第八章吸光光度法

第八章吸光光度法

白光(太陽(yáng)光)：由400-760nm波長(zhǎng)的各種單色光組成的復(fù)合光單色光：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)的光

肉眼觀察到的顏色？

紅外區(qū)：770nm-1mm可見(jiàn)光區(qū)：400-760nm近紫外區(qū)：200-400nm遠(yuǎn)紫外區(qū)：10-200nm一吸光光度法的基本原理（一）光知識(shí)基礎(chǔ)（紅光：620～760nm）實(shí)驗(yàn)證明：溶液的顏色是由于溶液中的有色物質(zhì)吸收了某一波長(zhǎng)的光所造成的。——溶液所呈現(xiàn)的顏色是其對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光選擇性吸收的結(jié)果?；パa(bǔ)色光：如果把適當(dāng)顏色的兩種單色光按一定強(qiáng)度比例混合，可以成為白光，這兩種顏色稱(chēng)為互補(bǔ)色。

光知識(shí)基礎(chǔ)

溶液呈現(xiàn)的是與它吸收的光成互補(bǔ)色的光的顏色

一束平行單色光Io照射溶液時(shí)，光的一部分被吸收或被器皿的表面反射

，一部分透過(guò)溶液It

。透光率T（透光度）：

描述入射光透過(guò)溶液的程度，即透過(guò)光強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度Io之比，用T表示：

溶液的透光度越大，說(shuō)明對(duì)光的吸收越小，透光度越小，說(shuō)明溶液對(duì)光的吸收越大。吸光度A：描述溶液對(duì)光的吸收程度A值越大，溶液中吸光物質(zhì)對(duì)單色光λ的吸收程度越大；反之亦然。

將不同波長(zhǎng)的光依次透過(guò)某濃度一定的溶液，測(cè)量不同波長(zhǎng)下溶液對(duì)光的吸光度，用A～λ作圖（二）光吸收曲線(xiàn)某溶液的光吸收曲線(xiàn)光吸收曲線(xiàn)的討論：

1相同濃度同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱(chēng)為最大吸收波長(zhǎng)λmax。同一種物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)相同。2不同濃度的同一種物質(zhì)，吸光度隨濃度增大而增大，在λmax處差異最大，此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。吸收曲線(xiàn)是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。525不同濃度高錳酸鉀溶液光吸收曲線(xiàn)3

不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線(xiàn)形狀相似λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線(xiàn)形狀和λmax則不同。——定性分析依據(jù)MnO4-Cr2O72-（三）光吸收定律

1透光率T與吸光度A

若光全部透過(guò)溶液：T＝1（100%），It=I0，A=0若全部被吸收：T＝0（0%），It=0，A=∞

吸光度A與透光度T的關(guān)系:

A＝－lgT

2朗伯—比耳定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)：A∝b（液層厚度）1852年比耳(Beer)：A∝c

（溶液濃度）

二者的結(jié)合稱(chēng)為朗伯—比耳定律。2朗伯—比耳定律

朗伯—比爾定律(只適用于稀溶液)

一束平行單色光通過(guò)溶液時(shí)，溶液的吸光度A與溶液的濃度c和液層厚度b成正比：A=KbcA：吸光度；描述溶液對(duì)光的吸收程度；

b：液層厚度(光程長(zhǎng)度)

c：溶液的濃度；

K：吸光系數(shù)，表示物質(zhì)對(duì)光的吸收能力,（與入射光的波長(zhǎng)、物質(zhì)性質(zhì)、溶液溫度有關(guān)）根據(jù)朗伯—比爾定律，溶液在一定波長(zhǎng)處的吸光度與濃度之間有線(xiàn)性關(guān)系，因此可以利用溶液的吸光度求出濃度。

——朗伯—比耳定律只適用于稀溶液（0.01mol/L以下）非單色光或溶液濃度太高等原因均可能引起朗伯－比耳定律的偏離。A=Kbc二吸光光度法

比色分析法：利用比較溶液顏色的深淺來(lái)測(cè)定物質(zhì)濃度的方法稱(chēng)為比色分析法。(可見(jiàn)光)分光光度法：若使用分光光度計(jì)進(jìn)行分析測(cè)定稱(chēng)為分光光度法。吸光光度法吸光光度法：基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來(lái)的分析方法。

