第九章 吸光光度法

茜素
偶氮胂Ⅲ
铬变酸
二苯硫卡巴腙
8-羟基喹啉 亚硝基 R 盐
1，10-邻二氮菲 N-苯基苯氧肟酸 硫氢酸钾 1-（2-吡啶）2-萘酚
二甲基二硫代甲氨酸钠
四、多元络合物
多元络合物是由三种或三种以上的组分 所形成的络合物。目前应用较多的是由 一种金属离子与两种配位体所组成的三 元络合物，三元络合物在吸光光度分析 中应用较普遍。主要特点为； 1、稳定性强； 2、对比度和灵敏度高； 3、选择性好。
二、分光光度法及光度计
1、分光光度法：使用分光光度计进行测定 的方法。 2、与比色法比较： （1）是用仪器代替人眼进行测量，消除了 人的主观误差，提高了准确度； （2）待测溶液中有其它有色物质共存时， 可以选择适当的单色光和参比溶液来消除 干扰，因而提高选择性； （3）在分析大批试样时，使用标准曲线法 可以简化手续，加快分析速度。
博 学
善 思
第九章
吸光光度法
9—1 概述
一、吸光光度法
1、定义：基于物质对光的选择性吸收而建立 起来的分析方法。它包括比色法，可见分光光 度法及紫外分光光度法。 2、特点： （1）灵敏度高：10-5~10-6，10-7~10-8，10-10 mol·-1， L （2）准确度高：比色分析，相对误差 5~10%，分光光度法，2~5%，1~2%； （3）应用广泛：可测定几乎所有无机物和许 多有机物； （4）操作简便仪器设备易普及。
二、光的基本性质
1、光是什么：光是一种电磁波，具有波粒二像性。 λν= c ，E =hν =hc/ λ。单色光，复合光
三、物质对光的选择性吸收
1、吸收光谱的产生：
原子吸收光谱：原子外层电子选择性吸 ⑴吸收光谱 收某些波长电磁波，线光谱 分子吸收光谱：带光谱 ⑵分子振动能级：分子内部价电子运动，分子内原子 振动和分子饶其重心的转动。 ⑶分子能量：E = Ee + Ev + Er ⑷分子吸收光谱产生：分子吸收外界能量（光、电、热） 引起分子能级跃迁，从基态跃迁到激发态 Δ E= E1－ E2= hν = =hc/ λ 电子跃迁能级较大，能量在1~20eV,紫外可见吸收光 谱在200~780nm
5、A 和T 的关系:
透光率 T = I /I0 A =- lgT = lg1/T = lg I0 / I =abc A =- lgT = lg1/T = lg I0 / I =εbc 百分透光率 T % = I /I0×100% A = 2.00－lgT %
6、例题
铁（Ⅱ）浓度为5.0×10-4 g· -1 的溶液，与 1， L 10-邻二氮菲反应，生成橙红色络合物。该络合物在 波长508nm，比色皿厚度为2cm时，测得A=0.19。 计算1，10-邻二氮菲铁的a及κ。 需要知两个公式 A= a b c 以及κ =Ma, 解：先求a，再求κ 已知 M (Fe)=55.85 a =A / bc = 0.19/2×5.0×10-4=190L· -1· -1 g cm κ =Ma =55.85×190=1.1×104L·mol-1·cm-1
ຫໍສະໝຸດ 2、比尔定律(Beer’s Law):
1852 Beer and Bermard发现类似定律，T 和吸光 物质的浓度有关： T=I/I0=10 -k’ c lgT=lg I/I0=-k c Beer’s Law 3、朗白比尔定律：合并上述两个定律为比尔定律 T=I/I0=10 –a b c a 是k 和k ’ 合并常数 lgT=lg I/I0=-a b c A=- lgT=lg1/T=lg I0 / I = a b c, a 是吸光系数 A是吸光度，大小取决于波长和吸光物质的性质 如果c 以摩尔浓度表示 A= κ b c， κ单位L· -1· -1，表示物质的量浓度 mol cm 为1mol·L-1，液层厚度为1cm时溶液的吸光度。
3、吸收曲线：测量 某种物质对不同波长 单色光的吸收程度， 以波长为横坐标，吸 光度为纵坐标，得到 的一条吸收光谱曲线。 （1）用途： ①进行定性分析； ②进行定量分析； ③选择吸收波长； ④判断干扰情况。
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9-2 光的吸收定律


一、朗白-比尔定律
1、朗白定律（Lambert’s Law）： 1729 Bougure,1760 Lambert通过实验发现 电磁能被物质吸收时，透过能量呈指数减少。假 定一辐射能通过光路后被吸收25%，再通过下 一个光路时被吸收0.75×25%， 剩56.25%，依次类推，在无 限大的光路中将吸收全部辐射能 写成指数形式 T = I / I0 = 10-k b T 称为透光率 lgT = lgI / I0= -k b Lambert’s Law
A =- lgT = lg1/T 。
8、某有色物质溶液，遵守比尔定律，当其浓度为c 时， 吸光度A = 0.30，那么当浓度为2 c 时，该溶液的吸光度A = 0.60 。
作业：P268~269 习题， 1，2，3，4，
再见！
上课了！大家安静！
