一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件

第十章吸光光度法

吸光光度法（AbsorptionPhotometry）是一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法。包括可見吸光光度法、紫外-可見吸光光度法和紅外光譜法等。吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特點：

(一)靈敏度高吸光光度法測定物質的濃度下限(最低濃度)一般可達1-10-3%的微量組分。對固體試樣一般可測到10-4%。如果對被測組分事先加以富集，靈敏度還可以提高1-2個數量級。第十章吸光光度法

(二)準確度較高一般吸光光度法的相對誤差為2-5%，其準確度雖不如滴定分析法及重量法，但對微量成分來說，還是比較滿意的，因為在這種情況下，滴定分析法和重量法也不夠準確了，甚至無法進行測定。

(三)操作簡便，測定速度快

(四)應用廣泛幾乎所有的無機離子和有機化合物都可直接或間接地用吸光光度法進行測定。(二)準確度較高一般吸光光度法的第一節(jié)物質對光的選擇性吸收一、光的基本性質光是電磁波。其波長、頻率與速度之間的關系為：E=hν=hc/λh為普朗克常數，其值為6.63×10-34J·s二、物質對光的選擇性吸收如果我們把具有不同顏色的各種物體放置在黑暗處，則什么顏色也看不到?？梢娢镔|呈現的顏色與光有著密切的關系，一種物質呈現何種顏色，是與光的組成和物質本身的結構有關的。第一節(jié)物質對光的選擇性吸收（一）

物質對光產生選擇性吸收和原因（二）

物質的顏色與吸收光的關系從光本身來說、有些波長的光線，作用于眼睛引起了顏色的感覺，我們把人眼所能看見有顏色的光叫做可見光，其波長范圍大約在400-760nm之間。實驗證明：白光(日光、白熾電燈光、日光燈光等)是由各種不同顏色的光按一定的強度比例混合而成的。如果讓一束白光通過三棱鏡，就分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光，這種現象稱為光的色散。每種顏色的光具有一定的波長范圍。我們把白光叫做復合光；把只具有一種顏色的光，叫做單色光。（一）

物質對光產生選擇性吸收和原因

實驗還證明，不僅七種單色光可以混合成白光，如果把適當顏色的兩種單色光按一定的強度比例混合，也可以成為白光。這兩種單色光就叫做互補色。如綠光和紫光互補，藍光和黃光互補，等等。對固體物質來說，當白光照射到物質上時，物質對于不同波長的光線吸收、透過、反射、折射的程度不同而使物質呈現出不同的顏色。如果物質對各種波長的光完全吸收，則呈現黑色；如果完全反射，則呈現白色；如果對各種波長的光吸收程度差不多，則呈現灰色；如果物質選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種物質的顏色就由它所反射或透過光的顏色來決定。實驗還證明，不僅七種單色光可以混合成白光，如果把

對溶液來說，溶液呈現不同的顏色，是由于溶液中的質點(分子或離子)選擇性的吸收某種顏色的光所引起的。如果各種顏色的光透過程度相同，這種物質就是無色透明的。如果只讓一部分波長的光透過，其他波長的光被吸收，則溶液就呈現出透過光的顏色，也就是溶液呈現的是與它吸收的光成互補色的顏色。例如硫酸銅溶液因吸收了白光中的黃色光而呈藍色；高錳酸鉀溶液因吸收了白光中的綠色光而呈現紫色。其實，任何一種溶液．對不同波長的光的吸收程度是不相等的。如果將某種波長的單色光依次通過一定濃度的某一溶液，測量該溶液對各種單色光的吸收程度，以波長為縱坐標，以吸光度為縱坐標可以得到一條曲線，叫做吸收光譜曲線或光吸收曲線。它清楚地描述了溶液對不同波長的光的吸收情況。對溶液來說，溶液呈現不同的顏色，是由于溶液中的質（三）吸收曲線以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，即可得到一條吸光度隨波長變化的曲線，稱之為吸收曲線或吸收光譜。圖10—2是四個不同濃度的KMnO4溶液的光吸收曲線。從圖10—2可以看出，在可見光范圍內，KMnO4溶液對波長525nm附近的綠色光有最大吸收，而對紫色和紅色光則吸收很少。光吸收程度最大處的波長，稱為最大吸收波長，常用λ最大或λmax表示，任何可見光區(qū)內、溶液的顏色主要是由這個數值決定的。在正常情況下，選用不同濃度的某種溶液，最大吸收波長也是固定不變的，說明光的吸收與溶液中物質的結構有關。

（三）吸收曲線

圖10-2KMnO4溶液的吸收曲線(cKMnO4:a<b<c<d)

圖10-2KMnO4溶液的吸收曲線第二節(jié)光吸收的基本定律一、朗伯-比耳定律（一）朗伯-比耳定律的推導朗伯(Lambert)和比耳(beer)分別于1760年和1852年研究了光的吸收與有色溶液按層的厚度及溶液濃度的定量關系，奠定了分光光度分析法的理論基礎。當一束平行單色光照射到任何均勻、非散射的介質（固體、液體或氣體），例如溶液時，光的一部分被介質吸收，一部分透過溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的強度為I0，吸收光的強度為Ia，透過光的強度為It,反射光的強度為Ir則它們之間的關系為

I0＝Ir+Ia+It

第二節(jié)光吸收的基本定律

在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相同質且的光學玻璃制成的，反射光的強度基本上是不變的(一般約為入射光強度的4％)其影響可以互相抵消，于是可以簡化為

I0＝It+Ia

純水對于可見光的吸收極微，故有色液對光的吸收完全是由溶液中的有色質點造成的。當入射光的強度I0一定時，如果Ia越大，It就越小，即透過光的強度越小，表明有色溶液對光的吸收程度就越大。

實踐證明，有色溶液對光的吸收程度，與該溶液的濃度、液層的厚度以及入射光的強度等因素有關。如果保持入射光的強度不變，則光吸收程度與溶液的濃度和液層的厚度有關。在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相同質且1.朗伯定律

-dI=k1IdblogI0/I=K1b2.比耳定律

-dI=k2IdclogI0/I=K2c3.朗伯-比耳定律如果同時考慮溶液的濃度和液層的厚度都變化，都影響物質對光的吸收，則上述兩個定律可合并為朗伯-比耳定律，即得到：logI0/I=Kbc令：A=logI0/I則：A=KbC

此式為光吸收定律的數學表達式。式中A稱為吸光度，K是比例常數，與入射光的波長、物質的性質和溶液的溫度等因素有關。

I/I0稱為透光率，用T表示。它與A的關系為：

A=lg1/T

1.朗伯定律

（二）吸收系數和桑德爾靈敏度

1.吸收系數

(1)吸收系數a

當c的單位為g/L，b的單位為cm時,K用a表示，稱為吸收系數，其單位為L/g·cm，這時朗伯-比耳定律變?yōu)椋篈＝abc(2)摩爾吸收系數κ

當式中濃度c的單位為mol/L，液層厚度的單位為cm時，則用另一符號κ表示，稱為摩爾吸收系數，它表示物質的濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時，溶液的吸光度。其單位為L/mol·cm。這時朗伯-比耳定律就變?yōu)?

