第十一章吸光光度法 目的要求： 1.了解吸光光度法的基本概念及其方法特点，掌握吸收曲线的概 念，了解其应用 2.掌握光的吸收定律，掌握吸光系数和摩尔吸光系数，了解比尔 定律的偏离情况，掌握朗伯比尔定律的应用原理 3.掌握显色反应的概念，了解显色条件的选择原理 4.了解吸光光度法应用 5.了解沉淀滴定法的原理和应用 重点： 朗伯比尔定律；吸光系数：单一组分的分析 难点： 吸光光度分析的测量条件控制和测量误差：示差法 课堂组织： §11-1概述 一、吸光光度的定义及特点： 1.定义：基于物质的分子对光具有选择吸收的特性而建立起 来的分析方法。 2.分类： (1)红外吸收光谱：属于分子振动光谱，吸收光波长范围在 2.5~1000mm,主要用于有机化合物结构鉴定
(2)紫外吸收光谱：属于电子跃迁光谱，吸收光波长范围在 200~400m(近紫外区)，可用于结构鉴定和定量分析。 (3)可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400~750 m,主要用于有色物质的定量分析。 3.特点：灵敏度高.10-5~106mo1 准确度好.RE=2~5% 简便，快速，成本低 应用广泛 二、光的基本性质： 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长入、 频率Y、光速c、波数(cm)等参数来描述： 单色光：单一波长的光 复合光：由不同波长的光组合而成的光 光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到 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。 三、物质对光的选择性吸收 不同物质对各种波长光的吸收具有选择性，当一束白炽光作 用于某一物质时，如果该物质对可见光各波段的光全部吸收，物 质呈黑色：如果该物质对可见光区各波段的光都不吸收，即入射 光全部透过，则物质呈透明无色；若物质吸收了某一波长的光， 而让其余波段的光都透过，物质则呈吸收光的互补色光。值得注 意的是，如果物质分子吸收的是其他波段的光（非可见光）时， 则不能用颜色来判断物质分子对光子的吸收与否。 2
如：硫酸铜溶液，吸收黄光，呈现蓝色， 高锰酸钾溶液，吸收绿光，呈现紫色 四、吸收曲线(absorption spectrum) 1吸光度：当一束平行单色光照射均匀有色溶液时，光的一部分被 吸收，一部分透过，一部分被反射，设入射光强度一10，透射光强 度1，吸收光强度一a, 则： 透光度T transmittance：表述入射光透过溶液的程度。 T=I/Io 吸光度A absorbance A=-lgT=lgIo/I 5.吸收曲线定义：将各种波长的单色光依次通过溶液，测量 其对各波长的吸收程度，以波长为横轴，吸光度为纵轴， 即得吸收曲线。KMnO4溶液的吸收曲线： ·KMO4溶液对不同波长的光吸收具有选择性，最大吸收波 入max=525nm。 •物质的吸收曲线是一种特征曲线。不同浓度溶液的吸收曲线形状 相似，最大吸收波长不变。 ·在最大吸收波长附近，吸光度测量的灵敏度最高。这一特征可作 为定量分析选择入射光波长的依据
§11-2光吸收定律 一、光吸收定律一Lambert-Beer定律 l.Lambert-Bcer定律： 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明 了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。（动画） A∝飞 1852年比耳(Becr)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间 也具有类似的关系。（动画）A∝c 二者的结合称为朗伯-比耳定律，其数学表达式为： A=1g (lo/h)=Kbc A:吸光度，描述溶液对光的吸收程度： b:液层厚度（光程长度），通常以cm为单位： c:溶液的浓度，单位moL: 即：当一束平行单色光通过某有色溶液时，溶液的吸光度A与液 层厚度b和溶液浓度c的乘积成正比。 2.吸光系数和摩尔吸光系数： K为常数，表示物质对光的吸收能力， 1)K的影响因素： ●与入射光的波长有关 ·与有色物质的性质有关 ●与温度有关 2)表示方法： K值随c的单位不同而不同，液层厚度以cm为单位. C/g'L-1 A=abc a吸光系数：Lg1cm1 C/mol-L-1 A=&bc 4
e摩尔吸光系数：Lmo1cm~1 3)&(mnolar absorption coefficient)的意义： e表示吸光物质浓度为1mol/1,液层厚度为1cm时溶液的吸 光度. 值越大，溶液的吸光能力越强，显色反应的灵敏度 越高.p263 e是吸光物质在特定波长下的特征常数 e值是选择显色反应的重要依据。 对一次分析而言，b为常量，ε为标准工作曲线的斜率，8的大小 直接反映出方法的灵敏度。 般情况 ε105高灵敏度 朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。 广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区的吸收测量： 例：浓度为0.51μg/ml的Cu2+溶液，用双环己酮草酰二腙光度法测 定.在600nm波长处用2cm比色皿测得A-0.297.求e,a. 解：Ca.=0.51×10 -=8.0×10-6mol.1 63.55 0.297 6=8.0x10×2.0=1.9×101mo1·cm 0.297 a=0.51x10×2.0=3.0×10181.cm 显然，g=aM