（一）比色分析法

（包括目視比色法和光電比色法）標(biāo)準(zhǔn)系列法（常用）：比色管目視比色法特點(diǎn)a.利用自然光，目測(cè)，方法簡(jiǎn)便，無(wú)需特殊儀器;b.比色管液層厚，靈敏度較高;c.準(zhǔn)確度低（與分光光度法相比）;d.不可分辨多組分.（二）分光光度法（1）工作曲線(xiàn)法（標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法）（2）標(biāo)準(zhǔn)試樣計(jì)算法或比較法（3）計(jì)算分光光度法

——多組分的定量方法（了解）1測(cè)定方法

先配制一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最大吸收波長(zhǎng)處，測(cè)出它們的吸光度（分光光度計(jì)）。cA標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)圖Axcxc1c2c3c4c5A1A2A3A4A5（1）工作曲線(xiàn)法

作圖，得到一條直線(xiàn)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)或工作曲線(xiàn)，同條件測(cè)未知液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查出未知液的濃度。例：磺基水楊酸分光光度法測(cè)定鐵的含量

不同濃度標(biāo)準(zhǔn)鐵（Fe3+）溶液加入有關(guān)試劑后（在pH8～11的氨性溶液中→黃），（420nm）測(cè)得吸光度。0.02.04.06.08.010.012.00.0000.0970.2000.3040.4080.5100.613空白液調(diào)零，相同條件下，測(cè)得試樣溶液的吸光度為0.413，求試樣溶液中的鐵含量。(用作圖紙或用回歸直線(xiàn)方程進(jìn)行計(jì)算)標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液濃度（μg/mL）吸光度（2）標(biāo)準(zhǔn)試樣計(jì)算法或比較法（對(duì)照法）A標(biāo)＝K標(biāo)·b標(biāo)·

c標(biāo)A樣＝K樣·b樣·

c樣因是同種物質(zhì)，同臺(tái)儀器，相同厚度吸收池及同一波長(zhǎng)測(cè)定，故：K標(biāo)＝K樣，b標(biāo)＝b樣:

注：為了減少誤差，比較法配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度常與樣品溶液的濃度相接近。用分光光度法測(cè)鐵，在一定條件下測(cè)得濃度為4.0mg/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度為0.400。在同樣條件下，測(cè)得試樣的吸光度為0.385，試求試樣的鐵含量為多少？2分光光度法特點(diǎn)分光光度計(jì)入射光為單色光靈敏度高準(zhǔn)確度較高可同時(shí)多組分測(cè)定而無(wú)需分離可以測(cè)無(wú)色物質(zhì)（三）分光光度計(jì)722型分光光度計(jì)可見(jiàn)分光光度計(jì)：721、722、723（可見(jiàn)光區(qū)：400－760nm）紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)：751、752、754、UV2501等（近紫200－400nm）（主要用于測(cè)物質(zhì)含量。)紅外分光光度計(jì)（紅外區(qū)），(一般用于有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析。)基本組成1光源

在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命?？梢?jiàn)光區(qū)：鎢燈。紫外區(qū)：氫、氘燈。

將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任何波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。濾光片分光棱鏡（折射）光柵（衍射和干涉）

2單色器棱鏡：依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過(guò)棱鏡時(shí)折射率不同入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ1λ28006005004003吸收池（樣品室）

樣品室放置各種類(lèi)型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見(jiàn)區(qū)一般用玻璃池。4檢測(cè)器利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為吸光度。常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)

檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理注：普通分光光度計(jì)使用的A值最適宜讀數(shù)范圍為0.2～0.8（考慮到儀器透光度讀數(shù)誤差）幾種光路類(lèi)型的

紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)分類(lèi)：

1單波長(zhǎng)分光光度計(jì)：?jiǎn)喂馐止夤舛扔?jì)雙光束分光光度計(jì)

2雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙光束分光光度計(jì)光源單色器參比溶液檢測(cè)器樣品溶液特點(diǎn)：對(duì)參比信號(hào)和試樣信號(hào)的測(cè)量幾乎是同步進(jìn)行的，補(bǔ)償了光源和檢測(cè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。同步旋轉(zhuǎn)鏡調(diào)制器雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)

光源單色器單色器切光器吸收池檢測(cè)器λ1λ2特點(diǎn)：采用雙單色器，可通過(guò)波長(zhǎng)選擇校正背景吸收，適用于混濁液和多組分定量分析。三顯色反應(yīng)和測(cè)量條件的選擇使試樣中的待測(cè)物與化學(xué)試劑（顯色劑）作用生成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。

mX＋nR＝XmRn

（待測(cè)物）

（顯色劑）

（有色化合物）

顯色反應(yīng)主要有配位反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，其中絕大多數(shù)是配位反應(yīng)。

（一）顯色反應(yīng)影響顯色反應(yīng)的因素(1)顯色劑用量（2）溶液的酸度（3）顯色時(shí)間（4）顯色溫度（5）溶劑（6）共存干擾離子的影響（二）測(cè)量條件的選擇

1入射光波長(zhǎng)的選擇一般選擇最大吸收波長(zhǎng)（靈敏度高）（也可考慮靈敏度較低但干擾較少的波長(zhǎng)）2參比溶液的選擇（考慮因素：樣液、顯色劑、加入的其他試劑是否有干擾）（1）溶劑空白——蒸餾水（2）試樣空白——樣液+蒸餾水（3）試劑空白——顯色劑+試劑+蒸餾水3吸光度測(cè)量范圍的控制適宜讀數(shù)：0.2~0.8控制手段：（1）選擇合適的比色皿厚度（2）調(diào)整試樣溶液的濃度四吸光光度法的應(yīng)用1微量磷的測(cè)定原理：磷酸鹽＋鉬酸銨酸性溶液磷鉬酸（黃色）磷鉬酸還原劑（Sncl2或抗壞血酸）磷鉬藍(lán)（藍(lán)色）（690－700nm）步驟：含磷標(biāo)準(zhǔn)溶液→顯色→比色（測(cè)吸光度）→繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)被測(cè)液→顯色→比色（測(cè)吸光度）

→查曲線(xiàn)，計(jì)算鄰菲啰啉分光光度法測(cè)定水中微量鐵（國(guó)標(biāo)法）Fe2++鄰菲啰啉（pH＝2~9）→→橙紅色配位化合物（510nm處，吸光度與濃度呈線(xiàn)性關(guān)系）該法選擇性高，大部分金屬離子不影響，若待測(cè)液中含有Fe3+離子，則可預(yù)先用還原劑還原，測(cè)定Fe2+和Fe3+總量。2微量鐵的測(cè)定通常測(cè)定時(shí)用緩沖溶液將pH調(diào)到5，減少干擾第八章要求掌握知識(shí)點(diǎn)1復(fù)合光與單色光、可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍、物質(zhì)呈現(xiàn)顏色的原因、互補(bǔ)光。2光吸收曲線(xiàn)要點(diǎn)、最大吸收波長(zhǎng)3朗伯－比耳定律的理解：

A=Kbc＝－lgT

吸光系數(shù)的物理意義和影響因素4分光光度計(jì)組成：光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器、數(shù)據(jù)顯示。5標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法的理解與應(yīng)用（實(shí)驗(yàn)的理解）(1)人眼能感覺(jué)到的光稱(chēng)為可見(jiàn)光，其波長(zhǎng)范圍是A400~760nmB200~320nmC200~780nmD200~1000nm(2)有色物質(zhì)溶液呈色的原因是:A.吸收可見(jiàn)光

B.選擇吸收紫外線(xiàn)

C.選擇吸收可見(jiàn)光

D.選擇吸收紅外線(xiàn)思考(3)符合比爾定律的一