第10章吸光光度法10.1概述10.2吸光光度法基本原理10.3分光光度計10.4顯色反應及影響因素10.5光度分析法的設計10.6吸光光度法的誤差10.7常用的吸光光度法10.8吸光光度法的應用“目視比色法”“光電比色法”,測量顏色深淺的儀器出現(xiàn)了分光光度計，建立“分光光度法”。并且其原理已早不局限于溶液顏色深淺的比較。用光電比色計、分光光度計不僅可以客觀準確地測量顏色的強度，而且還把比色分析擴大到紫外和紅外吸收光譜，即擴大到無色溶液的測定。10.1概述吸光光度法：分子光譜分析法的一種，又稱分光光度法，屬于分子吸收光譜分析方法基于外層電子躍遷10.1概述吸收光譜發(fā)射光譜散射光譜分子光譜原子光譜

與化學分析法相比，它有一些不同于化學分析法的特點:靈敏度高準確度高操作簡便快速應用廣泛10.1概述物質的

顏色與

光吸收

的關系物質顏色黃綠黃橙紅紫紅紫藍綠藍藍綠吸收光色紫藍綠藍藍綠綠黃綠黃橙紅波長400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-610610-650650-760白光綠紫橙青藍黃藍紅青有色光的互補色760650600560500480450400nm2

物質顏色和其吸收光關系10.2吸光光度法基本原理1

吸收光譜產(chǎn)生的原因光:一種電磁波,波粒二象性

光譜名稱波長范圍X射線0.1~10nm遠紫外光10~200nm近紫外光200~400nm可見光400~750nm近紅外光0.75~2.5um中紅外光2.5~5.0um遠紅外光5.0~1000um微波0.1~100cm無線電波1～1000m當光子的能量與分子的E匹配時，就會吸收光子

E=hu=hc/l原子光譜為線光譜分子光譜為帶光譜電子躍遷能級分子振動能級分子轉動能級分子內部的運動和能級1、價電子運動分子的價電子可以在成鍵軌道和反鍵軌道間躍遷。電子能級差1～20eV，相當于60～1250nm光子的能量。2、分子的振動分子內原子以平衡點為中心以非常小的振幅作周期性振動。振動能級差0.05～1eV，相當于1250～2500nm光子的能量。3、分子的轉動分子以其重心為軸轉動。轉動能級差10-4～0.05eV，相當于25～250um光子的能量。分子的能量E分子＝Ee＋Ev＋Er吸收光譜曲線：物質在不同波長下吸收光的強度大小

A～l關系最大吸收波長lmax：光吸收最大處的波長3一些基本名詞和概念lmax4朗伯-比爾定律光吸收定律－朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律吸光光度法的理論依據(jù)，研究光吸收的最基本定律I0=Ir+It+IaI0=It+IaI0IrItIa

T=It/I0,T:透射比或透光度

A=lg(I0/It)＝lg(1/T),A:吸光度朗伯定律（1760年）：光吸收與溶液層厚度成正比比爾定律（1852年）：光吸收與溶液濃度成正比當一束平行單色光垂直照射到樣品溶液時，溶液的吸光度與溶液的濃度及光程（溶液的厚度）成正比關系－－－朗伯比爾定律－－－光吸收定律

數(shù)學表達：A＝lg(1/T)=Kbc其中，A:吸光度，T:透射比，

K:比例常數(shù)，b:溶液厚度，c:溶液濃度注意：平行單色光均相介質無發(fā)射、散射或光化學反應吸收光譜

A0.3000.2000.1000.000400500600

λ/nmλmax不同物質的λmax不同，據(jù)此定性分析同一物質的濃度越大，A越大，據(jù)此定量分析吸光度的加和性A1=e1bc1A2=e2bc2A

=e1bc1+e2bc2

根據(jù)吸光度的加和性可以進行多組分的測定以及某些化學反應平衡常數(shù)的測定在某一波長，溶液中含有對該波長的光產(chǎn)生吸收的多種物質，那么溶液的總吸光度等于溶液中各個吸光物質的吸光度之和摩爾吸光系數(shù)e靈敏度表示方法A=e

bcA=Kbcc:mol/L表示物質的濃度為1mol/L,液層厚度為1cm時溶液的吸光度。單位：

(L?mol-1?cm-1)反映吸光物質對光的吸收能力，也反映用吸光光度法測定該物質的靈敏度。c:g/LA=abca:吸光系數(shù)桑德爾(Sandell)靈敏度：S

