吸光光度法的基本原理
吸光光度法知识点
第九章吸光光度法知识点吸光光度法是基于分子对光的选择性吸收而建立的一种分析方法，包括比色法、紫外一可见吸光光度法、红外光谱法等。
1．吸光光度法的基本原理①物质对光的选择性吸收：当光照射到物质上时，会产生反射、散射、吸收或透射。
若被照射的物质为溶液，光的散射可以忽略。
当一束白光照射某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长所决定。
吸收光与透射光互为补色光(它们混合在一起可组成白光)。
分子与原子、离子一样，都具有不连续的量子化能级，在一般情况下分子处于最低能态(基态)。
当入射光照射物质时，分子会选择性地吸收某些频率的光子的能量，由基态跃迁到激发态(较高能级)，其能级差E激发态一E基态与选择性吸收的光子能量hv的关系为Hv=E激发态一E基态分子运动包括分子的转动、分子的振动和电子的运动。
分子转动、振动能级间隔一般小于1 eV，其光谱处于红外和远红外区。
电子能级间的能量差一般为1～20 eV，由电子能级跃迁而产生的吸收光谱位于紫外及可见光区，其实验方法为比色法和可见-紫外吸光光度法。
②吸收曲线：以波长为横坐标，以吸收光的强度为纵坐标绘制的曲线，称为吸收光谱图，也称吸收曲线。
它能清楚地描述物质对不同波长的光的吸收情况。
③光的吸收定律——朗伯一比尔定律：当一束平行单色光垂直通过一厚度为b、非散射的均匀吸光物质溶液时，吸光物质吸收光能，致使透射光强度减弱。
若用I。
表示入射光强度，I t表示透射光强度，I。
与I t之比称为透光率或透光度T，T=I。
/I t，吸光物质对光的吸收程度，还常用吸光度A表示，A=lgT=log I。
/I t。
实验证明，当一束平行单色光垂直照射某一均匀的非散射吸光物质溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积成正比，此即朗伯一比尔定律，其数学表达式为A=lgT=log I。
/I t =abc式中，a为吸收系数。
溶液浓度以g·L-1为单位、液层厚度以cm 为单位时，a的单位为L·g-1·cm-1。
吸光度测定的原理
吸光度测定的原理
吸光度测定是一种常用的分析方法，利用物质对特定波长的光的吸收特性来确定物质的浓度或反应的进程。
其原理可以概括为以下几个方面：
1. 光的传播与吸收：在物质中，光的传播是由入射光束经过物质中的分子或离子相继发生吸收和散射而完成的。
吸收是指光的能量被物质吸收，导致物质中的电子转移到激发态。
吸收现象与物质的成分及浓度有关。
2. 兰伯特-比尔定律：根据兰伯特-比尔定律，光通过物质时，
与物质中物质浓度成正比的吸收光强度可以用以下公式来表示：A = log (I₀/I)，其中A是吸光度，I₀是入射光强度，I是透过
物质后的光强度。
3. 光谱仪：吸光度测定中所使用的光谱仪能够分析和检测出样品在各个波长下的光吸收情况。
光谱仪将可见光或紫外光通过样品，测量透过或被吸收的光，然后通过光电二极管或光电倍增管转化为电信号，再根据电信号的强弱来计算样品的吸光度。
4. 基准和比较：吸光度测定中通常会设定一个基准值和一个比较值。
基准值是在未加入样品的情况下测量的吸光度，用来作为参照。
比较值则是在加入样品后所测量的吸光度。
通过计算两者之间的差异，可以得出样品浓度或反应进程。
从以上原理可以看出，吸光度测定是通过光的吸收与透过来反映物质的浓度或反应的进程的一种方法。
通过测量光的吸收强
度，结合光谱仪的工作原理，可以准确地确定物质的浓度或反应的程度。
第10章 吸光光度分析
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3、吸光度范围
被测溶液的吸光度值在0.2～0.8范围内，使测定
结果有较高的准确度，过大或过小应予以调节。 而当A= 0.434或T% = 36.8时，测定的误差最小。 为此可从以下三方面加以控制： 一是改变试样的称样量，或采用稀释、浓缩、富
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质量吸光系数，摩尔吸光系数
• 质量吸光系数 a: 当一定波长的单色光，通过浓度 为 1g/L，吸收池的液层厚度为 1cm的溶液时，测 得的吸光度。单位为L.g-1.cm-1
• 摩尔吸光系数ε • 物理意义：当一定波长的单色光，通过浓度为 1mol/L，吸收池的液层厚度为1cm的溶液时，测 得的吸光度。单位为L.mol-1.cm-1
比耳定律假设了吸收粒子之间是无相互作用的， 因此仅在稀溶液（c < 10-2 mol/L )的情况下才适用。
(2)非单色光引起的偏离
朗伯一比尔定律只对一定波长的单色光才能成立，但 在实际工作中，入射光是具有一定波长范围的。
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化学因素
溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化也会引起偏离。
不同的显色反应的适宜 pH 是通过实验确定的。 无机及分析化学
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3 、显色温度：要求标准溶液和被测溶液在测定 过程中温度一致。
4 、显色时间：通过实验确定合适的显色时间， 并在一定的时间范围内进行比色测定。
5、溶 剂：有机溶剂降低有色化合物的解离度， 提高显色反应的灵敏度。 6、共存离子的影响
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偏离朗伯—比尔定律。
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§10－2 显色反应及其影响因素
一、显色反应与显色剂
显色剂
显色反应：加入某种试剂使被测组分变成有色化合物的反应 在光度分析中生成有色物质的反应主要有配位反应、 氧化还原反应等，其中以配位反应应用最广。
吸光光度法
A ＝ lg（I0 / It) = a b c ； a ＝ A / b c
式中， c：溶液的浓度 g ·L-1 a：吸光系数 L·g-1 ·cm-1
a与ε的关系为： a =ε/M （M为摩尔质量）
(3)、吸光系数的意义
a、单位浓度、单位光程的吸光物质，对某一波长的 入射光，所产生的吸光度。分质量吸光系数（a） 和摩尔吸光系数（ε ）。（定义）
★ 光度分析法，根据吸光物质的不同，可分为：
原子吸收分光光度法、分子（或离子）吸光光度法。 本章主要讲授的吸光光度法，属于：分子（或离子）吸收。 吸光波长：可见和近紫外（主要在可见光区）。
二、吸收曲线
物质对光的选择性吸收，可用吸收曲线来表示！
★ 吸收曲线的讨论：
(1) 吸光度最大处对应 的波长称为最大吸 收波长λmax
吸光系数可反映出吸光化合物的吸光本性！
吸光系数定义：单位浓度、单位光程的吸光物质,对某一 波长的入射光，所产生的吸光度。
(1)、摩尔吸光系数
A ＝ lg（I0 / It) = εb c
ε＝ A /bc
式中， b：液层厚度(光程长度) cm； c：溶液的摩尔浓度 mol ·L-１； ε：摩尔吸光系数 L·mol-1 ·cm-1；
① ε 是吸物光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。温度和波长等
条件一定时，ε 仅与吸收物质本身的性质有关，与待测
物浓度无关,可作为定性鉴定的参数；
③ 同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。λmax处的 摩尔吸光系数最大，常以εmax 表示。εmax 表明了该
b、吸光系数是表示吸光物质 吸光能力的特征常数。吸光
系数越大，表示该物质吸光能力越强。其在吸收峰值 最大处对应的波长，叫最大吸收波长，此处吸光系数
第一节 吸光光度法的基本原理第二节 光吸收的基本定律第三节 吸光
第二节 光吸收的基本定律
一、Lambert-Beer 定律 二、偏离 Lambert-Beer 定律的原因
一、Lambert-Beer 定律
吸光度和透光率的定义分别为：
A def lg I0 I
T def I I0
吸光度与透光率的关系为：
A =－lgT
1760 年， Lambert 指出：一束平行单色光通 过有色溶液后，光的吸收程度与溶液液层的厚度 成正比。
吸光度与显色剂用量的关系
2. 溶液的酸度 溶液的酸度对显色反应的影响主要表现在
以下三个方面： （1）溶液的酸度对被测组分存在状态的影
响： 大多数被测金属离子易水解，当溶液 pH 增大时，可能生成各种类型的氢氧基配合物， 甚至生成氢氧化物沉淀，使显色反应不能进行 完全。
（2）溶液的酸度对显色剂的平衡浓度和颜 色的影响：大多数显色剂是有机弱酸或有机弱 碱，当溶液的 pH 变化时，将影响显色剂的平 衡浓度，并影响显色反应的完全程度。另外， 有一些显色剂本身就是酸碱指示剂，它们在不 同 pH 的溶液中具有不同的结构，而产生不同 的颜色，所以对显色反应也有影响。
（3）仪器设备简单，操作简便、快速，选 择性好。由于新的显色剂和掩蔽剂不断发现， 提高了选择性，一般不需分离干扰物质就能进 行测定。
（4）应用广泛。几乎所有的无机离子和具 有共轭双键的有机化合物都可以直接或间接地 用吸光光度法进行测定。
第一节 吸光光度法的基本原理
一、光的基本性质 二、物质对光的选择性吸收 三、吸收曲线
三、吸收曲线
如果将不同波长的光通过一定浓度的某一溶 液，分别测定溶液对各种波长的光的吸光度。以 入射光的波长 λ 为横坐标，相应的吸光度 A 为 纵坐标作图，可得到一条吸光度随波长变化的曲 线，称为吸收曲线或吸收光谱。
吸光光度法的工作原理
吸光光度法是一种常用的分析测量方法，用于测量溶液中化学物质的浓度。
它基于光在物质中的吸收现象，通过测量光的吸收程度来推断样品中化学物质的含量。