（二）吸收系數和桑德爾靈敏度

A＝κbc

在分光光度分析實踐中,我們不能直接取1mol/L這樣高濃度的有色溶液來測定摩爾吸光系數值，而是在適宜的低濃度時測定吸光度，然后通過計算求得κ值。2.桑德爾靈敏度吸光光度法的靈敏度除用摩爾吸收系數κ表示外，還常用桑德爾靈敏度S表示。定義：當光度儀器的檢測極限為A=0.001時，單位截面積光程內所能檢出的吸光物質的最低質量（μg·cm-2）。

A＝由桑德爾靈敏度S的定義可得到：

A=0.001=κbc由桑德爾靈敏度S的定義可得到：

即：S=M/κ

可見，某物質的摩爾吸光系數k越大，其桑德爾靈敏度S越小，即該測定方法的靈敏度越高。3.標準曲線的繪制及應用配制一系列已知濃度的標準溶液，在一定條件下進行測定。然后以吸光度為縱坐標，以濃度為橫坐標作圖，得到一條標準曲線，也稱做工作曲線。曲線的斜率為κb，由此可得到摩爾吸收系數κ；也可根據未知液的Ax,在標準曲線上查出未知液的濃度cx。即：S=二、引起偏離朗伯-比耳定律的原因(一)物理因素1.單色光不純所引起的偏離嚴格地講，朗伯-比耳定律只對一定波長的單色光才成立。但在實際工作中，目前用各種方法得到的入射光并非純的單色光，而是具有一定波長范圍的單色光。那么，在這種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關系，因而導致了對朗伯—比耳定律的偏離。2.非平行入射光引起的偏離非平行入射光將導致光束的平均光程b’大于吸收池的厚度b，實際測得的吸光度將大于理論值。二、引起偏離朗伯-比耳定律的原因3．介質不均勻性引起的偏離朗伯-比耳定律是建立在均勻、非散射基礎上的一般規(guī)律、如果介質不均勻，呈膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)存在，則入射光除了被吸收之外、還會有反射、散射作用。在這種情況下，物質的吸光度比實際的吸光度大得多，必然要導致對朗伯-比耳定律的偏離。

3．介質不均勻性引起的偏離

（二）化學因素1．溶液濃度過高引起的偏離朗伯-比耳定律是建立在吸光質點之間沒有相互作用的前提下。但當溶液濃度較高時，吸光物質的分子或離子間的平均距離減小，從而改變物質對光的吸收能力，即改變物質的摩爾吸收系數。濃度增加，相互作用增強，導致在高濃度范圍內摩爾吸收系數不恒定而使吸光度與濃度之間的線性關系被破壞。2.化學變化所引起的偏離溶液中吸光物質常因解離、締合、形成新的化合物或在光照射下發(fā)生互變異構等，從而破壞了平衡濃度與分析濃度之間的正比關系，也就破壞了吸光度A與分析濃度之間的線性關系。產生對朗伯-比耳定律的偏離。（二）化學因素第三節(jié)吸光光度法的儀器一、基本部件一般由光源、單色器（分光系統(tǒng)）、吸收池、檢測系統(tǒng)和信號顯示系統(tǒng)等五部分組成。（一）光源常用的光源為6-12伏低壓鎢絲燈，電源由溫器供給，為了保持光源強度的穩(wěn)定，以獲得準確的測定果，電壓必須穩(wěn)定。（二）單色器（分光系統(tǒng)）單色器的作用從光源發(fā)出的復合光中分出所需要的單色光。單色器通常由由入射狹縫、準直鏡、色散元件、聚焦鏡和出射縫組成。

第三節(jié)吸光光度法的儀器

（三）吸收池（比色皿）比色皿是用透明無色的光學玻璃制作的。大多數比色皿為長方形，也有圓柱形的。一般厚度為0.5、1、2和3厘米。（四）檢測系統(tǒng)(又叫光電轉化器)

在光度計中，常用的是硒光電池。曬光電池和眼睛相似，對于各種不同波長的光線，靈敏度是不同的。對于波長為500-600nm的光線最靈敏。而對紫外線，紅外線則不能應用。光電管和光電倍增管用于較精密的分光光度計中。具有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點。（三）吸收池（比色皿）（五）信號顯示系統(tǒng)早期使用的是檢流計、微安表、電位計、數字電壓表、自動記錄儀等?，F代的分光光度計廣泛采用數字電壓表、函數記錄儀、示波器及數據處理臺等。測量光電流的檢流計常用懸鏡式檢流計(也稱作直流復射式檢流計)，其靈敏度可達10-9安培／格。為了保護檢統(tǒng)計，使用中要防止震動或大電流通過。檢流計標尺上有兩種刻度，等刻度的是表示百分透光率(T％)，對數刻度表示吸光度(A)。根據透光率T，如果把入射光強度IO當作IO光強單位，透過光強度當作100光強單位中的一部分，這一數值為百分透光度，亦稱為百分透光率。（五）信號顯示系統(tǒng)

二、吸光度的測量原理分光光度計實際上測得的是光電流或電壓，通過轉換器將測得的電流或電壓轉換為對應的吸光度A。測定時，只要將待測物質推入光路，即可直接讀出吸光度值。測定步驟：

1．調節(jié)檢測器零點，即儀器的機械零點。

2．應用不含待測組分的參比溶液調節(jié)吸光零點。

3.待測組分吸光度的測定。二、吸光度的測量原理三、分光光度計的類型可見分光光度計、紫外-可見分光光度計和紅外分光光度計。

(一)單光束分光光度計

721、722、751型。

751型分光光度計是一種波長范圍較寬(200-1000nm)、精密度較高的分光光度計。由光源(鎢絲燈或氫燈)發(fā)出的光線由反射鏡反射，使光線經狹縫的下半部，經準光鏡進入單色器棱鏡色散底，由準光鏡將光聚焦于狹縫上半部而射出，經液槽照射于光電管上。由此可見，儀器用同一狹縫作入光和出光狹縫，它們始終具有相同的寬度。

三、分光光度計的類型

棱鏡和透鏡均由石英材料作成，反光鏡和準光鏡表面鍍鋁。所以全部系統(tǒng)保證紫外光譜通過。波長200-320nm范圍用氫燈作光源，波長320-1000nm范圍用鎢絲燈作光源波長200-625nm用藍敏光電管(GD-5)測量進射光強度，波長625-1000nm用紅放光電管(GD-6)測量透射光強度。吸光度和透光度刻在讀數電位差計轉盤上，而電流計起示零作用。

(二)雙光束分光光度計棱鏡和透鏡均由石英材料作成，反光鏡和準光鏡表第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇一、顯色反應及其條件的選擇（一）顯色反應和顯色劑

1.顯色反應在分光光度分析中，將試樣中被測組分轉變成有色化合物的反應叫顯色反應。顯色反應可分兩大類，即絡合反應和氧化還原反應，而絡合反應是最主要的顯色反應。與被測組分化合成有色物質的試劑稱為顯色劑。同一組分常可與若干種顯色劑反應，生成若干有色化合物，其原理和靈敏度亦有差別。一種被測組分究競應該用哪種顯色反應，可根據所需標準加以選擇。第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇選擇顯色反應的一般標準:(1)選擇性要好。一種顯色劑最好只與一種被測組分起顯色反應，這樣干擾就少?；蛘吒蓴_離子容易被消除、或者顯色劑與被測組分和干擾離子生成的有色化合物的吸收峰相隔較遠。

(2)靈敏度要高。由于吸光光度法一般是測定微量組分的，靈敏度高的顯色反應有利于微量組分酌測定。靈敏度的高低可從摩爾吸光系數值的大小來判斷，κ值大靈敏度高，否則靈敏度低。但應注意，靈敏度高的顯色反應，并不一定選擇性就好，對于高含量的組分不一定要選用靈敏度高的顯色反應。(3)對比度要大。即如果顯色劑有顏色，則有色化合物與顯色劑的最大吸收波長的差別要大，一般要求在60nm以上。選擇顯色反應的一般標準:(4)有色化合物的組成要恒定,化學性質要穩(wěn)定。有色化合物的組成若不確定，測定的再現性就較差。有色化合物若易受空氣的氧化、日光的照射而分解，就會引入測量誤差。

