光度分析
光度分析原理
光度分析原理光度分析是一种常用的分析方法，用来测量物质溶液中的化学物质的浓度。
它基于光的吸收和散射原理进行测量，能够提供准确可靠的分析结果。
本文将详细介绍光度分析的原理及其应用。
一、光吸收原理光吸收是光度分析的基本原理之一。
在物质溶液中，当透过光传播时，其中的化学物质会与光发生相互作用。
部分光被吸收，而另一部分光经过溶液无影响地通过。
被吸收的光的量与化学物质的浓度成正比，可以通过测定被吸收光的强度来确定溶液中化学物质的浓度。
二、比尔定律比尔定律是光度分析的重要理论基础。
根据比尔定律，溶液中化学物质吸收的光强度与其浓度呈线性关系。
即光吸收与物质浓度之间存在着一一对应的关系。
这使得我们能够通过测量被吸收光的强度，推断出溶液中化学物质的浓度。
三、工作原理在光度分析中，通常使用光度计作为测量仪器。
光度计通过测量光传递过程中的吸收来确定溶液中某种化学物质的浓度。
具体而言，光度计发射一束特定波长的光到溶液中，然后测量透过溶液传递的光的强度。
根据被吸收的光的强度，结合比尔定律，可以反推出溶液中化学物质的浓度。
四、应用领域光度分析广泛应用于各个领域，包括环境监测、生物医学、化学分析等。
在环境监测中，光度分析被用于测量水体中各类污染物的浓度，如重金属、有机物等。
在生物医学领域，光度分析可用于测量生物体内某种物质的浓度，如血液中的葡萄糖浓度。
另外，光度分析还可以用于药物分析、食品质量检测等领域。
五、优点与局限性光度分析具有以下几个优点：快速、准确、经济实用。
它对化学物质的浓度测量有着较好的线性范围和检测灵敏度。
然而，光度分析也存在一些局限性，比如受到溶液颜色、浊度等因素的影响；只能测量吸收光强度较大的溶液；不适用于多成分混合物的浓度测量等。
光度分析原理的理解和应用对于科学研究和工业生产具有重要意义。
通过合理选择光源、滤光片等仪器设备，掌握比尔定律及相关实验技巧，我们能够充分利用光度分析的优势，准确测量化学物质的浓度，为相关领域的研究和应用提供有力支持。
分光光度分析法的基本原理
分光光度分析法的基本原理
分光光度分析法是一种常用于化学分析的技术，其基本原理是利用物质在特定波长的光照射下发生吸收或发射现象，通过测量被测物质对光的吸收或发射程度来确定其含量或性质。
在分光光度分析法中，首先使用光源发出连续光谱的光线，然后使用单色器将光线按波长进行选择。
选择的波长应为被测物质在该波长具有最大吸收或发射峰值的波长，以提高分析的准确性。
接下来，被测物质与光发生相互作用，其中一部分光被吸收，并转化为其他形式的能量，如化学反应产物的激发状态或电化学反应的电位变化。
另一部分光则不被吸收，保持原来的能量状态。
测量被测物质对光的吸收或发射程度时，一种常用的方式是使用光电二极管或光电倍增管来测量光的强度变化。
被测物质浓度或性质的变化将导致吸收或发射程度的变化，从而可通过测量光的强度来间接确定被测物质的含量或性质。
通过对标准溶液的测量，可以建立标准曲线，从而将测定的光强度值转化为被测物质的浓度或性质值。
分光光度分析法具有灵敏度高、精度高、选择性好等特点，广泛应用于环境监测、食品检测、药物分析等领域。
第三节 原子吸收分光光度分析
第三节原子吸收分光光度分析原子吸收分光光度分析是基于光源辐射出待测元素的特征谱线，通过试样蒸气时被测元素的基态原子所吸收，由特征谱线被减弱的程度来测定待测元素含量的方法。
原子吸收分光光度分析是一种良好的定量分析方法，它具有以下优点：1、灵敏度高2、准确度高3、选择性较好4、分析速度快5、样品用量少6、应用范围广原子吸收分光光度分析也有一些缺点，如测定成分复杂的样品时干扰比较严重；测定某些稀有金属时灵敏度较低；不能同时测定多种元素（分析不同元素要使用对应的光源）。
