吸光光度法

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例4 已知某钢样含锰约为试样的0.50%,将试样溶解 使锰氧化为MnO4,最后定容于100mL容量瓶中。采用 分光光度法测定锰,在525nm处,以1cm 比色皿测量其 吸光度。为使测量误差所引起的浓度相对误差最小, 问应该称取钢样多少克 ?
解：已知MnO4= 4.3×103L/(mol·cm),
• 解：A =-lgT=-lg10%= 1.00
•
C
A
b
1.00 2.5 104
4.0×10-5(mol·L-1)
•百度文库
M
5.0 103 4.0 105
125
• 答：该物质的摩尔质量为125 gmol-1。
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§14-3 偏离朗伯-比尔定律的原因
一.朗伯-比尔定律的局限性 1.单色光
2.应选用max处或肩峰处测定
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5． 干扰物质的影响及消除
• 常见的干扰物质对显色反应的影响表现为干扰离 子本身有颜色、在测量条件下有吸收、或发生水 解，或析出沉淀等，以影响吸光度的测量。如干 扰离子与显色剂生成更稳定的无色配合物，消耗 显色剂，使被测离子显色反应不完全；或干扰离 子与显色剂生成有色配合物而干扰测定。
• 消除干扰的方法可通过:1.控制溶液的酸度；2.加 入适当的掩蔽剂;3.利用氧化还原反应改变干扰离 子的价态； 4.选择适当的测量条件，如利用两者 的max不同，选择适当波长进行测定；5.采用萃 取或其它分离方法，预先分离干扰离子；选择6. 合适的参比溶液等都可以消除干扰离子的影响。
M(Mn)=54.9 ∵c/c最小时, A = 0.43 C(Mn) = 0.43/4.3×10-3×1=1.0×10-4(mol/L) 设称取试样的质量为ms ∴ms×0.0050×(1000/100)/54.9 = 1.0×10-4 ms = 0.11（g） 答：应该称取钢样0.11克。
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通常参比溶液的选择应考虑如下：
蓝 绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
5
3.光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外
（真空紫外）
10nm~200nm 200nm 380nm 780 nm ~380nm ~ 780nm ~ 2.5 m
中红外 远红 外
2.5 m ~ 50
m
50 m ~300 m
6
Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
1.0 350
0.8
Cr2O72-
0.6
0.4
0.2
525 545 MnO4-
300 350 400
500
600
700 /nm
7
苯 (254nm)
甲苯 (262nm)
A
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
8
§14-2 光吸收基本定律: 朗伯-比尔定律
一.朗伯定律
A=lg(I0/I)=k'b
3. 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)
4. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强
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§14-4 显色反应与显色条件的选择
• 一、对显色反应的要求
1.应有较高的灵敏度与选择性。灵敏度高，在含量低时
仍能测定。灵敏度的高低可从摩尔吸光系数来判断， 值越大则灵敏度越高。通常值104～105cm-1g-1L时，则
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§14-5 仪器测量误差和测量条件的选择
• 一、 入射光波长的选择 • 根据吸收曲线，入射光波长的选择应以溶液
的max为宜。此时值最大，测定时灵敏度 和准确度最高。但当有干扰存在时，应根据 具体情况兼顾灵敏度和选择性。
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二、 光度计读数范围的选择
• 通常，透光度读数在15%～65%(A = 0.8～0.2)范围内，此时浓度相对误差较小， 因此过高或过低的吸光度都将造成很大的 测量误差。通常可调整溶液浓度或吸收池 厚度使吸光度读数落在这一范围内。一般 分光光度计的透光度读数误差在0.002至 0.01之间。如果以0.005计算，这一误 差所造成的浓度相对误差约在1.4%～ 2.2%左右。
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二. 多组分的测定
