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1、第六章第六章 吸光光度法吸光光度法6.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理6.1.1 光的基本性质光的基本性质6.1.2 物质对光的吸取物质对光的吸取6.1.3 吸光光度法的特点吸光光度法的特点6.3 吸光分析法的方法与仪器简介吸光分析法的方法与仪器简介 目视比色法目视比色法6.3.2 吸光分析法吸光分析法6.2 分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理6.2.1 光吸取的基本定律光吸取的基本定律6.2.2 吸光光度法的灵敏度吸光光度法的灵敏度6.4 显色反应显色反应6.4.1 显色剂的选择显色剂的选择6.4.2 显色条件的选择显色条件的选择6.5 光度测量的条件选择光度测量的条件选择
2、 测量波长的选择测量波长的选择6.5.2 待测溶液吸光度范围的选择待测溶液吸光度范围的选择6.5.3 参比液的选择参比液的选择6.6 光度分析法的误差光度分析法的误差6.6.1 偏离朗伯偏离朗伯-比耳定律比耳定律6.6.2 吸光度测量的误差吸光度测量的误差6.7 吸光光度法应用简介吸光光度法应用简介 微量组分的测定微量组分的测定 示差光度法示差光度法 络合物组成及稳定常数的测定络合物组成及稳定常数的测定6.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理6.1.1 光的基本性质光的基本性质吸光光度法吸光光度法 是基于物质对光是基于物质对光 选择性吸取的特性而选择性吸取的特性而建立的分析方法。可分为
3、比色法和分光光度法。建立的分析方法。可分为比色法和分光光度法。1.光的电磁波性质光的电磁波性质 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光2.光的波粒二象性光的波粒二象性波动性波动性粒子性粒子性 E光的折射光的折射光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的干涉光的干涉光电效应光电效应 ：光子的频率（：光子的频率（Hz,赫兹）赫兹）c：光速（：光速（2.9979 1010 cm.s-1）E：光子的能量（：光子的能量（J,焦耳）焦耳）：光子的波长（：光子的波长
4、（cm）h：Plank常数（常数（6.6256 10-34 J.s 焦耳焦耳.秒）秒）确定波长的光具有确定的能量。确定波长的光具有确定的能量。3.单色光、复合光、光的互补单色光、复合光、光的互补单色光单色光复合光复合光光的互补光的互补单一波长的光单一波长的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按确定的强度比若两种不同颜色的单色光按确定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。为互补色光，这种现象称为光的互补。蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿6.1.2 物质对光的
5、吸取物质对光的吸取1.物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系完全吸取完全吸取完全透过完全透过吸取黄色光吸取黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光 光作用于物质时，物质吸取了可见光，而显示出特光作用于物质时，物质吸取了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的征的颜色，这一过程与物质的 性质及光的性质有关。性质及光的性质有关。物质对光的吸取满足物质对光的吸取满足Plank 条件条件2.光吸取的原理光吸取的原理S2S1S0S3E2E0E1E3h 当一束光照射到某物当一束光照射到某物质时，组成该物质的分子、质时，组成该物质的分子、原子或离子与光子碰撞，原子或离子与光子碰撞，这
6、些粒子吸收能量，从最这些粒子吸收能量，从最低能态（基态）跃迁到最低能态（基态）跃迁到最高能态（激发态），这个高能态（激发态），这个作用就叫作用就叫物质对光的吸收物质对光的吸收。如测量某种物质对不同波长单色光的吸取程度，以 波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲 线，称为吸取曲线或吸取光谱。纯纯 电子能态电子能态 间跃迁间跃迁S2S1S0S3h E2E0E1E3A h h S2S1S0分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱锐线光谱锐线光谱 A（1）原子吸取：原）原子吸取：原子的外层电子选择子的外层电子选择性地吸取某些波长性地吸取某些波长的电磁波而引起的的电磁波而引起的（锐线光谱）（