當儀器檢測吸光度為0.001時，單位截面積光程內所能檢測到的吸光物質的最低含量。單位：mg/cm2

S=M/e

氯磺酚S測定鋼中的鈮

50ml容量瓶中有Nb30μg，用2cm比色池，在650nm測定光吸收，A＝0.43,求S.(Nb原子量92.91)。根據(jù)A=εbC,求ε＝3.3×104L·mol-1·cm-1

1分光光度計的組成光源單色器樣品池檢測器讀出系統(tǒng)10.3吸光光度計紫外可見近紅外分光光度計紫外可見近紅外分光光度計紫外可見近紅外分光光度計常用光源光源波長范圍(nm)適用于氫燈185~375紫外氘燈185~400紫外鎢燈320~2500可見，近紅外鹵鎢燈250~2000紫外，可見，近紅外氙燈180~1000紫外、可見（熒光）能斯特燈1000~3500紅外空心陰極燈特有原子光譜激光光源特有各種譜學手段單色器棱鏡單色器光柵單色器

利用光的衍射和干射作用制成的元件優(yōu)點適用波長范圍寬色散均勻分辨率高缺點有重疊和相互干擾玻璃棱鏡用于350～3200nm波長可見分光光度計石英棱鏡用于185～4000nm波長紫外－可見分光光度計單色光純度由棱鏡的色散率和出射狹縫寬度決定吸收池－比色皿玻璃比色皿用于可見光石英比色皿用于λ＜400nm的紫外光

比色皿的質量要求

無色透明耐腐蝕同一厚度的透光率誤差5%1cm2cm3cm0.5cm檢測器

作用：接收透射光，并將光信號轉化為電信號常用檢測器：光電管光電倍增管光二極管陣列光電管分為紅敏和紫敏，陰極表面涂銀和氧化銫為紅敏，適用625－1000nm波長；陰極表面涂銻和銫為紫敏，適用200－625nm波長10.4顯色反應及影響因素要求：a.選擇性好b.靈敏度高

(ε>104)c.產(chǎn)物的化學組成穩(wěn)定d.化學性質穩(wěn)定e.反應和產(chǎn)物有明顯的顏色差別

(l>60nm)沒有顏色的化合物，需要通過適當?shù)姆磻可捎猩衔镌贉y定－－顯色反應1顯色反應大多數(shù)有機物可在紫外光區(qū)測定大多數(shù)無機離子無色或色淺，需要顯色絡合反應氧化還原反應2顯色反應類型離子締合反應成鹽反應褪色反應

Zr(IV)-偶氮胂III絡合物測定草酸吸附顯色反應

達旦黃測定Mg(II),Mg(OH)2吸附達旦黃呈紅色3顯色劑無機顯色劑:

過氧化氫，硫氰酸銨，碘化鉀有機顯色劑：偶氮類：偶氮胂III三苯甲烷類三苯甲烷酸性染料鉻天菁S三苯甲烷堿性染料結晶紫

鄰菲羅啉類：新亞銅靈肟類：丁二肟4多元絡合物混配化合物

Nb-5-Br-PADAP-酒石酸

V-PAR-H2O離子締合物

AuCl4--羅丹明B金屬離子-配體-表面活性劑體系

Mo-水楊基熒光酮-CTMABa躍遷類型

價電子躍遷：σ→σ*,π→π*;n→σ*,n→π*

E(h)順序:n→π*<π→π*<n→σ*<σ→σ*

有機化合物的生色原理b生色團和助色團

生色團:含有π→π*躍遷的不飽和基團助色團:含非鍵電子的雜原子基團,如-NH2,-OH,-CH3…

與生色團相連時，會使吸收峰紅移，吸收強度增強5影響因素a溶液酸度（pH值及緩沖溶液）影響顯色劑的平衡濃度及顏色，改變Δl

影響待測離子的存在狀態(tài)，防止沉淀

影響絡合物組成形式pHλmax(nm)形式pHλmax(nm)H4L+1.2462-465Sn4+1.0530H3L4.8-5.2462,490Ga3+5.0550H2L-8.4-9.0512HL2-11.4-12.0532-538pH對苯芴酮及其絡合物的顏色影響b顯色劑的用量稍過量，處于平臺區(qū)c顯色反應時間針對不同顯色反應確定顯示時間顯色反應快且穩(wěn)定；顯色反應快但不穩(wěn)定；顯色反應慢，穩(wěn)定需時間；顯色反應慢但不穩(wěn)定d顯色反應溫度加熱可加快反應速度，導致顯色劑或產(chǎn)物分解e溶劑f干擾離子