(5)顯色反應的條件要易于控制。如果條件要求過于嚴格，難以控制，測定結果的再現性就差。(4)有色化合物的組成要恒定,化學性質要穩(wěn)定。有色化合物的2.顯色劑(1)無機顯色劑許多無機試劑能與金屬離子起顯色反應，如Cu2+與氨水形成深藍色的絡離子Cu(NH4)42+，SCN-與Fe3+形成紅色的絡合物Fe(SCN)2+或Fe(SCN)63-等。但是多數無機顯色劑的靈敏度和選擇性都不高，其中性能較好，目前還有實用價值的有硫氰酸鹽、鉬酸銨、氨水和過氧化氫等。(2)有機顯色劑許多有機試劑，在一定條件下，能與金屬離子生成有色的金屬螯合物(具有環(huán)狀結構的絡合物)。

2.顯色劑

將金屬螯合物應用于光度分析中的優(yōu)點是：

1．大部分金屬螯合物都呈現鮮明的顏色，摩爾吸光系數大于104，因而測定的靈敏度很高；

2．金屬螯合物都很穩(wěn)定，一般離解常數都很小，而且能抗輻射；

3．專用性強，絕大多數有機整合劑，在一定條件下，只與少數或其一種金屬離子絡合，而且同一種有機螯合劑與不同的金屬離子絡合時，生成具有特征顏色的螯合物將金屬螯合物應用于光度分析中的優(yōu)點是：4．雖然大部分金屬螯合物難溶于水，但可被萃取到有機溶劑中，大大發(fā)展了萃取光度法。

5．在顯色分子中，金屬所占的比率很低，提高了測定的靈敏度。因此，有機顯色劑是光度分析中應用最多最廣的顯色劑，尋找高選擇性、高靈敏度的有機顯色劑，是光度分析發(fā)展和研究的重要內容。4．雖然大部分金屬螯合物難溶于水，但可被萃

在有機化合物分子中，凡是包含有共軛雙鍵的基團如—N＝N—、—N＝O、—NO2、對醌基、＝C＝O(羰基)、＝C＝S(硫羰基)等，一般都具有顏色，原因是這些基團中的л電子被光激發(fā)時，只需要較小的能量，能吸收波長大于200nm的光，因此，稱這些基團為生色團；某些含有未共用電子對的基團如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一對未共用電子對)，羥基-OH(具有兩對末共用電子對)，以及鹵代基—F，—Cl，—Br，—I等，它們與生色基團上的不飽和鍵互相作用，引起永久性的電荷移動，從而減小了分子的活化能促使試劑對光的最大吸收“紅移”(向長波方向移動)，使試劑顏色加深，這些基團稱為助色團。在有機化合物分子中，凡是包含有共軛雙鍵的基團如—

含有生色基團的有機化合物常常能與許多全屬離子化合生成性質穩(wěn)定且具有特征顏色的化合物，且靈敏度和選擇性都很高，這就為用光度法測定這些離子提供了很好的條件。有機顯色劑的種類很多，下面僅將應用較廣泛的幾種介紹如下：

1.鄰二氮菲

2.雙硫腙

3.二甲酚橙

4.偶氮胂III5．鉻天青S含有生色基團的有機化合物常常能與許多全屬離子化合（二）顯色反應條件的選擇顯色反應能否完全滿足光度法的要求，除了與顯色劑的性質有主要關系外，控制好顯色反應的條件也是十分重要的，如果顯色條件不合適，將會影響分析結果的準確度。1.顯色劑的用量顯色就是將被測組分轉變成有色化合物，表示：

M+R=MR(被測組分)(顯色劑)(有色化合物)

反應在一定程度上是可逆的。為了減少反應的可逆性，根據同離子效應，加入過量的顯色劑是必要的，但也不能過量太多，否則會引起副反應，對測定反而不利。（二）顯色反應條件的選擇2.溶液的酸度溶液酸度對顯色反應的影響很大，這是由于溶液的酸度直接影響著金屬離子和顯色劑的存在形式以及有色絡合物的組成和穩(wěn)定性。因此，控制溶液適宜的酸度，是保證光度分析獲得良好結果的重要條件之一。

(1)酸度對被測物質存在狀態(tài)的影響大部分高價金屬離子都容易水解，當溶液的酸度降低時，會產生一系列羥基絡離子或多核羥基絡離子。高價金屬離子的水解象多元弱酸的電離一樣，是分級進行的。隨著水解的進行，同時還發(fā)生各種類型的聚合反應。聚合度隨著時間增大，而最終將導致沉淀的生成。顯然，金屬離子的水解，對于顯色反應的進行是不利的，故溶液的酸度不能太低。2.溶液的酸度(2)酸度對顯色劑濃度和顏色的影響光度分析中所用的大部分顯色劑都是有機弱酸。顯色反應進行時，首先是有機弱酸發(fā)生離解，其次才是絡陰離子與金屬離子絡合。

M+HR＝MR+H+

從反應式可以看出，溶液的酸度影響著顯色劑的離解,并影響著顯色反應的完全程度。當然，溶液酸度對顯色劑離解程度影響的大小，也與顯色劑的離解常數有關，Ka大時，允許的酸度可大；Ka很小時，允許的酸度就要小些。

(2)酸度對顯色劑濃度和顏色的影響

許多顯色劑本身就是酸堿指示劑，當溶液酸度改變時，顯色劑本身就有顏色變化。如果顯色劑在某一酸度時，絡合反應和指示劑反應同時發(fā)生，兩種顏色同時存在，就無法進行光度測定。例如、二甲酚橙在溶液的pH＞6.3時呈紅色，在pH＜6.3時呈檸檬黃色，在pH＝6.3時，呈中間色，故pH＝6.3時,是它的變色點。而二甲酚橙與金屬離子的絡合物卻呈現紅色。因此，二甲酚橙只有在pH＜6的酸性溶液中可作為金屬離子的顯色劑。如果在pH＞6的酸度下進行光度測定，就會引入很大誤差。許多顯色劑本身就是酸堿指示劑，當溶液酸度改變時，(3)對絡合物組成和顏色的影響對于某些逐級形成絡合物的顯色反應、在不同的酸度時，生成不同絡合比的絡合物。例如鐵與水楊酸的絡合反應，當

pH＜4[Fe3+(C7H4O3)2-]+

紫色

4＜pH＜9[Fe3+(C7H4O3)22-]-

紅色

pH＞9[Fe3+(C7H4O3)32-]3-

黃色在這種情況下，必須控制合適的酸度，才可獲得好的分析結果。(3)對絡合物組成和顏色的影響3.時間和溫度顯色反應的速度有快有慢。顯色反應速度，幾乎是瞬間即可完成，顯色很快達到穩(wěn)定狀態(tài)，并且能保持較長時間。大多數顯色反應速度較慢，需要一定時間，溶液的顏色才能達到穩(wěn)定程度。有些有色化合物放置一段時間后，由于空氣的氧化，試劑的分解或揮發(fā)，光的照射等原因，使顏色減退。適宜的顯色時間和有色溶液穩(wěn)定程度，也必須通過實驗來確定。實驗方法是配制一份顯色溶液，從加入顯色劑計算時間、每隔幾分鐘測定一次吸光度，繪制A-t曲線，根據曲線來確定適宜的時間。3.時間和溫度