7、锐线光谱）（2）分子吸取：电）分子吸取：电子能级跃迁而产生的子能级跃迁而产生的吸取光谱（带状光谱）吸取光谱（带状光谱）3.定性分析与定量分析的基础定性分析与定量分析的基础1、定性分析基础、定性分析基础2、定量分析基础、定量分析基础物质对光的选择吸取物质对光的选择吸取吸取曲线的形态吸取曲线的形态最大吸取波长最大吸取波长波峰的个数波峰的个数ABA 在确定的试验条件下，在确定的试验条件下，某物质对光的吸取与物某物质对光的吸取与物质的浓度成正比，其吸质的浓度成正比，其吸取曲线的形态不会变更，取曲线的形态不会变更，max也不会变更。也不会变更。A C增增大大6.1.3吸光光度法的特点吸光光度法的特点较高
8、的灵敏度适当的精确度；(2%-5%)应用范围广；简便，易于操作；6.2分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理6.2.1光吸取的基本定律 当一束强度为当一束强度为I0 的平行单色光照射到匀整而非散射的溶的平行单色光照射到匀整而非散射的溶液时，光的一部分液时，光的一部分(其强度为其强度为Ia)被吸取，一部分被吸取，一部分(其强度为其强度为It)透过溶液，一部分透过溶液，一部分(其强度为其强度为Ir)被器皿的表面所反射，则被器皿的表面所反射，则 I0=Ia+It+Ir I0It图图1.透光率透光率 （透射比）（透射比）Transmittance入射光入射光 I0透射光透射光 It透光率定义：透光率
9、定义：T 取值为取值为0.0%100.0%全部吸收全部吸收T=0.0%全部透射全部透射T=100.0%光的反射损失光的反射损失Ir 主要确定于器皿的材料、形态、大小和主要确定于器皿的材料、形态、大小和溶液的性质。在相同条件下，这些因素是固定的，而且反射溶液的性质。在相同条件下，这些因素是固定的，而且反射损失的量很小，故损失的量很小，故Ir一般可忽视不计，则上式可简化为一般可忽视不计，则上式可简化为:I0=Ia+It 2.吸光度（吸光度（A）：表示物质对光的吸取程度，）：表示物质对光的吸取程度，其值为透光度的负对数，即：其值为透光度的负对数，即：吸光度也叫做消光度吸光度也叫做消光度E或光密度或光
10、密度D，吸光度越大表明相应物质对光，吸光度越大表明相应物质对光的吸取程度就越大。的吸取程度就越大。3.Lambert-Beer3.Lambert-Beer定律，即：保持入色光波定律，即：保持入色光波长不变，溶液对光的吸取只与溶液浓度和液长不变，溶液对光的吸取只与溶液浓度和液层厚度有关层厚度有关 K：比例常数，与：比例常数，与吸光物质性质，入射光波长及温度，溶剂吸光物质性质，入射光波长及温度，溶剂性质有关性质有关式中，式中，为摩尔吸光系数，其单位是为摩尔吸光系数，其单位是 当当b的单位是的单位是cm；c 的单位是的单位是mol L-1时，可表示如下：时，可表示如下：吸光度 与透光率T：透光率透光
11、率A：吸光度吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%1Lamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提）入射光为单色光入射光为单色光 吸光质点的形式不变吸光质点的形式不变 溶液是稀溶液溶液是稀溶液2该定律适用于固体、液体和气体样品该定律适用于固体、液体和气体样品3.吸光度的加合性吸光度的加合性（1）在同一波长下，不同物质的吸取（2）在不同波长下，同一物质的吸取 =1.1 104物理意义是：当溶液浓度为物理意义是：当溶液浓度为1mol/L，且光程为，且光程为1cm时的吸光度。时的吸光度。灵敏度的表示方法灵敏
12、度的表示方法1、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数 6.2.2吸光光度法的灵敏度吸光光度法的灵敏度3 332+桔红色桔红色 508邻二氮菲邻二氮菲Fe2+3NN+NNFe2.2.摩尔吸光系数摩尔吸光系数的探讨的探讨（1 1）吸取物质在确定波长和溶剂，）吸取物质在确定波长和溶剂，温度条件下的特征常数温度条件下的特征常数（2 2）不随浓度）不随浓度c c和光程长度和光程长度b b的变更的变更而变更。而变更。（3 3）对同一种待测物质，不同的方）对同一种待测物质，不同的方法具有不同的法具有不同的 ，表明具有不同，表明具有不同的灵敏度。的灵敏度。例：分光光度法测铜例：分光光度法测铜 铜试剂法测铜试剂法测 Cu