一、基本原理（一）基态原子的产生原子化：待测元素在试样中通常以化合状态存在，在进行原子吸收分析时，首先要使待测元素从分子状态转化为基态原子，这个过程称为原子化。
原子化方法：火焰原子化；无火焰原子化（非火焰原子化）基态原子产生过程（以火焰原子化为例）：将金属盐MX的水溶液经过雾化形成微小的雾滴，喷入高温火焰中，雾滴中的金属盐MX分子将发生蒸发、解离、激发、电离、化合等一系列复杂的变化过程。
1、蒸发过程：2、解离过程：3、激发过程：4、电离过程：5、化合过程：（二）共振线和吸收线基 态：在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量低，这种状态称为基态。
激发态：基态原子在外界能量的作用下，最外层电子吸收一定的能量，会跃迁到较高的能级上去，此时原子处于激发态。
共振发射线：电子从基态跃迁到能级最低的激发态（称为第一激发态）时要吸收一定波长的谱线，它再跃回基态时发射出相同波长的谱线，这种谱线称为共振发射线。
共振吸收线：使电子从基态跃迁到第一激发态时所吸收的谱线称为共振吸收线。
共振线：共振吸收线和共振发射线都简称为共振线。
元素的特征谱线：各种元素的原子结构和核外电子排布不同，不同元素的原子从基态跃迁到第一激发态（或从第一激发态跃回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，不同元素的共振线都不相同而各有特征性，所以元素的共振线又称为元素的特真谱线。
分析线：在原子吸收分光光度分析中，就是根据待测元素的基态原子蒸气对光源辐射的共振线的吸收程度来进行定量分析的，因此共振线又称为分析线。
光度分析原理
光度分析原理
光度分析是一种常见的光谱分析技术，它基于物质对特定波长光的吸收或发射现象，通过测量光的强度来定量分析物质的含量。
光度分析的原理可以总结为以下几个步骤：
1. 光源：选择合适的光源，并通过光学系统使光线聚焦到样品上。
常用的光源包括白炽灯、氘灯或者氙灯。
2. 样品：将待分析的样品放置在光路中，样品可以是液体、气体或者固体。
样品对光有选择性地吸收或发射，这取决于样品的组成和性质。
3. 光路：设计合适的光路使得光通过样品后可以进入光度计进行测量。
光路中通常包括透镜和滤光片等光学元件，用于聚焦和选择特定波长的光。
4. 光度计：光度计是用来测量通过样品后光的强度的仪器。
常见的光度计有比色计和分光光度计等。
光度计可以测量样品光吸收或发射的强度，与样品的浓度或含量成正比关系。
5. 校准和分析：为了获得准确的测量结果，必须对光度计进行校准。
校准可以通过测量一系列标准品的吸收或发射光强度来进行。
根据校准曲线，可以将测得的光强度转换为样品的浓度或含量。
光度分析广泛应用于环境监测、食品安全、医学诊断等领域。
它具有快速、准确、非破坏性等特点，成为现代化学分析中不可或缺的手段之一。
荧光光度分析法
26
浓度测定 1、如何进行校准和浓度测定 如何进行校准和浓度测定 按以下步骤，调整仪器，以便获取数据 第1步： 点击视图中的开始 开始(Stare)按扭，指向程序 开始 程序 (Program)→Cary Eclipse ， 然后选择扫描 扫描(Scan)即显示扫描功能框。 扫描 第2步： 点击设置 设置(Set up)，进入设置 设置(Set up)对话框， 设置 设置 指定检测方法的参数
荧光光度分析法
1
一、基本原理
1.荧光的定义 1.荧光的定义 在紫外光或波长较短的可见光照射 后，一些物质会发射出比入射光波长更 --------荧光 荧光。 长的光 --------荧光。以测量荧光的强度 和波长为基础的分析方法叫做荧光光度 和波长为基础的分析方法叫做荧光光度 分析法。 分析法。