不同的顯色反應需要不同的溫度，一般顯色反應可在室溫下完成。但是有些顯色反應需要加熱至一定的溫度才能完成；也有些有色絡合物在較高溫度下容易分解。因此，應根據不同的情況選擇適當的溫度進行顯色。溫度對光的吸收及顏色的深淺也有一定的影響，故標樣和試樣的顯色溫度應保持一樣。合適顯色溫度也必須通過實驗確定,做A-C曲線即可求出。

4.有機溶劑和表面活性劑溶劑對顯色反應的影響表現在下列幾方面。不同的顯色反應需要不同的溫度，一般顯色反應可在室（1）溶劑影響絡合物的離解度許多有色化合物在水中的離解度大，而在有機溶劑中的離解度小，如在Fe(SCN)3溶液中加入可與水混溶的有機試劑(如丙酮)，由于降低了Fe(SCN)3的離解度而使顏色加深提高了測定的靈酸度。（2）溶劑改變絡合物顏色的原因可能是各種溶劑分子的極性不同、介電常數不同，從而影響到絡合物的穩(wěn)定性，改變了絡合物分子內部的狀態(tài)或者形成不同的溶劑化物的結果。（3）溶劑影響顯色反應的速度例如，當用氯代磺酚S測定Nb時，在水溶液中顯色需幾小時，如果加入丙酮后,僅需30分鐘。表面活性劑的加入可以提高顯色反應的靈敏度，增加有色化合物的穩(wěn)定性。其作用原理一方面是膠束增溶，另一方面是可形成含有表面活性劑的多元絡合物。（1）溶劑影響絡合物的離解度許多有色化合物在水中的離5.共存離子的干擾及消除共存離子存在時對光度測定的影響有以下幾種類型：

(1)與試劑生成有色絡合物。如用硅鉬藍光度法測定鋼中硅時，磷也能與鉬酸銨生成絡合物，同時被還原為鉬藍，使結果偏高。

(2)干擾離子本身有顏色。如Co2+(紅色)、Cr3+(綠色)、Cu2+(藍色)。

(3)與試劑結合成無色絡合物消耗大量試劑而使被測離子絡合不完全。如用水揚酸測Fe3+時，Al3+、Cu2+等有影響。

(4)與被測離子結合成離解度小的另一化合物。如由于F-的存在，能與Fe3+以FeF63-形式存在，Fe(SCN)3本不會生成，因而無法進行測定。5.共存離子的干擾及消除

消除干擾的方法主要有以下三種：（1）控制酸度控制顯色溶液的酸度，是消除干擾的簡便而重要的方法。許多顯色劑是有機弱酸，控制溶液的酸度，就可以控制顯色劑R的濃度，這樣就可以使某種金屬離子顯色，使另外一些金屬離子不能生成有色絡合物。當溶液的情況比較復雜，或各種常數值不知道隊則溶液最適合的pH值須通過實驗方法來確定。消除干擾的方法主要有以下三種：（2）加入掩蔽劑在顯色溶液里加一種能與干擾離子反應生成無色絡合物的試劑，也是消除干擾的有效而常用的方法。例如用硫氰酸鹽作顯色劑測定Co2+,Fe3+有干優(yōu)可加入氟化物，使Fe3+與F-結合生成無色而穩(wěn)定的FeF63-，就可以消除干擾。在另外的情況下，也可通過氧化—還原反應，改變干擾離子的價態(tài)以消除于擾。（3）采用萃取光度法用適當的有機溶劑萃取有色組分,如用丁二酮肟測定鈀時,鈀與丁二酮肟所形成的內絡鹽,可被氯仿從酸性溶液中選擇性地萃取。許多干擾離子則不被萃取。（2）加入掩蔽劑（4）在不同波長下測定兩種顯色配合物的吸光度,對它們進行同時測定。（5）尋找新的顯色反應如將二元配合物改變?yōu)槿浜衔?。?）分離干擾離子在沒有適當掩蔽劑時，干擾離于可用電解法，淀法或離子交換法等分離除去。此外，還可以通過選擇適當的測量條件，消除干擾離子的影響。（4）在不同波長下測定兩種顯色配合物的吸光度,對它們進行同時二、吸光光度法的測量誤差及測量條件的選擇光度分析法的誤差來源有兩方面，一方面是各種化學因素所引入的誤差，另一方面是儀器精度不夠，測量不準所引入的誤差。（一）儀器測量誤差任何光度計都有一定的測量誤差。儀器測量誤差主要是指光源的發(fā)光強度不穩(wěn)定，光電效應的非線性，電位計的非線性、雜散光的影響、濾光片或單色器的質量差(譜帶過寬)，比色皿的透光率不一致，透光率與吸光度的標尺不準等因素。對給定的光度計來說，透光率或吸光度的讀數的準確度是儀器精度的主要指標之一，也是衡量測定結果準確度的重要因素。

二、吸光光度法的測量誤差及測量條件的選擇

光度計主要儀器測量誤差是表頭透射比的讀數誤差。光度計的讀數標尺上透射比T的刻度是均勻的，故透射比的讀數誤差ΔT（絕對誤差）與T本身的大小無關，對于一臺給定儀器它基本上是常數，一般大0.002-0.01之間，僅與儀器身身的精度有關。光度計主要儀器測量誤差是表頭透射比的讀數誤差（二）測量條件的選擇選擇適當的測量條件，是獲得準確測定結果的重要途徑。擇適合的測量條件，可從下列幾個方面考慮。

1.測量波長的選擇由于有色物質對光有選擇性吸收，為了使測定結果有較高的靈鍍度和準確度，必須選擇溶液最大吸收波長的入射光。如果有干擾時，則選用靈敏度較低但能避兔干擾的入射光，就能獲得滿意的測定結果。（二）測量條件的選擇2.吸光度范圍的控制吸光度在0.15-0.80時，測量的準確度較高。為此可以從下列幾方面想辦法：（1）計算而且控制試樣的稱出量，含量高時，少取樣，或稀釋試液；含量低時，可多取樣，或萃取富集。（2）如果溶液已顯色，則可通過改變比色皿的厚度來調節(jié)吸光度大小。2.吸光度范圍的控制3.參比溶液的選擇參比溶液是用來調節(jié)儀器工作零點的，若參比溶液選得不適當，則對測量讀數準確度的影響較大。選擇的辦法是：（1）當試液、試劑、顯色劑均無色時，可用蒸餾水作參比液。（2）試劑和顯色劑均無色時，而樣品溶液中其他離子有色時，應采用不加顯色劑的樣品溶液作參比液。（3）試劑和顯色劑均有顏色時，可將一份試液加入適當掩蔽劑，將被測組分掩蔽起來，使之不再與顯色劑作用，然后把顯色劑、試劑均按操作手續(xù)加入，以此做參比溶液，這樣可以消除一些共存組分的干擾。3.參比溶液的選擇

此外，對于比色皿的厚度、透光率、儀器波長，讀數刻度等應進行校正，對比色皿放置位置、光電池的靈敏度等也應注意檢查。第五節(jié)吸光光度法的應用

吸光光度法除了廣泛地用于測定微量成分外，也能用于常量組分及多組分的測定。同時，還可以用于研究化學平衡、絡合物組成的測定等。下面簡要地介紹有關這些方面的應用。一、定量分析（一）單組分的測定此外，對于比色皿的厚度、透光率、儀器波長，讀數刻1.一般方法