以下是吸光光度法的基本工作原理：
Lambert-Beer定律：吸光光度法基于Lambert-Beer定律，该定律描述了光通过透明介质时的吸收现象。
根据该定律，溶液中溶质的浓度与吸光度成正比。
光源与检测器：吸光光度法使用可见光或紫外光源作为光源，发出特定波长的光。
检测器（如光电池或光电二极管）用于测量光通过溶液后的吸光度。
标准曲线：为了建立浓度与吸光度之间的关系，首先制备一系列已知浓度的标准溶液，并使用吸光光度法测量每个标准溶液的吸光度。
通过绘制标准曲线，可以确定浓度和吸光度之间的线性关系。
样品测量：将待测样品溶液放入光度计的样品池中，光通过样品溶液后，检测器测量吸光度。
根据标准曲线，可以通过测量的吸光度确定样品的浓度。
路径长度和吸收波长：吸光光度法中，路径长度是光通过溶液的距离，通常为1厘米。
选择适当的吸收波长是确保测量准确性的重要因素，因为不同化学物质对不同波长的光有不同的吸光度。
通过利用Lambert-Beer定律，建立标准曲线，选择适当的光源和检测器，并控制路径长度和吸收波长，吸光光度法能够定量测量样品中溶质的浓度。
这种分析方法广泛应用于化学、生物化学、环境科学等领域的定量分析中。
吸光光度法(职高)
吸光光度法
一、吸光光度法的分析原理 1、溶液的颜色对光的选择性吸收 光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。不同波长(或 频率)的光，能量不同，短波的能量大，长波的能量小。 波长、频率与速度之间的关系为：E=hν =hc/ λ h为普朗克常数，其值为6.63×10-34J·s
10-2 nm 10 nm
电 磁 波 谱
射 线 x 射 线
102 nm 104 nm
紫 外 光 红 外 光
0.1 cm 10cm
微 波
103 cm
无 线 电 波
105 cm
可 见
光
近紫外：200-400nm 人眼所能感觉到的波长范围400-750nm 近红外：750－2500nm 可见光 色散
红 橙 黄 绿 青 青蓝 蓝 紫
650-750 600-650 580-600
500-580 490-500
480-490 450-480
400-450
nm
nm
nm
nm
nm
nm
nm
nm
概念： 单色光: 同一波长的光 复合光: 由不同波长的光组合而成的光，即白光
波长在400～750nm范围内，称为可见光。
光的互补:若两种不同颜色的单色光按一定的强度比 例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光， 这种现象称为光的互补。 物质选择性地吸收白光中某种颜色的光，物质就会呈 现其互补色光的颜色。 溶液颜色的深浅，取决于溶液中吸光物质浓度的高低。
对固体物质来说，当白光照射到物 质上时，物质对于不同波长的光线 吸收、透过、反射、折射的程度不 同而使物质呈现出不同的颜色。如 果物质对各种波长的光完全吸收， 则呈现黑色；如果完全反射，则呈 现白色；如果对各种波长的光吸收 程度差不多，则呈现灰色；如果物 质选择性地吸收某些波长的光，那 么，这种物质的颜色就由它所反射 或透过光的颜色来决定。
分析化学第九章吸光光度法
3. 分光光度计及其基本部件：
光源－单色器－比色皿（吸收池）－检测器－显
（1）光源 : 钨丝灯:可见、红外 400－1000nm氢灯或 氘灯：紫外 160－350nm （2）单色器： a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。 b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃 棱镜:可见,石英棱镜:紫 外、可见。 c.光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200 条/mm, 衍射、干涉原理。
吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱 单色 单一波长的光 光 光 复合光 由不同波长的光组合而成的光
两种不同颜色的单色光按一定的强度比 光的互补 例混合得到白光，那么就称这两种单色 光为互补色光
光的互补示意图
KMnO4溶液的 吸收曲线 (cKMnO4:a<b<c <d)
分子、原子、离子具有不连续的量子化能级，仅 能吸收当照射光子的能量hv与被照射粒子的 E激 － E基 ＝（hv）n因为不同物质微粒的结构不同， 共有不同的量子化能级，其能量差也不相同,因此 对光的吸收具有选择性。若固定某一溶液的浓度 C 和液层厚度 b ，测量不同 λ下的 A ，以吸光 度 A 对吸收波长λ 作图，就得到－吸收曲线， 即吸收光谱。 初步定性分析：不同物质吸收曲线的形状与最大 吸收波长不同。 定量分析：不同 C 的同一物质在吸收峰附近的 A 随 C ↑而增大，吸收曲线是吸光光度法中选择测 定波长的主要依据。