2
4
分子内的光物理过程
VR 2 1 v=0 S2 2 1 v=0 S1 ic VR isc
A1、A2. 吸收 、 F. 荧光 P. 磷光 ic. 内转化 isc. 体系间窜跃 VR. 振动松弛 VR 2 1 v=0 T1
ic A2 A1 F P
isc
3 2 1 v=0 S0
5
6
3. 荧光强度与浓度的关系
11
二、Varian Cary Eclipse 荧光 分光光度计的特点
1. 硬件及硬件的主要特点 ⑴ 高能闪烁光源-----氙灯 高能闪烁光源-----氙灯 由于荧光物质的荧光强度与 激发光源的强度成正比，Eclipse采用了无须预 激发光源的强度成正比，Eclipse采用了无须预 耗能12 但脉冲输出能量却高达75 热、耗能12 W 但脉冲输出能量却高达75 KW 的闪烁氙 Xe） 并利用电子技术控制, 的闪烁氙（Xe）灯，并利用电子技术控制,使其 仅在发出测量指令后才闪烁。 仅在发出测量指令后才闪烁。这一设计给荧光 分析者带来极大的方便. 分析者带来极大的方便.
光谱光度分析技术解读
光谱光度分析技术解读光谱光度分析技术是一种基于物质在不同波长处吸收、发射、散射光线的特性来进行分析的技术。
通过测量样品在不同波长处对光的响应，可以获取样品的化学和物理信息，实现对样品成分、浓度和结构等参数的定量分析和定性鉴别。
吸收光谱是通过测量样品在特定波长处对光的吸收程度来分析样品的成分和浓度。
样品吸收特定波长的光时，光子的能量被分子或原子吸收，从而使样品发生跃迁。
通过测量吸收光的强度，可以推断样品中特定成分的存在和浓度。
吸收光谱常用于分析有机化合物、无机盐和金属离子等物质。
荧光光谱是基于物质对光的吸收和发射特性而进行的分析技术。
样品在受激光照射下吸收光子的能量，然后通过跃迁过程返回基态时，会发射出较长波长的荧光光子。
通过测量样品发射的荧光光谱，可以了解样品的成分及其环境中的化学和物理性质。
荧光光谱广泛应用于生物医学分析、环境监测和材料科学等领域。
拉曼光谱是通过测量样品散射光中的拉曼散射光谱而进行的分析技术。
拉曼散射是指样品分子在受到激发光线照射后，发生分子振动、转动或电子跃迁等运动产生的光谱现象。
拉曼光谱可以提供样品的结构、成分和相互作用等信息。
拉曼光谱广泛应用于药物分析、材料研究和环境监测等领域。
散射光谱是通过测量样品中散射光的强度和方向来分析样品的物理和化学性质的技术。
样品中的微粒在光的作用下发生散射现象，从而产生散射光谱。
散射光谱可以提供样品的粒径、浓度和形状等信息。
散射光谱常用于颗粒物的检测和粒度分析。
综上所述，光谱光度分析技术通过测量样品在不同波长处对光的响应，可以获得样品的化学和物理信息。
这些技术广泛应用于各个领域，为科学研究和工业应用提供了重要手段。
随着技术的不断发展，光谱光度分析技术将不断进一步完善和应用。
原子吸收分光光度分析的基本原理
原子吸收分光光度分析的基本原理
原子吸收分光光度分析是一种常用于测定金属元素含量的分析技术。
其基本原理是利用金属元素在特定波长下的吸光性质来进行测量。
下面将介绍其基本步骤及原理。
首先，样品中的金属元素需要以适当的方法进行预处理，以将其转化为可测量的形式。
这可以通过酸溶解样品、氧化、还原等方法来实现。
接着，将样品溶液通过原子吸收光度计进行测试。
原子吸收光度计是一种专门用于测量样品中金属元素吸光度的仪器。
它由光源、样品室、分光装置和检测器等部分组成。
在测试过程中，光源会产生一束特定波长的光线，通常为金属元素所对应的共振线。
这束光线经过分光装置后，会进入样品室，样品溶液中的金属元素会吸收部分光线。
检测器会测量进出样品室后的光强差异，即吸光度。
通过比较单纯溶液和样品溶液之间吸光度的差异，我们可以得到金属元素的吸光度。