A-c標準曲線法2.示差法當被測組分含量高時，常常偏離朗伯-比耳定律。即使不偏離，由于吸光度太大，也超出了準確讀數的范圍，就是把分析誤差控制在5%以下，對高含量成分也是不符合要求的。如果采用示差法，就能克服這一缺點，也能使測定誤差降到±0.5％以下。示差法與普通光度法的主要區(qū)別在于它采用的參比溶液不同，它不是以c=0的試劑空白作參比，而是以一個濃度比試液cx稍小的標準溶液cs作參比，然后再測定試液的吸光度。1.一般方法As=-lgTs=κbcsAx=-lgTx=κbcx

實際測得吸光度Af為

Af=Ax-As=κb(cx-cs)=κbΔccx=cs+Δc

示差法相對普通光度法提高測量準確度的原因是擴展了讀數標尺。從儀器構造上講，示差光度法需要一個發(fā)射強度較大的光源，才能將高濃度參比溶液的吸光度調至零，因此必須采用專門設計的示差分光光度計。As=-lgTs=κbcsAx=-lg

(二)多組分的同時測定同時測定一種試樣中的多種組分的基礎是吸光度具有加合性，即總吸光度為各個組分吸光度的總和。(二)多組分的同時測定二、絡合物組成和酸堿離解常數的測定（一）絡合物組成的測定

1.摩爾比法應用分光光度法可以測定絡合物的組成(絡合比)和穩(wěn)定常數。這里簡要介紹一下用摩爾比法測定絡合物的絡合比。設絡合反應為M+nR＝MRn

通常是固定金屬離子M的濃度，逐漸增加絡合劑的濃度。配位體為R，顯然，R應是無色的或在選定的波長范圍內無顯著吸收。然后稀釋至同一體積，得到[R]／[M]為1，2，3……的一系列溶液，配制相應的試劑空白，在一定波長下，測定其吸光度，繪制曲線，用作圖法求得絡合比。

二、絡合物組成和酸堿離解常數的測定

曲線前部分表示，絡合劑R濃度不斷增加，生成的絡合物不斷增多，吸光度逐漸增大。當金屬離子M全部形成絡合物后，絡合劑R的濃度再增加，吸光度達到最大值而不再變化。曲線峰部分轉折不明銳、是由于絡合物有微小離解造成的。曲線峰兩線，交于D點，由D點向橫軸作垂線，交于橫軸的一點，這點的比值就是絡合物的配合化。曲線前部分表示，絡合劑R濃度不斷增加，生成的絡合物2.等摩爾連續(xù)變化法此法是保持溶液中cM+cR為常數，連續(xù)改變cR/cM配制出一系列溶液。分別測量系列溶液的吸光度A，以A對cM/(cM+cM)作圖，曲線折點對應的cR/cM值就等于絡合比n。等摩爾連續(xù)變化法實用于絡合比低、穩(wěn)定性較高的絡合物組成的測定。此外還可以測定絡合物的不穩(wěn)定常數。2.等摩爾連續(xù)變化法（二）酸堿離解常數的測定酸和堿的離解常數可用分光光度法測定，離解常數依賴于溶液的pH值。設有一元弱酸HB，按下式離解：

HB=H++B-Ka=[B-][H+]/[HB]配制三種分析濃度c=[HB]+[B-]相等而pH不同的溶液。第一種溶液的pH在pKa附近，此時溶液中HB與B-共存，用1cm的吸收池在某一定的波長下，測量其吸光度：（二）酸堿離解常數的測定第二種溶液是pH比pKa低兩個以上單位的酸性溶液，此時弱酸幾乎全部以HB型體存在，在上述波長下測得吸光度第三種溶液是pH比pKa高兩個以上單位的堿性溶液，此時弱酸幾乎全部以B-型體存在，在上述波長下測得吸光度第二種溶液是pH比pKa低兩個以上單位的酸性溶液，此時弱酸幾將上各式整理得：上式即為用分度法測定一元弱酸解離常數的基本公式。三、雙波長分光光度法（略）將上各式整理得：一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方課件76可編輯感謝下載76可編輯感謝下載第十章吸光光度法

吸光光度法（AbsorptionPhotometry）是一種基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法。包括可見吸光光度法、紫外-可見吸光光度法和紅外光譜法等。吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特點：

(一)靈敏度高吸光光度法測定物質的濃度下限(最低濃度)一般可達1-10-3%的微量組分。對固體試樣一般可測到10-4%。如果對被測組分事先加以富集，靈敏度還可以提高1-2個數量級。第十章吸光光度法

(二)準確度較高一般吸光光度法的相對誤差為2-5%，其準確度雖不如滴定分析法及重量法，但對微量成分來說，還是比較滿意的，因為在這種情況下，滴定分析法和重量法也不夠準確了，甚至無法進行測定。

(三)操作簡便，測定速度快

(四)應用廣泛幾乎所有的無機離子和有機化合物都可直接或間接地用吸光光度法進行測定。(二)準確度較高一般吸光光度法的第一節(jié)物質對光的選擇性吸收一、光的基本性質光是電磁波。其波長、頻率與速度之間的關系為：E=hν=hc/λh為普朗克常數，其值為6.63×10-34J·s二、物質對光的選擇性吸收如果我們把具有不同顏色的各種物體放置在黑暗處，則什么顏色也看不到?？梢娢镔|呈現的顏色與光有著密切的關系，一種物質呈現何種顏色，是與光的組成和物質本身的結構有關的。第一節(jié)物質對光的選擇性吸收（一）

物質對光產生選擇性吸收和原因（二）

物質的顏色與吸收光的關系從光本身來說、有些波長的光線，作用于眼睛引起了顏色的感覺，我們把人眼所能看見有顏色的光叫做可見光，其波長范圍大約在400-760nm之間。實驗證明：白光(日光、白熾電燈光、日光燈光等)是由各種不同顏色的光按一定的強度比例混合而成的。如果讓一束白光通過三棱鏡，就分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光，這種現象稱為光的色散。每種顏色的光具有一定的波長范圍。我們把白光叫做復合光；把只具有一種顏色的光，叫做單色光。（一）

物質對光產生選擇性吸收和原因

實驗還證明，不僅七種單色光可以混合成白光，如果把適當顏色的兩種單色光按一定的強度比例混合，也可以成為白光。這兩種單色光就叫做互補色。如綠光和紫光互補，藍光和黃光互補，等等。對固體物質來說，當白光照射到物質上時，物質對于不同波長的光線吸收、透過、反射、折射的程度不同而使物質呈現出不同的顏色。如果物質對各種波長的光完全吸收，則呈現黑色；如果完全反射，則呈現白色；如果對各種波長的光吸收程度差不多，則呈現灰色；如果物質選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種物質的顏色就由它所反射或透過光的顏色來決定。實驗還證明，不僅七種單色光可以混合成白光，如果把