有機溶劑，提高靈敏度、顯色反應速率消除辦法：提高酸度，加入隱蔽劑，改變價態(tài)選擇合適參比

褪色空白(鉻天菁S測Al，氟化銨褪色，消除鋯、鎳、鈷干擾)

選擇適當波長10.5光度分析法的設計1.選擇顯色反應2.選擇顯色劑3.優(yōu)化顯色反應條件4.選擇檢測波長5.選擇合適的濃度6.選擇參比溶液7.建立標準曲線測量條件選擇1測定波長選擇選擇原則：“吸收最大，干擾最小”靈敏度選擇性2測定濃度控制控制濃度吸光度A：0.2～0.8減少測量誤差3參比溶液選擇儀器調零消除吸收池壁和溶液對入射光的反射扣除干擾試劑空白試樣空白褪色空白4標準曲線制作理論基礎：朗伯-比爾定律相同條件下測定不同濃度標準溶液的吸光度AA～c作圖10.6吸光光度法的誤差非單色光引起的偏移物理化學因素：非均勻介質及化學反應吸光度測量的誤差

對朗伯-比爾定律的偏移1非單色光引起的偏移復合光由l1和l2組成，對于濃度不同的溶液a和b,引起的吸光度的偏差不一樣，濃度大，復合光引起的誤差大，故在高濃度時線性關系向下彎曲。克服非單色光引起的偏離：

使用較好的單色器，獲得較純的單色光應將入射波長選擇在被測物質的最大吸收處選擇適當?shù)臐舛确秶刮舛茸x數(shù)在標準曲線的線性范圍內1非單色光引起的偏移非均勻介質

膠體，懸浮、乳濁等對光產(chǎn)生散射，使實測吸光度增加，導致線性關系上彎2物理化學因素離解、締合、異構等如：Cr2O72-+H2O-=2HCrO4-=2H++2CrO42-PAR的偶氮－醌腙式化學反應a.控制溶液的酸度b.加入掩蔽劑c.改變干擾離子的價態(tài)d.選擇合適的參比溶液e.增加顯色劑用量f.分離3.顯色反應的干擾和消除方法4吸光度測量的誤差A＝0.434

，T＝36.8%

時，測量的相對誤差最小A=0.2~0.8,T=15~65%，相對誤差<4%

dc/c=dA/A=dT/TlnT

Er=dc/c×100％=dA/A×100％=dT/TlnT×100％2.示差吸光光度法目的：提高光度分析的準確度和精密度解決高(低)濃度組分(i.e.A在0.2~0.8以外)問題分類：高濃度示差吸光光度法、低濃度示差吸光光度法、精密示差吸光光度法特點：以標準溶液作空白原理：A相對

=A=bcx-bc0=bc準確度：讀數(shù)標尺擴展,相對誤差減少,

c0愈接近cx,準確度提高愈顯著10.7常用的吸光光度法1.目視比色法例：硫脲還原－硫氰酸鹽比色法測定鋼鐵中的鉬。酸溶，硫酸－高氯酸介質中，硫脲還原鐵（III）為鐵(II),除干擾，還原鉬（VI）為五價，2.00mg/100ml的鉬標準溶液為參比溶液，用2.00-2.30mg/100ml的鉬標準溶液，繪制工作曲線和測定樣品溶液的吸光度,480nm測定A。2.雙波長吸光光度法目的：解決渾濁樣品光度分析消除背景吸收的干擾多組分同時檢測原理：

A=Al1-Al2=（l1-l2）bc

波長對的選擇：a.等吸光度點法，b.系數(shù)倍率法3.導數(shù)吸光光度法選l1為參比波長,l2為測量波長得

Al1=xl1bcx+

yl1bcyAl2=

xl2bcx+

yl2bcyΔA=Al2-Al1=(

xλ2bcx+

yl2bcy)-(

xl1bcx+

yl1bcy)在等吸光度的位置(G,F),

yl2＝

yl1，則上式成為

ΔA=(

xl2-