A = A1 + A2 + … +An
1． 吸收光谱互不重叠 如试样中含X、Y两组分，在一定条件下将它们 转化为有色配合物，在某一波长1时X组分有吸 收而Y组分不吸收，在另一波长2时Y组分有吸 收而X组分不吸收。两组分互不干扰，可不经分 离，分别在1和2处测量溶液的吸光度。
(3) 酸度对被测离子存在状态的影响
多数金属离子在溶液酸度降低时而发生水解，形成
各种多核羟基配合物、碱式盐，甚至于析出氢氧化物
沉淀，不利于吸光光度法的测定。
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3．显色时的温度和时间
• 多数显色反应在室温下能很快地进行，但有些反应受温 度影响很大，室温下反应很慢，须加热至一定温度(如 磷钼蓝法测定磷，其发色温度为55～60℃)才能进行完 全。有些反应在高温下不稳定，反应生成物易褪色，因 此对不同的显色反应，必须选择合适的温度。显色反应 由于反应速度不同，完成反应的时间也不同。必须选择 适当的显色时间，使有色配合物的颜色能够稳定。温度 和时间的选择，都要通过试验来确定。
I0
I
二.比尔定律
A=lg(I0/I)=k”c
db b
A=lg(I0/It)=kbc
吸光度
介质厚
度(cm) 9
吸光度与光程的关系 A =
吸光度
0.00
检测器
吸光度
0.22
b
检测器
吸光度
0.44
样品
b
b
检测器
样品 样品
bc
光源 光源
光源
10
吸光度与浓度的关系 A =
吸光度
0.00
bc
光源
检测器 吸光度
0.22
b
检测器
吸光度 b
0.42
光源 光源
检测器
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T－透光率（透射比）
吸光度与透光率的关系:
A = lg (I0/I) = lg(1/T) = -lgT = kbc
T = 10-kbc = 10-A
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吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T
T = 10-kbc
A=kbc
c
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K 吸光系数
1.摩尔吸光系数－
当c的单位用mol·L-1表示时，用 表示.
A＝ bc
的单位: L·mol-1·cm-1
2.比消光系数－E
当c的单位用g·100mL-1表示时，用 E11c%m 表示， A＝ E11c%m bc，E11c%m 叫做比消光系数
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例1 双硫腙试剂与Cd2+形成红色络合物,可用光度
法测定。已知520= 8.8×104L/(mol·cm),使用
• 1.如显色剂仅与被测组分反应的产物有吸收， 其他试剂均无吸收，可以用纯溶剂作参比溶液。
• 2.如显色剂和其他试剂略有吸收，则应用不含 被测组分的试剂溶液作参比溶液。
• 3.如显色剂与试剂中干扰物质也发生反应，且 产物在所选择的波长处也有吸收，则可选合适 的掩蔽剂将被测组分掩蔽后再加显色剂和其他 试剂，以此溶液作为参比溶液。
• 对于一般的分析，希望加入显色剂后数分钟就达到最大 的吸光度值，且在1～2h内稳定不变。显色太慢，影响 分析速度，颜色稳定时间太短，不便于操作。
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4． 溶剂的影响
• 许多有色配合物在水中解离度较大，而在有机 溶剂中的解离度较小。例如，Fe(SCN)2+在丙 酮溶液中，配合物颜色变深，从而提高了测定 的灵敏度。有些配合物易溶于有机溶剂，如用 适当的有机溶剂将它萃取出来，再测定萃取液 的吸光度，这种方法称萃取比色法。它的优点 是：分离了杂质，提高了方法的选择性；把有 色物质浓缩到有机溶剂的小体积内，降低了它 的解离度，从而提高了测定的灵敏度；方法比 较简单、方便、快速。
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图14-5 显色剂用量试验
•在实际应用中是绘制吸光度与显色剂的用量的 曲线，如图13-5所示。图中出现a至b平坦部分, 可在ab区间选择合适的显色剂的用量。
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2．控制适当酸度
(1)酸度对显色剂颜色的影响
当显色剂为有机弱酸时，它本身具有酸碱指示剂的性 质，在不同pH值的情况下，显色剂的分子和离子状态 具有不同的颜色。
第十四章 吸光光度法
1
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%),相对误差 0.1%～0.2% 准确度高 依据化学反应, 使用玻璃仪器 光度分析：微量组分(10-3～10-6), 相对误差1%～5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