對溶液來說，溶液呈現不同的顏色，是由于溶液中的質點(分子或離子)選擇性的吸收某種顏色的光所引起的。如果各種顏色的光透過程度相同，這種物質就是無色透明的。如果只讓一部分波長的光透過，其他波長的光被吸收，則溶液就呈現出透過光的顏色，也就是溶液呈現的是與它吸收的光成互補色的顏色。例如硫酸銅溶液因吸收了白光中的黃色光而呈藍色；高錳酸鉀溶液因吸收了白光中的綠色光而呈現紫色。其實，任何一種溶液．對不同波長的光的吸收程度是不相等的。如果將某種波長的單色光依次通過一定濃度的某一溶液，測量該溶液對各種單色光的吸收程度，以波長為縱坐標，以吸光度為縱坐標可以得到一條曲線，叫做吸收光譜曲線或光吸收曲線。它清楚地描述了溶液對不同波長的光的吸收情況。對溶液來說，溶液呈現不同的顏色，是由于溶液中的質（三）吸收曲線以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，即可得到一條吸光度隨波長變化的曲線，稱之為吸收曲線或吸收光譜。圖10—2是四個不同濃度的KMnO4溶液的光吸收曲線。從圖10—2可以看出，在可見光范圍內，KMnO4溶液對波長525nm附近的綠色光有最大吸收，而對紫色和紅色光則吸收很少。光吸收程度最大處的波長，稱為最大吸收波長，常用λ最大或λmax表示，任何可見光區(qū)內、溶液的顏色主要是由這個數值決定的。在正常情況下，選用不同濃度的某種溶液，最大吸收波長也是固定不變的，說明光的吸收與溶液中物質的結構有關。

（三）吸收曲線

圖10-2KMnO4溶液的吸收曲線(cKMnO4:a<b<c<d)

圖10-2KMnO4溶液的吸收曲線第二節(jié)光吸收的基本定律一、朗伯-比耳定律（一）朗伯-比耳定律的推導朗伯(Lambert)和比耳(beer)分別于1760年和1852年研究了光的吸收與有色溶液按層的厚度及溶液濃度的定量關系，奠定了分光光度分析法的理論基礎。當一束平行單色光照射到任何均勻、非散射的介質（固體、液體或氣體），例如溶液時，光的一部分被介質吸收，一部分透過溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的強度為I0，吸收光的強度為Ia，透過光的強度為It,反射光的強度為Ir則它們之間的關系為

I0＝Ir+Ia+It

第二節(jié)光吸收的基本定律

在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相同質且的光學玻璃制成的，反射光的強度基本上是不變的(一般約為入射光強度的4％)其影響可以互相抵消，于是可以簡化為

I0＝It+Ia

純水對于可見光的吸收極微，故有色液對光的吸收完全是由溶液中的有色質點造成的。當入射光的強度I0一定時，如果Ia越大，It就越小，即透過光的強度越小，表明有色溶液對光的吸收程度就越大。

實踐證明，有色溶液對光的吸收程度，與該溶液的濃度、液層的厚度以及入射光的強度等因素有關。如果保持入射光的強度不變，則光吸收程度與溶液的濃度和液層的厚度有關。在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相同質且1.朗伯定律

-dI=k1IdblogI0/I=K1b2.比耳定律

-dI=k2IdclogI0/I=K2c3.朗伯-比耳定律如果同時考慮溶液的濃度和液層的厚度都變化，都影響物質對光的吸收，則上述兩個定律可合并為朗伯-比耳定律，即得到：logI0/I=Kbc令：A=logI0/I則：A=KbC

此式為光吸收定律的數學表達式。式中A稱為吸光度，K是比例常數，與入射光的波長、物質的性質和溶液的溫度等因素有關。

I/I0稱為透光率，用T表示。它與A的關系為：

A=lg1/T

1.朗伯定律

（二）吸收系數和桑德爾靈敏度

1.吸收系數

(1)吸收系數a

當c的單位為g/L，b的單位為cm時,K用a表示，稱為吸收系數，其單位為L/g·cm，這時朗伯-比耳定律變?yōu)椋篈＝abc(2)摩爾吸收系數κ

當式中濃度c的單位為mol/L，液層厚度的單位為cm時，則用另一符號κ表示，稱為摩爾吸收系數，它表示物質的濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時，溶液的吸光度。其單位為L/mol·cm。這時朗伯-比耳定律就變?yōu)?

（二）吸收系數和桑德爾靈敏度

A＝κbc

在分光光度分析實踐中,我們不能直接取1mol/L這樣高濃度的有色溶液來測定摩爾吸光系數值，而是在適宜的低濃度時測定吸光度，然后通過計算求得κ值。2.桑德爾靈敏度吸光光度法的靈敏度除用摩爾吸收系數κ表示外，還常用桑德爾靈敏度S表示。定義：當光度儀器的檢測極限為A=0.001時，單位截面積光程內所能檢出的吸光物質的最低質量（μg·cm-2）。

A＝由桑德爾靈敏度S的定義可得到：

A=0.001=κbc由桑德爾靈敏度S的定義可得到：

即：S=M/κ

可見，某物質的摩爾吸光系數k越大，其桑德爾靈敏度S越小，即該測定方法的靈敏度越高。3.標準曲線的繪制及應用配制一系列已知濃度的標準溶液，在一定條件下進行測定。然后以吸光度為縱坐標，以濃度為橫坐標作圖，得到一條標準曲線，也稱做工作曲線。曲線的斜率為κb，由此可得到摩爾吸收系數κ；也可根據未知液的Ax,在標準曲線上查出未知液的濃度cx。即：S=二、引起偏離朗伯-比耳定律的原因(一)物理因素1.單色光不純所引起的偏離嚴格地講，朗伯-比耳定律只對一定波長的單色光才成立。但在實際工作中，目前用各種方法得到的入射光并非純的單色光，而是具有一定波長范圍的單色光。那么，在這種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關系，因而導致了對朗伯—比耳定律的偏離。2.非平行入射光引起的偏離非平行入射光將導致光束的平均光程b’大于吸收池的厚度b，實際測得的吸光度將大于理論值。二、引起偏離朗伯-比耳定律的原因3．介質不均勻性引起的偏離朗伯-比耳定律是建立在均勻、非散射基礎上的一般規(guī)律、如果介質不均勻，呈膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)存在，則入射光除了被吸收之外、還會有反射、散射作用。在這種情況下，物質的吸光度比實際的吸光度大得多，必然要導致對朗伯-比耳定律的偏離。

3．介質不均勻性引起的偏離

（二）化學因素1．溶液濃度過高引起的偏離朗伯-比耳定律是建立在吸光質點之間沒有相互作用的前提下。但當溶液濃度較高時，吸光物質的分子或離子間的平均距離減小，從而改變物質對光的吸收能力，即改變物質的摩爾吸收系數。濃度增加，相互作用增強，導致在高濃度范圍內摩爾吸收系數不恒定而使吸光度與濃度之間的線性關系被破壞。2.化學變化所引起的偏離溶液中吸光物質常因解離、締合、形成新的化合物或在光照射下發(fā)生互變異構等，從而破壞了平衡濃度與分析濃度之間的正比關系，也就破壞了吸光度A與分析濃度之間的線性關系。產生對朗伯-比耳定律的偏離。（二）化學因素第三節(jié)吸光光度法的儀器一、基本部件一般由光源、單色器（分光系統(tǒng)）、吸收池、檢測系統(tǒng)和信號顯示系統(tǒng)等五部分組成。（一）光源常用的光源為6-12伏低壓鎢絲燈，電源由溫器供給，為了保持光源強度的穩(wěn)定，以獲得準確的測定果，電壓必須穩(wěn)定。（二）單色器（分光系統(tǒng)）單色器的作用從光源發(fā)出的復合光中分出所需要的單色光。單色器通常由由入射狹縫、準直鏡、色散元件、聚焦鏡和出射縫組成。

第三節(jié)吸光光度法的儀器

（三）吸收池（比色皿）比色皿是用透明無色的光學玻璃制作的。大多數比色皿為長方形，也有圓柱形的。一般厚度為0.5、1、2和3厘米。（四）檢測系統(tǒng)(又叫光電轉化器)