接下来，吸光度的值会与已知金属元素浓度标准溶液进行比较，建立一个标准曲线。
这个标准曲线能够用来确定未知样品中金属元素的浓度。
最后，根据标准曲线中已知浓度的吸光度值，我们可以反推出未知样品中金属元素的浓度。
原子吸收分光光度分析的优点是具有高灵敏度、高选择性和较低的检测限。
不过，它也有一些限制，比如只能测定金属元素的含量，对样品的处理过程要求较高，并且样品溶液中其他物质的影响可能导致结果的偏差。
总的来说，原子吸收分光光度分析是一种常用的分析方法，广泛应用于环境监测、医药化学和农业等领域，可以准确测定金属元素的含量。
吸光光度分析法Spectrophotometry
常数。
在生物学研究中的应用
蛋白质测定
吸光光度法是测定蛋白质含量的常用方法之一。通过测定 蛋白质溶液在紫外区的吸光度，可以计算出蛋白质的浓度。 该方法具有操作简便、准确度高的优点。
DNA和RNA定量
吸光光度法可以用于DNA和RNA的定量分析。通过测定 DNA或RNA在特定波长下的吸光度，可以计算出其浓度 和纯度，从而进行定量分析。
智能化与自动化
自动化检测系统
在线监测与远程监控
自动化检测系统可实现样品自动进样、 自动检测和自动处理等功能，提高检 测效率。
在线监测和远程监控技术可实现实时 监测和远程控制，提高监测效率和准 确性。
智能算法与软件
智能算法和软件的应用可实现光谱数 据的自动处理、分析和解释，提高检 测准确度。
06
结论
04
吸光光度分析法的优缺点
优点
高灵敏度
吸光光度分析法具有较高的灵敏 度，能够检测低浓度的物质，尤
其在痕量分析中表现出色。
操作简便
该方法操作简便，实验过程相 对简单，易于实现自动化和标 准化。
应用广泛
吸光光度分析法适用于多种不 同类型样品的分析，如水、土 壤、生物体等。
成本较低
该方法所需的仪器设备和试剂 相对便宜，降低了分析成本。
微型化与便携化
01
02
03
便携式光谱仪
便携式光谱仪可方便地携 带至现场进行快速检测， 具有操作简便、结果准确 等优点。
手持式光谱仪
手持式光谱仪可直接手持 操作，方便快捷，可广泛 应用于环境监测、食品安 全等领域。
微型化检测器
微型化检测器具有体积小、 重量轻、功耗低等优点， 可应用于便携式仪器和微 型化仪器中。
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标准色阶:不同量标准液,等量的显色剂及其它试剂，稀释
未 知 样 品
一套颜色不同的标准色阶
2. 分光光度法 (spectrophotometry)
原理：测量溶液对单色光 的吸收程度对 物质进行分析（分光光度计）:
▲根据Lambert-Beer’s law
小结： △c/c 与△T和T有关
表12-2 不同T(或A)值浓度测量的相对误差
△T=0.5%
T
A △C/C×100 T A △C/C×100
0.95 0.022 0.90 0.045
10.3 0.40 0.399 1.37
5.3
0.368 0.434 1.36
0.80 0.097
2.8
0.30 0.523 1.39
与 ▲ 溶液中吸光物的本性 有关 ▲ 溶液的温度
2. 公式适用范围 ▲ 单色光 ▲ 均匀溶液(稀溶液) 气相、均相固体 ▲ 可见光区，紫外、红外区
二、吸光系数、摩尔吸光系数 K：衡量分光光度法的灵敏度（sensitivity)
A = Kbc
吸光系数a
c 的单位 b 的单位
单位
数学式
g/L cm L/g.cm A=a·b·c
A=εbc
ε=
A b·c
=0.19/(2×8.9×10-6)
=1.1×104(L/mol.cm)
E11%cm
=
10
× 1.1×104 55.85
=2.0