例: 含Fe约0.05%的样品, 称0.2g, 则 m(Fe)≈0.1mg
• 答：Cd的质量浓度为0.14g/mL。
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例2 有一质量浓度为15.0 g/mL, 摩尔质量280g/mol 的有机化合物，于2cm比色皿中，在某一波长下测得透射 比为35%，求在该波长下的 值。
• 解：A=-lgT=-lg35%=0.456
C = 15.0 103 =5.36×10-5(mol/L) 280 106
(2) 酸度对配合物组成的影响
在不同酸度下，某些被测组分与显色剂能形成不同 组成的配合物，例如，磺基水杨酸与Fe3+的显色反应中， 当溶液在pH为2～3时，生成1∶1的红紫色配合物；pH 为4～7时，生成1∶2的棕橙色配合物；pH为8～10时， 生淀成。1因∶此3，的必黄色须配严合格物控；制当溶p液Hp＞H。12时，生成Fe(OH)3沉
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。
混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
一起。
4
2.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
颜色
400-450
紫
互补光 黄绿
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
可认为该的反应的灵敏度较高。如Fe2+与1，10邻二氮菲 生成螯合物的为1.1104cm-1g-1L，其灵敏度较高。选 择性好，即在选定的反应条件下，显色剂仅与被测组分
显色，不与共存的其他离子显色。
2.形成的有色螯合物的组成要恒定，化学性质要稳定，
生成的有色螯合物与显色剂之间的颜色差别要大，显色
条件要易于控制等。这样才能保证测定结果有良好准确
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§14-6 吸光光度法应用
A
一.单组分的测定
0.8
工作曲线法
(标准曲线)
A＝ bc
0.6 0.4
*
0.2
00 1 2 3 4 mg/ml
用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消
除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收。配制标
准系列溶液,在同样条件下测定样品AX ，查标准曲线得结果。
2cm比色皿,测得透射比为60.3%。计算Cd的质量 浓度(g/mL)。M(Cd)=112.4
• 解：设Cd的质量浓度为。
• A=-lgT=- lg60.3%= 0.220
• C= A 0.220 1.25106(mol/L) εb 2 8.8 104
= 1.25×10-6×10-3×112.4×106 =0.14(g/mL)
=
1
A bc
0.456 2 5.36 105
=4.25×103
Lmol-1cm-
答：该波长下 值为4.25×103 Lmol-1cm-1。
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例3 用光度法测定一有色物质。已知摩尔吸光系数 是2.5×104L/(mol·cm),每升中含有5.0×10-3g溶 质,在1cm比色皿中测得的透射比是10%。计算该物质 的摩尔质量。
度和重现性。
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二、 显色反应条件的选择
• 1．显色剂的用量 在显色反应中存在下列平衡： • M(被测离子) + R(显色剂) = MR(有色配合物)
显色剂用量越多，越有利于M转化为MR。加入R稍 过量，显色反应即能定量进行。有时显色剂用量太多， 反而对测定不利。
例如用SCN-作显色剂测定Mo5+时，要求生成 Mo(SCN)5的红色配合物，SCN-浓度过高时，则生成 Mo(SCN)6-的浅红色配合物，致使其吸光度值降低。若 SCN-浓度过低，则生成Mo(SCN)32+的浅红色配合物， 也使吸光度降低。这说明必须严格控制显色剂的用量， 以得到准确的测定结果。
10-5% 2.准确度高：能够满足微量组分的测定要求 3.相对误差小：2～5％ （1～2％） 4.操作简便快速 5.应用广泛
3
二.物质对光的选择性吸收
1.光的基本性质-电磁波的波粒二象性
E = h c = h n
真空中: E h c
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越
长(频率越低)，光量子的能量越低。
重量法： m(Fe2O3)≈0.14mg, 称不准 容量法： V(K2Cr2O7)≈0.02mL, 测不准 光度法 ： 结果0.048%～0.052%, 满足要求
2
§14-1光吸收的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
一.光度法特点 1.灵敏度高：测定下限可达～10－6mol/L,～