知，当固定溶液层厚度L和吸光系数时，吸光度A与溶液的浓度成线性关系。
在定量分析时，首先需要测定溶液对不同波长光的吸收情况（吸收光谱），从中确定最大吸收波长，然后以此波长的光为光源，测定一系列已知浓度c溶液的吸光度A，作出A-c工作曲线。
在分析未知溶液时，根据测量的吸光度A，查工作曲线即可确定出相应的浓度。
这便是分光光度法测量浓度的基本原理。
上述方法是依据标准曲线法来求出未知浓度值，在满足要求（准确度和精密度）的条件下，可以应用比较法求出未知浓度值。
二、仪器原理依据分光光度法测量原理，把比较法应用到仪器之中——浓度直读功能。
用标准溶液将仪器调整好，再测定样品时，直接显示样品浓度值。
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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 0.1~10nm 10~200nm 200~400nm 400~750nm 0.75~2.5um 2.5~5.0um 5.0~1000um 0.1~100cm 1～1000m
有机化合物的生色原理
3 一些基本名词和概念
吸收光谱曲线：物质在不同波长下吸收光的强度大小 A～l关系
最大吸收波长 lmax：光吸收最大处的波长
对比度(Δl):络合物最大吸
收波长(lMRmax)与试剂最大 吸收波(lRmax)之差
Δl lmax
原子光谱为线光谱 分子光谱为带光谱
电子跃迁能级 分子振动能级 分子转动能级
2 显色反应类型
络合反应
O OH As O M O
NN
HO3S
OH H2 O3 As
NN SO3H
氧化还原反应
HOOC COOH
NH
+ VO3- + H+
HOOC COOH
N
NN
3 Fe2+
HOOC COOH
N
2+
+ VO + H2 O
离子缔合反应
(C2H5 )2 N
+
O
N H
(C2
H5
)2
C
. AuCl4-
2 物质颜色和其吸收光关系 互补色
物质的颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
颜色
紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
吸收光
波长范围( l ,nm)
400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750
注意： 平行单色光 均相介质 无发射、散射或光化学反应
灵敏度表示方法
摩尔吸光系数 e
A = Kbc
c: mol/L c: g/L
A = e bc
A = abc a: 吸光系数
e 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)
桑德尔(Sandell)灵敏度： S 当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能
A1 = e1bc1 A2 = e2bc2 A = e1bc1+ e2bc2
根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化 学反应平衡常数的测定
10.3 吸光光度计
1 分光光度计的组成
光源
单色器
样品池
检测器
读出系统
常用光源
光源 氢灯 氘灯 钨灯 卤钨灯 氙灯 能斯特灯 空心阴极灯 激光光源
波长范围(nm) 185~375 185~400 320~2500 250~2000 180~1000
COOH
成盐反应
NCO HS C C CH
S
N (CH3)2 + Ag+
NCO AgS C C胂III络合物测定草酸
吸附显色反应 达旦黄测定Mg(II),Mg(OH)2吸附达旦黄呈红色
3 显色剂
无机显色剂: 过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾
有机显色剂： 偶氮类：偶氮胂III
分光光度法与分光光度计
722型分光光度计光学系统图
1.光源；2.滤光片；3,8聚光镜 4,7.狭缝；5.准直镜；6.光栅 9.比色池；10.光电管
10.4 显色反应及影响因素
1 显色反应
没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量 生成有色化合物再测定－－ 显色反应
要求： a. 选择性好 b. 灵敏度高 (ε>104) c. 产物的化学组成稳定 d. 化学性质稳定 e. 反应和产物有明显的颜色差别 (l>60nm)
朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比 比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比
当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶 液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成 正比关系－－－朗伯比尔定律
－－－光吸收定律
数学表达：A＝lg(1/T)=Kbc
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
检测器
作用：接收透射光，并将光信号转化为电信号 常用检测器：
光电管 光电倍增管 光二极管阵列
光电管分为红敏和紫敏，阴极表面涂银和氧 化铯为红敏，适用625－1000nm波长；阴极 表面涂锑和铯为紫敏，适用200－625nm波长
目视比色法—比色管
光电比色法—光电比色计
光源、滤光片、比色池、硒光电池、检流计
检测到的吸光物质的最低含量。 单位：mg/cm2
S=M/e
氯磺酚S测定钢中的铌 50ml容量瓶中有Nb30μg，用2cm比色池，在650nm
测定光吸收，A＝0.43,求S. (Nb原子量92.91)。 有两种做法：根据A=εbC,求ε
＝3.3×104 L·mol-1·cm-1
吸光度的加和性
在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收 的多种物质，那么溶液的总吸光度等于溶液中各 个吸光物质的吸光度之和
1000~3500 特有 特有
适用于 紫外 紫外
可见，近红外 紫外，可见，近红外 紫外、可见（荧光）
红外 原子光谱 各种谱学手段
单色器 作用:产生单色光 常用的单色器：棱镜和光栅
样品池（比色皿）
厚度(光程): 0.5, 1, 2, 3, 5…cm 材质：玻璃比色皿－－可见光区
石英比色皿－－可见、紫外光区
优选分光光度法分析 化学
10.1 概述
❖ 吸收光谱 ❖ 发射光谱 ❖ 散射光谱
❖ 分子光谱 ❖ 原子光谱
吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光 度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁
10.2 吸光光度法基本原理
1 吸收光谱产生的原因 光:一种电磁波,波粒二象性
当光子的能量与分子的E匹配时， 就会吸收光子
a 跃迁类型 价电子跃迁：σ→σ*, π→π*; n→σ*, n→π* E (h) 顺序: n→π*<π→π*< n→σ*<σ→σ*
b 生色团和助色团 生色团: 含有π→π*跃迁的不饱和基团 助色团: 含非键电子的杂原子基团,如-NH2, -OH, -CH3… 与生色团相连时，会使吸收峰红移，吸收强度增强
4 朗伯-比尔定律
光吸收定律－朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律 吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律
I0 = Ir + It + Ia
I0
It
I0 = It + Ia
Ir
Ia
T = It / I0 , T: 透射比或透光度 A=lg (I0 / It )＝lg(1/T), A:吸光度