×103(ml/g.cm)
三、桑德尔（E.B.Sandell)灵敏度
(亦称灵敏度指数) 1. 定义：产生0.001的吸光度时，单位截面积 (cm2)
0.70 0.155
2.0
0.20 0.699 1.50
0.60 0.222 1.63 0.10 1.000 2.17
0.50 0.301 1.44 0.05 1.301 3.34
10 8
6
4
2
0.368
T
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
图12-13 浓度的相对误差与透光度的关系
说明：吸光度测量的适宜读数范围
I0
It
dx b
图12-6光的吸收示意图
-dI = k.I.c.dx
-dI/I= k. c.dx
-∫I0It dI/I= ∫0b k. c.dx -ln It /I0 = kbc
-lg It /I0 = Kbc
令 T =It/I0 T:透光度(transmittance)
或百分透光率( T%)
第三节 光的吸收定律
E11c%m表示 浓度：1%（g/mL) 时的吸光值 b：1cm
单位：mL/g.cm
与ε关系：
E11c%m
=10×
ε
Mr
例：已知Fe2+ c ：0.5mg/L b：2 cm A：0.19(λ508nm）
求：ε，E1%1cm?
解： c(Fe2+) =
0.5×10-3
=8.9×10-6mol/L
55.85
第十二章
光 度分析
Photometry
第十二章 光度分析
第一节 概 述
定义：以显色反应为基础,利用有色物质 对光的选择性吸收性能建立起来的分析法
1. 比色分析法 ( colorimetry） （目视比色法）
2. 分光光度法 (spectrophotometry)
1. 目视比色法 ( colorimetry）
一、朗伯-比尔定律 (lambert-Beer’s law)
吸光度(absorbance):
I0
It
A= - lg T
= -lg It /I0 = Kbc
A=Kbc
dx
b
T= 10-K·b·c
图12-6光的吸收示意图
A = -lgT = -lg It /I0 =K·b·c
注意: 1. 式中K称为比例常数 ▲ 入射光波长
显示仪表和记录仪
A
2.0 1.0 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.15 0.1 0.05
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T(%) 图12-a 吸光度与百分透光度标度
721型分光光度计采用指针式的微安表
常用分光光度计
光源
棱镜
聚光镜
准直镜
反射镜 吸收池 光电管 狭缝
例：
Cr2O72- +H2O 橙色
2HCrO-4
2H+ +2CrO42黄色
（4）物理因素（散射） 溶液不均匀,呈胶体、乳浊、悬浮状
第四节 吸光度的测量
一、分光光度计. .(spectrophotometer)基本组成
光源
0.575
单色器 吸收池 检测器 显示
第四节 吸光度的测量
一、分光光度计(spectrophotometer)基本组成
所以：
S=
1 a
，
S=
M ε
四、朗伯-比尔定律的表观偏离
1、标准曲线 (校正曲线 calibration curve)
A
21
3
c
图12-5 校正曲线及朗伯-比尔定律的偏离
1、遵守朗伯-比尔定律 2、正偏离 3、负偏离
2. 偏离原因
（1）朗伯-比尔定律仅适用于稀溶液 （2）非单色入射光
（3）化学变化: 离解、缔合、溶剂化、形成 新化合物、互变异构等
1、光源： 钨丝灯（λ350~2500nm, 可见光用 ） 氘灯 （λ190~400nm，紫外光用 ）
