分析化学 第八章 吸光光度法
吸光光度法的应用
bc x
△Cx
（Cx > Cs）
△C
c x c x cs
适宜 高 浓度的测定
Analytical Chemistry 分析化学
示差法的误差
方法 常规法
示差法
∵ I0 > Is
Ax bc x lg Tx d dT c Ix cx Tx ln Tx Tx I0 d cx dT Ac bc x lg Tr cx Tr ln Tx Ix Tr d c x dcx Is 有 cx cx ∴ Tr > Tx
Analytical Chemistry 分析化学
在上述实验的基础上作数据处理 对特定 pH
pH < pKa-1
Ai HR [ HR] R [R ]
b = 1 cm
C = [HR]
AHR HR C
pH > pKa+1 C = [R-] 代入，得 整理，得
AR RC
四、弱酸弱碱离解常数的测定
HR HR = H+ + RR
A
HR
R
用光度法可以测定其离解常数
HR
R
[H ][R ] Ka [HR]
[HR] pK a pH lg [R ]
[ HR] [ HR] 用吸光值表征 lg ，相对于pH作图，可求得pKa 或 [R ] [R ]
A
曲线 1 2
3 4 5 6
pH 1.10, 1.38 2.65
3.06 3.48 3.98 5.53,6.80
1
2 3 4 5 6
Aa(HL)
Ab 6
5 4 3 2 1
分析化学-吸光光度法的灵敏度与准确度
1吸光光度法的灵敏度与准确度灵敏度的表示方法1.摩尔吸光系数 (ε)A= ε b c ε=A/bc (L·mol -1·cm -1)ε 越大, 灵敏度越高:ε <104 为低灵敏度;104～105 为中等灵敏度;ε >105为高灵敏度.9.39.3.122. Sandell(桑德尔)灵敏度 (S )定义定义：：截面积为1cm 2的液层在一定波长或波段处的液层在一定波长或波段处，，测得吸光度为0.001时所含物质的量时所含物质的量。
用S 表示表示，，单位：µg ·cm -2A = ε bc =0.001 bc ＝0.001/ εS 小灵敏度高灵敏度高;; ε 相同的物质, M 小则灵敏度高.3210==(g/cm ) 10.00MMS µεε×变换单位:b cm c mol/L=bc M 106 µg/1000cm 23例1 邻二氮菲光度法测铁ρ(Fe)=1.0mg/L,b =2cm , A =0.38 计算ε 、S 和解：c (Fe)=1.0 mg/L=1.0×10-3/55.85 =1.8×10-5(mol·L -1)E 1%1cm 4-1-1-50.38==1.110L mol cm 2 1.810ε×⋅⋅××（）S =M /ε=55.85/1.1×104=0.0051 (µg /cm 2)321g/cm 2cm 0.001==0.0051g/cm 0.38S µµ××或4c =1.0mg/L=1.0×10-3 g /1000mL = 1.0×10-4 g/100mL1%1cm=A Eb c⋅⋅-111%cm-431=0.38/2.010=1.910100mL g cm E −××⋅⋅（）1%1cm53=10=1.110/55.85 /M =9101.Eε××或5例2 比较用以下两种方法测Fe 的灵敏度.B. 用4,7-二苯基邻二氮菲光度法测定铁ε533＝2.2×104 L·mol -1·cm -1S = 55.85/(2.2×104)＝0.0025 (µg ·cm -2)B 方法比A 方法的灵敏度高.A. 用邻二氮菲光度法测定铁时用邻二氮菲光度法测定铁时，，ε508＝1.1×104 L·mol -1·cm -1S = 55.85/(1.1×104)＝0.0051 (µg ·cm -2)准确度—仪器测量误差10080604020T/%1∆c2∆c3T∆T∆T-透光率读数误差c∆c1c1∆c2c2∆c3c3><由于T 与浓度c 不是线性关系性关系，，故不同浓度时的仪器读数误差 T引起的测量误差 c/c不同。
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.
吸光度和透过率
将光度计放入样品中, 原位测量. 对环境和 过程监测非常重要.