在光度計中，常用的是硒光電池。曬光電池和眼睛相似，對于各種不同波長的光線，靈敏度是不同的。對于波長為500-600nm的光線最靈敏。而對紫外線，紅外線則不能應用。光電管和光電倍增管用于較精密的分光光度計中。具有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點。（三）吸收池（比色皿）（五）信號顯示系統(tǒng)早期使用的是檢流計、微安表、電位計、數字電壓表、自動記錄儀等?，F代的分光光度計廣泛采用數字電壓表、函數記錄儀、示波器及數據處理臺等。測量光電流的檢流計常用懸鏡式檢流計(也稱作直流復射式檢流計)，其靈敏度可達10-9安培／格。為了保護檢統(tǒng)計，使用中要防止震動或大電流通過。檢流計標尺上有兩種刻度，等刻度的是表示百分透光率(T％)，對數刻度表示吸光度(A)。根據透光率T，如果把入射光強度IO當作IO光強單位，透過光強度當作100光強單位中的一部分，這一數值為百分透光度，亦稱為百分透光率。（五）信號顯示系統(tǒng)

二、吸光度的測量原理分光光度計實際上測得的是光電流或電壓，通過轉換器將測得的電流或電壓轉換為對應的吸光度A。測定時，只要將待測物質推入光路，即可直接讀出吸光度值。測定步驟：

1．調節(jié)檢測器零點，即儀器的機械零點。

2．應用不含待測組分的參比溶液調節(jié)吸光零點。

3.待測組分吸光度的測定。二、吸光度的測量原理三、分光光度計的類型可見分光光度計、紫外-可見分光光度計和紅外分光光度計。

(一)單光束分光光度計

721、722、751型。

751型分光光度計是一種波長范圍較寬(200-1000nm)、精密度較高的分光光度計。由光源(鎢絲燈或氫燈)發(fā)出的光線由反射鏡反射，使光線經狹縫的下半部，經準光鏡進入單色器棱鏡色散底，由準光鏡將光聚焦于狹縫上半部而射出，經液槽照射于光電管上。由此可見，儀器用同一狹縫作入光和出光狹縫，它們始終具有相同的寬度。

三、分光光度計的類型

棱鏡和透鏡均由石英材料作成，反光鏡和準光鏡表面鍍鋁。所以全部系統(tǒng)保證紫外光譜通過。波長200-320nm范圍用氫燈作光源，波長320-1000nm范圍用鎢絲燈作光源波長200-625nm用藍敏光電管(GD-5)測量進射光強度，波長625-1000nm用紅放光電管(GD-6)測量透射光強度。吸光度和透光度刻在讀數電位差計轉盤上，而電流計起示零作用。

(二)雙光束分光光度計棱鏡和透鏡均由石英材料作成，反光鏡和準光鏡表第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇一、顯色反應及其條件的選擇（一）顯色反應和顯色劑

1.顯色反應在分光光度分析中，將試樣中被測組分轉變成有色化合物的反應叫顯色反應。顯色反應可分兩大類，即絡合反應和氧化還原反應，而絡合反應是最主要的顯色反應。與被測組分化合成有色物質的試劑稱為顯色劑。同一組分?？膳c若干種顯色劑反應，生成若干有色化合物，其原理和靈敏度亦有差別。一種被測組分究競應該用哪種顯色反應，可根據所需標準加以選擇。第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇選擇顯色反應的一般標準:(1)選擇性要好。一種顯色劑最好只與一種被測組分起顯色反應，這樣干擾就少?；蛘吒蓴_離子容易被消除、或者顯色劑與被測組分和干擾離子生成的有色化合物的吸收峰相隔較遠。

(2)靈敏度要高。由于吸光光度法一般是測定微量組分的，靈敏度高的顯色反應有利于微量組分酌測定。靈敏度的高低可從摩爾吸光系數值的大小來判斷，κ值大靈敏度高，否則靈敏度低。但應注意，靈敏度高的顯色反應，并不一定選擇性就好，對于高含量的組分不一定要選用靈敏度高的顯色反應。(3)對比度要大。即如果顯色劑有顏色，則有色化合物與顯色劑的最大吸收波長的差別要大，一般要求在60nm以上。選擇顯色反應的一般標準:(4)有色化合物的組成要恒定,化學性質要穩(wěn)定。有色化合物的組成若不確定，測定的再現性就較差。有色化合物若易受空氣的氧化、日光的照射而分解，就會引入測量誤差。

(5)顯色反應的條件要易于控制。如果條件要求過于嚴格，難以控制，測定結果的再現性就差。(4)有色化合物的組成要恒定,化學性質要穩(wěn)定。有色化合物的2.顯色劑(1)無機顯色劑許多無機試劑能與金屬離子起顯色反應，如Cu2+與氨水形成深藍色的絡離子Cu(NH4)42+，SCN-與Fe3+形成紅色的絡合物Fe(SCN)2+或Fe(SCN)63-等。但是多數無機顯色劑的靈敏度和選擇性都不高，其中性能較好，目前還有實用價值的有硫氰酸鹽、鉬酸銨、氨水和過氧化氫等。(2)有機顯色劑許多有機試劑，在一定條件下，能與金屬離子生成有色的金屬螯合物(具有環(huán)狀結構的絡合物)。

2.顯色劑

將金屬螯合物應用于光度分析中的優(yōu)點是：

1．大部分金屬螯合物都呈現鮮明的顏色，摩爾吸光系數大于104，因而測定的靈敏度很高；

2．金屬螯合物都很穩(wěn)定，一般離解常數都很小，而且能抗輻射；

3．專用性強，絕大多數有機整合劑，在一定條件下，只與少數或其一種金屬離子絡合，而且同一種有機螯合劑與不同的金屬離子絡合時，生成具有特征顏色的螯合物將金屬螯合物應用于光度分析中的優(yōu)點是：4．雖然大部分金屬螯合物難溶于水，但可被萃取到有機溶劑中，大大發(fā)展了萃取光度法。

5．在顯色分子中，金屬所占的比率很低，提高了測定的靈敏度。因此，有機顯色劑是光度分析中應用最多最廣的顯色劑，尋找高選擇性、高靈敏度的有機顯色劑，是光度分析發(fā)展和研究的重要內容。4．雖然大部分金屬螯合物難溶于水，但可被萃

在有機化合物分子中，凡是包含有共軛雙鍵的基團如—N＝N—、—N＝O、—NO2、對醌基、＝C＝O(羰基)、＝C＝S(硫羰基)等，一般都具有顏色，原因是這些基團中的л電子被光激發(fā)時，只需要較小的能量，能吸收波長大于200nm的光，因此，稱這些基團為生色團；某些含有未共用電子對的基團如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一對未共用電子對)，羥基-OH(具有兩對末共用電子對)，以及鹵代基—F，—Cl，—Br，—I等，它們與生色基團上的不飽和鍵互相作用，引起永久性的電荷移動，從而減小了分子的活化能促使試劑對光的最大吸收“紅移”(向長波方向移動)，使試劑顏色加深，這些基團稱為助色團。在有機化合物分子中，凡是包含有共軛雙鍵的基團如—

含有生色基團的有機化合物常常能與許多全屬離子化合生成性質穩(wěn)定且具有特征顏色的化合物，且靈敏度和選擇性都很高，這就為用光度法測定這些離子提供了很好的條件。有機顯色劑的種類很多，下面僅將應用較廣泛的幾種介紹如下：