2、单色器: 棱镜或光栅、狭缝、准直镜、反射镜 3、吸收池：石英、 玻璃 （比色皿）
4、检测器： 光电管、光电倍增管（光电转化） 5、显示仪表和记录仪：
早期：检流计、微安表 近期：数字电压表和X-Y记录仪
若有干扰组分M’： 则λmax(MR)与λmax(M’R) 相隔较远
第五节 显色反应及反应条件的选择
显色反应:
M(待测物)+R(显色剂)
一、对显色反应要求
MR(有色化合物)
2、灵敏度高 测微量组分、应选MR的ε较大
3、MR组成恒定（MR符合一定化学式）
4、MR的化学性质稳定
5、R在测定波长处无明显吸收 λ max(MR)与λ max(R)之差大于60nm
三、参比溶液的选择
用参比（空白）溶液调节透光度为100% ▲ 消除吸收池壁及溶剂、试剂、试样本身 等对入射光的反射和吸收带来的误差
▲参比溶液的选择原则
参比溶液 待测液 显色剂 其它试剂
(1) 溶剂空白 纯溶剂 (2) 试样空白 不加显色
剂的待测液
无色 有色
无色 无色
无色
(3) 试剂空白 显色剂
无
.A = Kbc
白光→单色光→溶液→A值→求被测物含量
分 类
可见分光光度法（380~780nm） 紫外分光光度法（10~380nm）
红外分光光度法（780~3 × 105nm）
分光光度法特点:
■灵敏度较高:
直接测定最低浓度： 5×10-5% 高灵敏度显色剂或富集： 10-6%~10-7%
■准确度较高:
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
λ/nm 400～450 450～480 480～490 490～500 500～560 560～580 580～600 600～650 650～760
二、物质对不同波长的光的吸收特性
■吸收光谱(A-λ曲线) (absorption spectrum)
A= - lg T =εbc
（c
=
-
lg T εb
）
微分 - dlg T = - 0.434 dlnT = -0.434dT/T
-0.434dT/T = εb dc
-0.434dT/T dc =
εb
则dc/c = -0.434dT - T lg T
以有限值表示
则△c/c = 0.434△T T lg T
有
有
（其它试剂）
(4) 平行操作 空白
不含被测组分试样 被测液
在相同条件下同时处理
如：正常人的血样 和 待测血样
四、控制适当的吸光度读数范围
读数误差 △T
由仪器测量不准确
光源 检测器
显示系统
测量误差 总和
··
透光度读数上表现为△T △T是透光度的绝对误差，一般±0.2%～ ±1%
△T引起浓度相对误差（△cc ）
E = hv = λ ▲单色光：具有同一波长的光 ▲复合光：由不同波长光组成的光
白光:不同颜色的波长的光的吸收特性
■物质颜色与吸收光颜色的关系
紫 蓝
红 ◆对角上的颜色
橙
称为互补色
青蓝 青
◆物质的颜色与
黄 吸收光颜色为
互补色 绿
二、物质对不同波长的光的吸收特性
相对误差（RE）：
2%~5%
差示分光光度法（RE）： 0.5%
差高■示或分过操光低作光)时度简，法测便:量样、误品差中快均被速较测大组。分克浓服度这过种大缺或点浓而度改过用小浓(吸度光比度样过 品率■稍（低对应或浓用稍 溶高液广的）泛标或准0%溶透液光代率替（空对白稀试溶剂液来）调以节提仪高器分的光1光00度%透法光精
光由光量子组成，其能量与波长λ成反比
hc E = hv = λ 可见光
紫外 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红
400 450 480 500 560 600 650
红外
760 800nm
图12-1 各种颜色光的波长范围