吸光度和透过率
34
纤维光度计示意图
镀铝反射镜
吸光度和透过率
35
纤维光度计
吸光度和透过率
36
吸光度和透过率
37
M2
出 射 狭 缝
29
检测器
h
Au，Ag
Ag、Au
半导体 Se
硒光电池
吸光度和透过率
30
光电管
h
Ni环（片）
碱金属 光敏阴极
红敏管 625-1000 nm 蓝敏管 200-625 nm
吸光度和透过率
31
光电倍增管 160-700 nm
待扫描
1个光电子可产生106～107个电子
吸光度和透过率
32
溶剂、试剂对光的吸收等。
吸光度和透过率
21
8.2 光度分析的方法和仪器
8.2.1 光度分析的几种方法
1.目视比色法
观察方向
c1
c2
c3
c4
cc12
c3
c4
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
吸光度和透过率
22
2. 光电比色法
通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)
灵敏度和准 确度较差
光电比色计结构示意图
白光 入射狭缝 准直透镜
λ1
棱镜
λ2
聚焦透镜 出射狭缝
800 600 500
400
吸光度和透过率
28
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
分析化学第7,8(1)
第7章沉淀分析法第8章吸光光度法一、选择题1．以下银量法测定需采用返滴定方式的是（C）A.莫尔法测Cl-B.吸附指示剂法测Cl-C.佛尔哈德法测Cl-D.AgNO3滴定CN-（生成Ag[Ag（CN）2]指示终点）2.莫尔法测定Cl-含量时，要求介质的pH在6.5～10范围内，若酸度过高则（D）A.AgCl沉淀不完全B.AgCl吸附Cl-增强C.AgCl沉淀易胶溶D.Ag2CrO4沉淀不易形成3．指出下列条件适于佛尔哈德法的是（C）A.pH6.5~10,0B.以K2CrO4为指示剂C.滴定酸度为0.1~l mo1·L-lD.以荧光黄为指示剂4.某吸附指示剂pK a=5.0，以银量法测卤素离子时，pH应控制在（C）A.pH=5.0B.pH＞5.0C.5.0<pH<l0.0D.pH>l0.05．用沉淀滴定法测定银，选用下列何种方式为宜（C）A.莫尔法直接滴定B.莫尔法间接滴定C.佛尔哈德法直接滴定D.佛尔哈德法间接滴定6.用吸附指示剂法测定NaC l含量时，指示剂变色是在（C）A.计量点前B.计量点时C.计量点后D.终点前7.符合朗伯-比尔定律的一有色溶液，当有色溶液的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是（A）A.不变、增加B.不变、减少C.增加、不变D.减少、不变8利用Cu(NH3)42+的蓝色以分光光度法测Cu，所用滤光片为（B）A.蓝色B.黄色C.红色D.绿色9.吸光光度分析中比较适宜的吸光度范围是（B）A.0.1～1.2B.0.2～0.8C.0.05～0.6D.0.2～1.510.以下说法错误的是（A）A.摩尔吸光系数随浓度增大而增大B.吸光度A随浓度增大而增大C.透光率T随浓度增大而减小D.透光率T随比色皿加厚而减小11.符合朗伯比耳定律的一有色溶液，通过1cm比色皿，测得透光率为80%，若通过5cm的比色皿，其透光率为（C）A.80.5%B.40.0%C.32.7%D.67.3%12.有色配合物的摩尔吸光系数与下述各因素有关的是（C）A.比色皿的厚度B.有色配合物的浓度C.入射光的波长D.配合物的稳定性13.下列表述中错误的是（A）A.比色分析所用的参比溶液又称空白溶液B.滤光片应选用使溶液吸光度最大者较适宜C.一般说，摩尔吸收系数在105～106L/（mol·cm）范围内，可认为该反应的灵敏度是高的D.吸光度具有加和性1二、填空题1.BaCl2·2H2O中的Cl-不能用莫尔法测定,其原因是_会生成铬酸钡沉淀 __。
分析化学—— 吸光光度法
λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
A1 A2 A3 A4 A5
17
KMnO4吸收曲线（吸收525nm的绿光而呈紫色）
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同 波长光的吸光度不同。吸 光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax （2）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则 不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为 物质定性分析的依据之一。 （3）同一种物质、不同浓度时，其吸收曲线形状相 似、λmax不变；吸光度与浓度成正比。定量分析
例12–3 有一浓度为1.0μg • mL–1的Fe2+溶液，以邻 二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为 2.0cm，在波长510nm处测得吸光度A=0.380，计算 该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数ε。
(2) Fe2+的浓度用mol • L–1表示时， 1.0 10 3 g L-1 c 1.8mol L1 -1 55.85 g mol
（4）不同浓度的同一种 物质，在λmax处吸光度 随浓度变化的幅度最大， 所以测定最灵敏。此特 性可作为物质定量分析 的依据。
吸收曲线是定量分析 中选择入射光波长的重 要依据。
§12-2
光吸收的基本定律
1.朗伯—比耳定律***
当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、 液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一 部分被器皿的表面反射则它们之间的关系为：
溶液的颜色由透射光的波长所决定。 透射光与吸收光为互补色光。 如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色 光的互补：蓝 黄 光而呈现蓝色
3. 吸收曲线
用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度 A(物质对光的吸收程度)，以波长为横坐标，以吸光度 为纵坐标，绘制吸收曲线，可描述物质对不同波长光 的吸收能力。
分析化学吸光光度法M
0
1
溶 液
A1=lg(I0/I1)
I 0 I1
I0 I1 A2 lg lg I2 I2
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的 方法。
标准系列法
优点 缺点
二、光度计的基本部件
光电比色法：使用光电比色计测定溶液吸光度进行 定量分析的方法。 分光光度法：——分光光度计——————。
不同仅在于获得单色光的方法：
光电：滤光片 分光：棱镜或光栅 优点：准确度高、选择性高、分析速度快
l l
工作曲线将偏 离比耳定律
2. 由于溶液中的化学反应引起的偏离 例： Cr2O72- + H2O 2H+ + 2CrO42（橙） （黄） 消除方法：使作工作曲线和测量时的条 件一致 3. 被测溶液浓度太大 消除方法：稀释溶液 4. 介质不均匀 消除方法：使溶液澄清、透明
