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+
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。
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第八章分光光度法
一、选择题
1.人眼感觉到的光称为可见光，其波长范围是。
a.200-400nm
b.400-750nm
c.10-200nm
d.750-2500nm
2.物质的颜色是由于选择性地吸收了白光中的某些波长的光所致。
KMnO4
显紫红色是由于它吸收白光中的。
a.紫红色光
b.绿色光
c.黄色光
d.蓝色光
3.吸收曲线是。
a.吸光物质浓度与吸光度之间的关系曲线；
b.吸光物质浓度与透光度之间的关系曲线；
c.入射光波长与吸光物质溶液厚度之间的关系曲线；
d.入射光波长与吸光物质的吸光度之间的关系曲线。
4.符合光吸收定律的某有色溶液稀释时，其最大的吸收波长λmax的位置将。
a.向长波长方向移动
b.向短波长方向移动
c.不移动，但高峰值增大
d.不移动，但高峰值降低
5.吸光光度法中光吸收定律可表示为。
a.I=10abc
b.A=1gT
c.I=I0×10-εbc
d.I0=I×10-εbc
6.下因素中，影响摩尔吸光系数（ε）大小的是。
a.有色配合物的浓度
b.入射光强度
c.比色皿厚度
d.入射光波长
7、有一浓度为C的溶液，吸收入射光的40%（即透光率为60%），在同样条件下，溶液浓度为0.5C的同一溶液的透光度为( )
A、30%
B、20%
C、77%
D、36% 8．某试液用2cm 比色皿测量时，T=20%，若改用1cm比色皿测量，则A和T 分别为( )
A、0.35和40%
B、0.22和36%
C、0.35和45%
D、0.35和100%
9.现有不同浓度的KMnO4溶液A、B，在同一波长下测定，若A用１cm比色皿，B用2cm比色皿，而测得的吸光度相同，则它们浓度关系为。
a.C A=C B
b.C A=2C B
c.C B=2C A
d.
10.某试液用１cm 比色皿测量时，T=60%，若改用2cm比色皿测量，则A和T分别为。
a.0.44和36%
b.0.22和36%
c.0.44和30%
d.0.44和120%
二、填空题
1、可见分光光度计的基本部件包括，，，，。
2、光度分析的定量分析方法主要有、、三类。
三、简答题
1．什么是Lambert-Beer定律？写出其数学表达式。
2．摩尔吸光系数（ε）的物理意义是什么？它和哪些因素有关？
3、与滴定分析发相比，分光光度法具有哪些特点？
四、计算题
1．称取钢样0.512g，溶于酸后，将其中的锰氧化成高锰酸盐，定容至100ml，在520nm波长下用2.0cm的比色皿，测得吸光度为0.628，已知ε=2235 L·mol-1·cm-1，求锰的质量分数。
0.15% 2．某1.0×10-5 mol·L-1有色化合物在λmax处，用2.0cm比色皿测得T%=60，试计算：
（1）该有色化合物的摩尔吸光系数ε；。