3.温度：通过实验确定温度范围，通常在室温下 进行。 4.溶剂：一般螯合物在有机溶剂中溶解度大，提高 显色反应的灵敏度。如Cu(SCN)42－在水中大 部分离 解，几乎无色；在丙酮中呈蓝色。
5.显色时间：通过实验找出适宜的显色时间。
6.干扰组分：共存组分与显色剂生成有色络合物， 正干扰；生成无色络合物，负干扰。 干扰的消除：
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吸光光度法的基本原理
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吸光光度法的基本原理
吸光光度法的定义
1
光的基本性质
2
溶液对光的选择性吸收和吸收曲线
3
光的吸收定律
4
2
3
1 吸光光度法的定义
是基于物质对光的选择性吸收，通过测量物质对光的吸收情况来进行物质定性、定量分析的方法。
即不同物质吸收不同颜色的光，据此可进行
定性分析；
此物质的浓度越大, 吸收的光越多,测得的吸光度越大。
根据吸光度与被测物浓度成正比 (朗伯-比耳定律)求得被测物含量。
4 光的电磁波性质
λγ
射
线x 射线紫外光红外光微波无线电
波
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm 可 见 光
λ= 400～750nm 2 光的
光的基本性质基本性质
单色光复合光光的互补
单一波长的光
由不同波长的光组合而成的光
若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。
单色光
单色光
复合光
复合光
复合光
光的互补
光的互补
5
可见光的互补关系
白光
图中直线两端的两种光为互补光
6
3 溶液对光的选择性吸收和吸收曲线一系列浓度相同的不同溶液
？不同浓度的同一溶液
7
完全吸收完全透过吸收黄色光
光谱示意表观现象示意溶液颜色与光的关系
8
9
KMnO 4 吸收白光中的绿光后， 溶液呈紫色(紫色光为透过的光) CuSO 4 吸收白光中的黄光，
溶液呈蓝色(蓝色光为透过的光)
可见, 溶液的颜色与被吸收光的颜色互补 溶液颜色深浅的原因
浓度越大或液层越厚, 吸光质点越多,吸收程度越大,透过的互补光的程度越大,因而颜色越深。
溶液吸收的光与透过的光的关系
图为四种不同浓度的KMnO
溶液的吸收曲线
4
10
光的吸收曲线
光吸收曲线的制作过程
取一定浓度的某一吸光物质，固定液层厚度, 只改变波长λ, 测得此同一物质、同一浓度、同一
液层厚度在不同λ的吸光度A,
以λ为横坐标、吸光度A为纵坐标作图，得一条光吸收曲线。
或用自动扫描分光光度计自动绘制、输出吸收曲线。
11
由吸收曲线可知
由吸收曲线可知::
a KMnO4对525nm附近
的绿光吸收最多, 即最
大吸收波长λ最大(λmax )
为525nm
(而对红色和紫色基本
不吸收所以呈现绿色的
互补色—紫红色)
12
b.浓度不同,曲线形状
相似；浓度越大,曲线
上移(即吸光度越大),
但λmax不变；
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c. 在λmax处同浓度溶
液的吸光度最大，
不同浓度溶液的吸
光度变化最大,
测定的灵敏度最高。
14
数字显示器721分光光度计
15
16入射光 I
I 0透射光 I
I t b c
透光率(透射比)T
0I I T t =T 取值为0.0 % ~ 100.0 %全部吸收 T = 0.0 %
T = 0.0 % 全部透过 T = 100.0 %T = 100.0 %4 光的吸收定律
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吸光度与透光率：
T ： 透光率0I I T t =T
T A 1lg lg =−=A ： 吸光度
Kcb
T A =−=lg 朗伯-比耳定律实验证明, 吸收光的程度(吸光度)与吸光物质浓度和液层厚度的乘积成正比。
这一规律称为可以导出朗伯-比尔定律的数学表达式为：
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Kcb
A =b ：吸光液层的厚度，光程， cm c ：吸光物质的浓度， g · L -1 , mol · L -1 摩尔吸光系数, L · mol –1 · cm -1吸光系数， L · g –1 · cm -1K ：比例常数入射光波长物质的性质温度
取值和单位与溶液浓度的单位相关c ：mol · L – 1
ｋ⇒ ε c ：g · L – 1ｋ
⇒ a cb A ε=acb A =
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公式意义：一定温度下一束平行单色光通过均匀的的某吸光物质溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度及液层厚度成正比。
Kcb
T A =−=lg 这是吸光光度法进行定量分析的依据。