§9-2 目视比色法及光度计的基本部件
p258 式(9-7)
结论： 不同透光度或吸光度下的分析误差是不同的。为了使分析误差 在2.0％以下，应控制读数T =10～70％（A＝1.0～0.15）之间。
当T=36.8% (A=0.434)时,分析误差最小,约为1.4％。→
1.光源
2.单色器
3.吸收池
4.检测系统：
光电管、读数装置
光源
→
单色器
→
吸收池
→
检测系统
§9-3Βιβλιοθήκη 显色反应及显色条件的选择进行光度分析时，首先要把待测组分转变为有色化合物 显色反应：将待测组分转变为有色化合物的反应
第八章 吸光光度法
对浓度作图时，应得到一条通过坐标原点的直线，该直线称 为标准曲线或工作曲线。在相同条件下测得试液的吸光度， 从工作曲线上就可以查得试液的浓度。但在实际工作中，常 常遇到偏离线性关系的现象，特别是在溶液浓度较高时，常 会出现标准曲线向上或向下弯曲产生负偏离或正偏离（p244, 图9-4）。
例如：CuSO4溶液由于吸收了580-600 nm的黄色光，呈 现的是与黄色呈互补色的蓝色。不同波长的光具有不同的颜 色，见P294，表9-1。
物质吸收了光子的能量由基态跃迁到较高能态（激发 态），这个过程叫做物质对光的吸收。
M（基态）+hυ → M*(激发态)
当照射光光子的能量hυ与物质的基态与激发态能量之差相等 时，即ΔE= hυ，才能发生吸收。
(2) 平衡效应、酸效ห้องสมุดไป่ตู้、溶剂效应 溶液中有色化合物的平衡移动会使最大吸收波长发生变化，
使工作曲线产生弯曲。溶液的酸度、溶剂会对有色化合物的 形成、分解等产生影响，而使吸收光谱的形状和最大吸收波 长发生变化，从而导致偏离。
§ 8-2 目视比色法及光度计的基本部件
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的方法称为 目视比色法。常用的目视比色法是标准系列法。这种方法就 是使用一套由同种材料制成的、大小形状相同的平底玻璃管 （称为比色管），于管中分别加入一系列不同量的标准溶液 和待测液，在实验条件相同的情况下，再加入等量的显色 剂，稀释至一定刻度，然后从管口垂直向下观察，比较待测 液与标准溶液颜色深浅。若待测液与某一标准溶液颜色深度 一致，则说明两者浓度相等，若待测液介于两标准溶液之 间，则取两标准液平均值为待测液浓度。
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对1：
A1
lg
I01 I1
1b c
I1 I01 10λ1bc
对2：
A2
lg
I02 I2
λ
2bc
I2 I02 10λ2bc
2019/11/30
1 Ư I2
lg
I 01
I 01 10λ1bc
光是一种电磁波，具有波粒二像性。
λν= c ，E =hν =hc/ λ Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J × S 光的波长越短（频率越高），其能量越大。
白光(太阳光)： 由各种单色光组成的复合光
单色光： 由单一波长的光组成的光
复合光： 由不同波长的光组成的光
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3、朗白比尔定律：
T It 10Kbc I0
K 是k 和k ’ 合并常数
A lgT
lg It I0
Kbc
A为吸光度 B为光程的长度（cm)
c为溶质的浓度
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K：比例常数，与物质的性质、入射光波长等有关。
K c：mol / L
摩尔吸光系数 Molar Absorptivity
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特点：
（1）灵敏度高： 10-5~10-6，10-7~10-8，10-10 mol·L-1
（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：
可测定绝大多数无机物和许多有机物；
（4）操作简便仪器设备易普及。
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二、光的基本性质
偏离。
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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 。
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。
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复合光对比尔定律的影响
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2.由溶液本身的化学和物理因素引起的偏离 (1) 由于介质不均匀性引起的偏离 当被测试液是 胶体、乳浊液或悬浮物时，将对入射光产生散射 现象，导致吸光度增大，而引起正偏离(偏向吸光 度轴)。
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(2) 由于溶液中的化学反应引起的偏离 如吸光物质 的离解、缔合、形成新化合物或互变异构等。
Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO42-
橙色
黄色
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第三节 目视比色法及光度计的基本部件
一、目视比色法
用眼睛比较溶液颜色深浅以测定物质含量的方法。
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（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。
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显示装置：
检流计，数显，记录仪，CRT。
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分光光度计
单光束 双光束 双波长 光度计比较
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三、物质对光的选择性吸收
1、吸收光谱的产生：
原子外层电子
原子吸收光谱： 选择性吸收某
线光谱
吸收光谱
些波长电磁波
由价电子跃迁产
电子光谱 生的光谱，也称
分子吸收光谱：
紫外 — 可见光 谱
带光谱
分子振动能级：
振动—转 动光谱
由分子振动或 转动能级跃迁 引起的，也称 红外光谱
分子内部价电子运动，分子内原子振动和分子绕其重心的转动。
190(L g 1 cm1)
Ma 55.85190 1.1104(L mol1 cm1)