1.鄰二氮菲

2.雙硫腙

3.二甲酚橙

4.偶氮胂III5．鉻天青S含有生色基團的有機化合物常常能與許多全屬離子化合（二）顯色反應條件的選擇顯色反應能否完全滿足光度法的要求，除了與顯色劑的性質有主要關系外，控制好顯色反應的條件也是十分重要的，如果顯色條件不合適，將會影響分析結果的準確度。1.顯色劑的用量顯色就是將被測組分轉變成有色化合物，表示：

M+R=MR(被測組分)(顯色劑)(有色化合物)

反應在一定程度上是可逆的。為了減少反應的可逆性，根據同離子效應，加入過量的顯色劑是必要的，但也不能過量太多，否則會引起副反應，對測定反而不利。（二）顯色反應條件的選擇2.溶液的酸度溶液酸度對顯色反應的影響很大，這是由于溶液的酸度直接影響著金屬離子和顯色劑的存在形式以及有色絡合物的組成和穩(wěn)定性。因此，控制溶液適宜的酸度，是保證光度分析獲得良好結果的重要條件之一。

(1)酸度對被測物質存在狀態(tài)的影響大部分高價金屬離子都容易水解，當溶液的酸度降低時，會產生一系列羥基絡離子或多核羥基絡離子。高價金屬離子的水解象多元弱酸的電離一樣，是分級進行的。隨著水解的進行，同時還發(fā)生各種類型的聚合反應。聚合度隨著時間增大，而最終將導致沉淀的生成。顯然，金屬離子的水解，對于顯色反應的進行是不利的，故溶液的酸度不能太低。2.溶液的酸度(2)酸度對顯色劑濃度和顏色的影響光度分析中所用的大部分顯色劑都是有機弱酸。顯色反應進行時，首先是有機弱酸發(fā)生離解，其次才是絡陰離子與金屬離子絡合。

M+HR＝MR+H+

從反應式可以看出，溶液的酸度影響著顯色劑的離解,并影響著顯色反應的完全程度。當然，溶液酸度對顯色劑離解程度影響的大小，也與顯色劑的離解常數有關，Ka大時，允許的酸度可大；Ka很小時，允許的酸度就要小些。

(2)酸度對顯色劑濃度和顏色的影響

許多顯色劑本身就是酸堿指示劑，當溶液酸度改變時，顯色劑本身就有顏色變化。如果顯色劑在某一酸度時，絡合反應和指示劑反應同時發(fā)生，兩種顏色同時存在，就無法進行光度測定。例如、二甲酚橙在溶液的pH＞6.3時呈紅色，在pH＜6.3時呈檸檬黃色，在pH＝6.3時，呈中間色，故pH＝6.3時,是它的變色點。而二甲酚橙與金屬離子的絡合物卻呈現紅色。因此，二甲酚橙只有在pH＜6的酸性溶液中可作為金屬離子的顯色劑。如果在pH＞6的酸度下進行光度測定，就會引入很大誤差。許多顯色劑本身就是酸堿指示劑，當溶液酸度改變時，(3)對絡合物組成和顏色的影響對于某些逐級形成絡合物的顯色反應、在不同的酸度時，生成不同絡合比的絡合物。例如鐵與水楊酸的絡合反應，當

pH＜4[Fe3+(C7H4O3)2-]+

紫色

4＜pH＜9[Fe3+(C7H4O3)22-]-

紅色

pH＞9[Fe3+(C7H4O3)32-]3-

黃色在這種情況下，必須控制合適的酸度，才可獲得好的分析結果。(3)對絡合物組成和顏色的影響3.時間和溫度顯色反應的速度有快有慢。顯色反應速度，幾乎是瞬間即可完成，顯色很快達到穩(wěn)定狀態(tài)，并且能保持較長時間。大多數顯色反應速度較慢，需要一定時間，溶液的顏色才能達到穩(wěn)定程度。有些有色化合物放置一段時間后，由于空氣的氧化，試劑的分解或揮發(fā)，光的照射等原因，使顏色減退。適宜的顯色時間和有色溶液穩(wěn)定程度，也必須通過實驗來確定。實驗方法是配制一份顯色溶液，從加入顯色劑計算時間、每隔幾分鐘測定一次吸光度，繪制A-t曲線，根據曲線來確定適宜的時間。3.時間和溫度

不同的顯色反應需要不同的溫度，一般顯色反應可在室溫下完成。但是有些顯色反應需要加熱至一定的溫度才能完成；也有些有色絡合物在較高溫度下容易分解。因此，應根據不同的情況選擇適當的溫度進行顯色。溫度對光的吸收及顏色的深淺也有一定的影響，故標樣和試樣的顯色溫度應保持一樣。合適顯色溫度也必須通過實驗確定,做A-C曲線即可求出。

4.有機溶劑和表面活性劑溶劑對顯色反應的影響表現在下列幾方面。不同的顯色反應需要不同的溫度，一般顯色反應可在室（1）溶劑影響絡合物的離解度許多有色化合物在水中的離解度大，而在有機溶劑中的離解度小，如在Fe(SCN)3溶液中加入可與水混溶的有機試劑(如丙酮)，由于降低了Fe(SCN)3的離解度而使顏色加深提高了測定的靈酸度。（2）溶劑改變絡合物顏色的原因可能是各種溶劑分子的極性不同、介電常數不同，從而影響到絡合物的穩(wěn)定性，改變了絡合物分子內部的狀態(tài)或者形成不同的溶劑化物的結果。（3）溶劑影響顯色反應的速度例如，當用氯代磺酚S測定Nb時，在水溶液中顯色需幾小時，如果加入丙酮后,僅需30分鐘。表面活性劑的加入可以提高顯色反應的靈敏度，增加有色化合物的穩(wěn)定性。其作用原理一方面是膠束增溶，另一方面是可形成含有表面活性劑的多元絡合物。（1）溶劑影響絡合物的離解度許多有色化合物在水中的離5.共存離子的干擾及消除共存離子存在時對光度測定的影響有以下幾種類型：

(1)與試劑生成有色絡合物。如用硅鉬藍光度法測定鋼中硅時，磷也能與鉬酸銨生成絡合物，同時被還原為鉬藍，使結果偏高。

(2)干擾離子本身有顏色。如Co2+(紅色)、Cr3+(綠色)、Cu2+(藍色)。

(3)與試劑結合成無色絡合物消耗大量試劑而使被測離子絡合不完全。如用水揚酸測Fe3+時，Al3+、Cu2+等有影響。

(4)與被測離子結合成離解度小的另一化合物。如由于F-的存在，能與Fe3+以FeF63-形式存在，Fe(SCN)3本不會生成，因而無法進行測定。5.共存離子的干擾及消除

消除干擾的方法主要有以下三種：（1）控制酸度控制顯色溶液的酸度，是消除干擾的簡便而重要的方法。許多顯色劑是有機弱酸，控制溶液的酸度，就可以控制顯色劑R的濃度，這樣就可以使某種金屬離子顯色，使另外一些金屬離子不能生成有色絡合物。當溶液的情況比較復雜，或各種常數值不知道隊則溶液最適合的pH值須通過實驗方法來確定。消除干擾的方法主要有以下三種：（2）加入掩蔽劑在顯色溶液里加一種能與干擾離子反應生成無色絡合物的試劑，也是消除干擾的有效而常用的方法。例如用硫氰酸鹽作顯色劑測定Co2+,Fe3+有干優(yōu)可加入氟化物，使Fe3+與F-結合生成無色而穩(wěn)定的FeF63-，就可以消除干擾。在另外的情況下，也可通過氧化—還原反應，改變干擾離子的價態(tài)以消除于擾。（3）采用萃取光度法用適當的有機溶劑萃取有色組分,如用丁二酮肟測定鈀時,鈀與丁二酮肟