13、 Cu 426=426=1.28 1.28 104 Lmol-1cm-1 104 Lmol-1cm-1 双硫腙法测双硫腙法测 Cu Cu 495=495=1.58 1.58 105 Lmol-1cm-1 105 Lmol-1cm-1（4）同一吸取物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸取波长max处的摩尔吸光系数，常以max表示。max表明白该吸取物质最大限度的吸光实力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。（5）max越大表明该物质的吸光实力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。105：超高灵敏；=(610）104：高灵敏；=(26）104 ：中等灵敏；10-2molL-1时，时，吸光
14、质点间可能发生缔合等相互作吸光质点间可能发生缔合等相互作用，干脆影响了对光的吸取。朗伯用，干脆影响了对光的吸取。朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变溶液中存在着离解、聚合、互变异构、协作物的形成等化学平衡时，异构、协作物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变更，影响使吸光质点的浓度发生变更，影响吸光度。吸光度。（三）工作曲线不过原点 存在系统误差：吸取池不完全一样；参比溶液选择不当等。Ac6.7 吸光光度法应用吸光光度法应用6.7.1 微量组分的测定微量组分的测定1、单组分的测定（标准曲线法）、单组分的测定（标准曲线法）纯物质或共存物质不干扰纯
15、物质或共存物质不干扰 在选择的试验条件下分别测量一系列不同含在选择的试验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度，以待测组分的含量为横量的标准溶液的吸光度，以待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标做图，得到工作曲线坐标，吸光度为纵坐标做图，得到工作曲线AC0AxCx6.7.2 示差光度法示差光度法常规法常规法 以空白溶剂为参比以空白溶剂为参比示差法示差法 以浓度为以浓度为 Cs 的标准溶液为参比的标准溶液为参比测得的吸光度相当于一般法中待测溶液与标准溶测得的吸光度相当于一般法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差液的吸光度之差。xcbD=e 示差法测得的吸光度与c呈直线关系。由标准曲线上查得相
16、应的c值，则待测溶液浓度cx：cx=cs+c（Cx Cs）适宜）适宜 高高 浓度的测定浓度的测定示差法标尺扩展原理 一般法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs 做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍设有一元弱酸设有一元弱酸HB，按下式离解：，按下式离解：HB=H+B-Ka=B-H+/HB 配配制制三三种种分分析析浓浓度度c=HB+B-相相等等而而pH不不同同的的溶溶液液。第第一一种种此此时时溶溶液液中中HB与与B-共共存存，用用1cm的的吸吸取取池池在在某某确确定定的的波波长长下，测量其吸光度：下，测量其吸光度：6.7.3 酸碱离解常数的测定酸碱离解常数的测定 其
17、次种溶液是酸性溶液，此时弱酸几乎全部以其次种溶液是酸性溶液，此时弱酸几乎全部以HB型体型体存在，在上述波长下测得吸光度存在，在上述波长下测得吸光度 第三种溶液是碱性溶液，此时弱酸几乎全部以第三种溶液是碱性溶液，此时弱酸几乎全部以B-型体型体存在，在上述波长下测得吸光度存在，在上述波长下测得吸光度将上各式整理得：将上各式整理得：6.1了了解解分分子子对对光光的的吸吸取取与与溶溶液液颜颜色色的的关关系系。吸吸取取曲曲线线定定性性分分析析的的基基础础。定定量量分分析析的的基基础础朗朗伯伯-比比尔尔定定律律：A=bc=-lgT 式式中中各各参参数数的的物物理理意意义义，定定量计算量计算,比尔定律的适用
18、条件。比尔定律的适用条件。6.2了了解解目目视视比比色色法法、分分光光光光度度法法的的特特点点，分分光光光光度度计的基本部件。计的基本部件。6.3 灵灵敏敏度度的的表表示示摩摩尔尔吸吸光光系系数数的的意意义义和和计计算算，精确度精确度适宜的测量范围。适宜的测量范围。第六章第六章 小小 结结6.4显显色色反反应应及及条条件件的的确确定定:显显色色剂剂用用量量、酸酸度度、时间、温度、干扰及消退。时间、温度、干扰及消退。6.5光光度度测测量量的的条条件件选选择择包包括括入入射射光光波波长长，吸吸光光度度的范围，参比溶液的选择的范围，参比溶液的选择6.6光光度度分分析析法法的的误误差差包包括括偏偏离离朗朗伯伯比比尔尔定定律律，仪仪器测量的误差器测量的误差6.7应应用用:单单一一组组分分测测定定示示例例、示示差差光光度度法法测测定定、酸碱离解常数的测定。酸碱离解常数的测定。