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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。
设入射光由 1 和 2 两种波长组成，溶液的吸光 质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律
第八章 吸光光度法
Spectrophotometry
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第一节 概 述
一、吸光光度法 基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析
方法。
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吸光光度法的分类 （1）根据所用仪器的不同：
目视比色法、光电比色法和分光光度法。 （2）根据所吸收的波长范围不同：
紫外分光光度法(波长200～400nm), 可见分光光度法(400～750nm) 红外光谱法(750～2500nm)
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，
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入射光 I0
透射光 It
T It 10kb lgT lg It kb
I0
I0
T 称为透光率 Transmittance
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T 取值为0.0 % ~ 100.0 %
I02 I02
10 λ 2bc
若： λ1 λ2 A 1bc 或 A 2bc
λ1 λ2 A 1bc 或 A 2bc
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非单色光引起的对吸光定律的偏离 对吸收光谱而言，b 和 c 固定，
A Ki
反映了 随波长变化的情况，单一波长， 固定；不 同波长， 不同。因此，非单色光将导致对吸光定律的
测定方法： 标准系列法。
标1
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标
标3 标4 标5
2
未知1 未知2
标准系列 未知样品
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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。
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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：
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3、光度计组成：
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2019/11/30
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3、光度计组成： 光源—单色器—吸收池—检测系统 (1)光源： 要求稳定，强度高. 常用6~12V钨丝灯或卤钨灯，2600~2870K, 发
320nm~2500nm的连续光谱
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物质的颜色
由于不同的物质结构不同具有不同量子化能级，产生 的吸收不同。其颜色和光的吸收、透过、反射有关。
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①互补色光： 把两种适当颜色的光按一定的强度比例混合， 成为白光，称为互补色光。
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②无色： 对光谱中各种色光透过程度相同。 ③有色： 物质的颜色由它透过或反射的光决定。 ④黑色: 几乎吸收所有的入射光。 ⑤白色: 几乎全部反射入射光。
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
A
C. 200~780nm
D. 200~1000nm
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
A. 不变，增加 C. 增加，不变
B. 不变，减少 D. 减少，不变
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含吸光物质的最低含量，
其单位是μg·cm-2
s M
S在一定的温度和波长下是一常数。S越大， 则测定的灵敏度越低；S越小，灵敏度越高。
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A 和T 的关系:
T It
I0
A lgT lg 1 lg I0 bc
T
It
百分透光率
T% It % I0
A 2.00 lgT %
（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。
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分光光度计
Agilent 6010紫外/可见分光光度计
A bc
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第四节 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。
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一、显色反应的选择 1、显色反应的类型
B. 入射光波长
C. 有色物质溶液的浓度 D. 入射光的强度
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5、某有色物质溶液，遵守比尔定律，当其浓度为c
时，用1.00cm比色皿测得其透光度为T，，当浓度
减小为0.50 c 时，，在同样条件下测定，其透光率
应为
C
A. T 2 B. 2T C. T 1/2
D. T / 2
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全部吸收 T = 0.0 %
全部透射 T = 100.0 %
Link
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 It 10k 'c I0
lgT lg It k 'c I0
LinK
2019/11/30
波长光的吸收能力越强，显色反应越灵敏，在最大吸收
波长处的摩尔吸光系数常以 max表示； （２）根据朗伯－比耳定律， ＝A/bc 由实验结果计 算，以总浓度代替吸光物质的浓度， 为表观摩尔吸收 系数， =Ma, M是摩尔质量；
2019/11/30
桑德尔（Sandell）灵敏度S
仪器检测限为A =0.001时，单位截面积(cm2) 光程内所