二、对Lambert-Beer定律的偏离 由朗伯-比耳定律，吸光度A与浓度c呈线性关系，但采用标 准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现标准曲线常发生弯曲（尤 其当溶液浓度较高时)，这种现象称为对朗伯比耳定律的偏离 原因：1)由于非单色光引起的偏离： 2)介质不均匀引起的偏离 3)液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡 时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。 例：Cr20,2+H20-2HCr04=—2H+2Cr042 黄 为了避免化学反应平衡移动引起的对吸收定律的偏离，应选择 适当的实验条件 §113吸光光度分析的方法和仪器 一、测定方法： 定量方法 标准曲线法 标准比较法 二、仪器： 仪器由以下部分组成： 光源 单色器 样品室 检测器 显示
§11-4显色反应和显色条件的选择 一、显色反应的选择 1.显色反应和显色剂 从理论上讲，所有对紫外光、可见光有吸收的有机物、无机 物都可以用紫外一可见分光光度法进行直接测定。在实际工作中， 通常使弱吸收物质发生化学反应生成一种新的具有强吸收性质的 吸光物质，以提高光度测量的准确性和分析方法的灵敏度。此反 应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。 2.显色反应的要求： ⊙形成的吸光物质的摩尔吸光系数大，方法灵敏；一般要求 e在104~105之间 ⊙产物稳定： ©选择性好：显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色 反应。且显色剂在测定波长处无明显吸收。 ©显色反应的条件便于控制。 ⊙溶液中存在两种有色物质时，要求两种有色物最大吸收波 长之差（对比度）：△入>60nm。 3.显色剂 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种 有机显色剂：种类繁多 (1)偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜色 发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、 对比度大等优点，应用最广泛。偶氨胂Ⅲ、PAR等。 (2)三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等 二、显色条件的选择 1.显色剂的用量
M+R=MR (被测组分)（显色剂（有色化合物） R过量，反应完全，MR稳定，A值稳定。 在实际工作中，R用量由实验确定。固定C,T,t,C+,而只改 变R的用量，作A一R曲线，一般有下面三种情况： A (a) (b) fe》 选择曲线变化平坦处 2.溶液的酸度 大多数显色剂是有机弱酸（碱），显色反应受酸度影响， 民 MR M(OH)n HR 在实际工作中，通常是固定其他实验条件，变化反应体系的 pH值，测量体系的吸光度A,作ApH曲线，从实验曲线中选择A 值K,且随pH值变化平缓的H值范围作为酸度控制范围。 水杨酸与F3+在不同条件下形成具有不同组成和颜色的配位 化合物： pH 2~3 Fe(ssal)t 紫色 pH 4~7 Fe (ssal)2 橙色 pH 8~10 Fe(ssal)23- 黄色 pH>12 Fe(0H)3 沉淀 3.温度：一般在室温下测定。 4.显色反应的时间 显色反应的速度有差异，有的显色反应瞬时完成，且形成
的吸光物质稳定；有的显色反应很快完成，但形成的吸光物质 不稳定：有的显色反应较慢。固定其他实验条件，测量吸光度 随时间的变化曲线，根据实验结果选择合适的反应时间。 §11-5吸光度测量条件的选择 一、入射光波长的选择 入ex 无干扰时，选择入max, 有干扰时，选择其他适宜测量的波长。 一、参比溶液的选择 1.定义：在吸光光度法中，作为比较的溶液或溶剂称为参比 溶液或空白溶液。 2.参比溶液的意义 以透过参比皿的光强作为入射光强度，这样测得的吸光度 消除了吸收皿反射以及溶剂、试剂等吸收产生的误差。 3.参比溶液的分类： (1)纯溶剂空白： (2)试剂空白 (3)试液空白 (4)显色试剂、样品溶液及待测组分M的掩蔽剂组成参比溶液 若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在试 0
液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比 溶液。 二、吸光度读数范围的选择 任何型号的分光光度计都有一定的测量误差，对721型，透 光度读数误差△T为一常数，不同型号的仪器，△T数据不同，在 ±0.2%~±2%范围内。但在不同的读数范围内所引起的浓度的相 对误差是不同的 由朗伯一比尔定律：-lgT=ebc 对上式微分： -dlgT=-0.434d1nT =-0.4347dT=eb dc 两式相除得： dc/c=(0.434/7TgT)d7 以有限值表示可得： △c/c=(0.434/T1gT)△T 浓度测量值的相对误差（△cc)不仅与仪器的透光度误差△T有 关，而且与其透光度读数T的值也有关。 设△T-1%,则可绘出溶液浓度相对误差△cc与其透光度 T的关系曲线。 讨论： (1)当△T=1%,T在2%~65%之间时，浓度相对误差较 小： (2)测定时，应尽量使溶液透光度值在：T=20%~65% (吸光度A=0.70~0.20)。 (3)可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为： Tmin=36.8%,Amim=0.434 10