9-4 显色反应及显色条件的选择
显色反应：将待测组分转变为有色化合物的反应。 显色剂：与待测组分形成有色化合物的试剂。
5、溶剂：降低有色化合物离解度，增加灵敏度 如在Fe(SCN)3的溶液中加入与水混溶的有机试剂 （如丙酮），由于降低了Fe(SCN)3的解离度而使颜 色加深，提高了测定灵敏度。 6、干扰及其消除： （1）控制溶液酸度； （2）加入络合掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂； （3）利用氧化还原反应改变离子的状态； （4）选择适当的波长，要求吸收大，干扰小； （5）选择合适的参比溶液； （6）采用适当的预先分离的方法。
光栅的分辨率比棱镜大， 可用的波长范围也较宽。
（3）比色皿：也称吸收池，长方体，两面透明， 有玻璃和石英玻璃两种，规格有0.5，1.0，2.0， 5.0cm等； （4）检测器：检测器的作用是接受从吸收池发出 的透射光并转换成电信号进行测量。分为光电池、 光电管、光电倍增管和光电二极管阵列。
显示装置： 检流计，数显， 记录仪，CRT。
二.偏离比尔定律的原因
1、非单色光引起的偏离 严格地说，比尔定律只适用 于单色光。 溶液a和b，ca＞cb，入射光 为λ2~λ3一段复合光，简化 为λ1 λ2的复合光 。从图， 表看出： 吸光度产生负误差，浓度越 高，误差越大。 结论：用单色光纯度高仪器； 选最大吸收波长测定；用适 当低的浓度测定。
练习题
1、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范 围是 A。400~780nm B。200~320nm C。200~780nm D。200~1000nm 答案： A 2 、符合比尔定律的一有色溶液，当其浓度增 大时，最大吸收波长和吸光度分别是 A。不变，增加 B。不变，减少 C。增加，不变 D。减少，不变 答案： A
三、显色剂
1、无机显色剂： 应用不多，因其生成络合物不稳定，灵敏 度选择性也不高。 目前有使用价值的主要有； 硫氰酸盐：测定Fe3+、Mo(Ⅵ)、W(Ⅴ)、 Nb5+等。 钼酸铵：测定P、Si、W等。 过氧化氢：测定V5+、Ti4+等
2、有机显色剂：
⑴特点：有机显色剂大多能与金属离子生成极其稳定的 螯合物，具有特征颜色，其选择性，灵敏度均高。不少 螯合物易溶于有机溶剂，可以进行萃取比色。 有机显色剂多是含有生色团和助色团的化合物。 ⑵生色团：含有不饱和键的基团，如-N=N-,＞C=C＜, -N=O, ＞C=O, ＞ C=S、醌基等。 ⑶助色团：某些含有孤对电子的基团,它们与生色团上 的不饱和键相互作用,影响其吸收,使颜色加深（红移）。 如-OH, -RH, -NH2, -NHR, -SH, -Cl, -Br, -I等。 ⑷类型： ①偶氮类：偶氮胂Ⅲ，偶氮氯膦，PAR等； ②三苯甲烷类：铬天青S，二甲酚橙，结晶紫等； ③其它型：OO,NN,含S型等。
图9-8 复合光对比尔定律的影响
2、介质不均匀引起的偏离：胶体、乳浊液或悬 浮物质液吸收、散射； 3、由于溶液本身的化学反应引起的偏离：物质 的解离、缔合、形成化合物或互异构；
HA H++ACr2O72- +H2O 2H+ + 2CrO42-
9-3 目视比色法及光度计的基本部件
一、目视比色法
1、定义：用眼睛比较溶液颜色深浅以测 定物质含量的方法。 2、测定方法：标准系列法。 3、优点：设备简单，操作方便，不要求 严格遵守比尔定律。 4、用途:用在要求不高的常规分析中。 5、缺点：准确度不高，标准系列制作麻 烦，容易受干扰。
二、显色条件的选择
1、显色剂的用量：
M
待测组分
+ R
显色剂
MR
有色配合物
2、溶液的酸度： M + HR MR + H+
显然，增大酸度对显色 反应不利。 ⑴影响显色剂浓度和颜色； ⑵影响Mn+的存在状态;
⑶影响配合物的组成。
3、显色温度的选择： 一般在室温，有时需加热，通过实验确定
4、显色反应时间：制作吸光度-时间曲线
9 - 5 吸光度测量条件的选择
一、入射光波长的选择
1、原则：“吸收最大，干扰最小”，κ大， A变化小的区域。
选520nm进行测定
二、参比溶液的选择
1、 蒸馏水：试液、显色剂均无色时，用蒸 馏水作参比； 2、试剂空白：显色剂有色时，用不加试样溶 液的试剂空白作参比； 3、试液空白：试液中有其它有色离子时，用 不加显色剂的被测液作参比； 4、褪色空白：显色剂和试液均有色时，加一 掩蔽剂掩蔽被测组分，以此溶液作参比； 5、不显色空白：改变加入试剂的顺序，使被 测组分不发生显色反应，以此溶液作参比。
一、显色反应的选择：
1、显色反应的类型：配位反应和氧化还原反应。 2、对显色反应的要求： ⑴灵敏度足够高:κ＞105 超高灵敏，κ=(6~10)104 高灵敏,κ=(2~6)104中等，κ＜2×104不灵敏 ⑵显色剂在测定波长处无明显吸收，试剂空白小。 对比度：两有色物质最大吸收波长之差 Δλ=|λMAXMR-λMAXR|≥60nm ⑶有色化合物组成及化学性质稳定以及选择性好干扰小。