分析化學(xué)第章

第8章吸光光度法8.1概述

1.吸光光度法：利用待測物對光的選擇性吸收為基礎(chǔ)的分析方法。一.吸光光度法的基本屬性通過測量物質(zhì)對光的吸收情況來進行物質(zhì)的定性或定量分析。二、吸光光度法特點

1.靈敏度高測定濃度可達0.1

～1

mg·L-1；

2.準(zhǔn)確度較高相對誤差2%～5%

用精密儀器，可達1%～2%3.操作簡便、測定快速、易實現(xiàn)自動化

4.應(yīng)用廣泛2.吸光光度法的分類：

(1)分光光度法

(2)比色法可見分光光度法紫外分光光度法……1.光的電磁波性質(zhì)射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光400nm750nm

8.2吸光光度法基本原理一、光的基本性質(zhì)2.光的波粒二象性

(1)波動性c=(光的折射、衍射、反射等)(2)粒子性E=h=hc/(光電效應(yīng)、光壓等)3.單色光和復(fù)合光實際：單一顏色，波長范圍窄的光。單色光：單一波長的光。復(fù)合光：幾種單色光的混合物。如：可見光段

紫藍青綠

(nm)400~450450~480480~500500~560

黃橙紅

560~590590~650650~750如兩種單色光按一定強度比例混合后變?yōu)榘坠?，則這兩種單色光具有互補作用。可見光區(qū)

=400～750nm

1.光的互補作用與互補色光二、

溶液對光的選擇性吸收與吸收曲線具有互補作用的兩種單色光稱為互補色光。紅橙黃綠青青藍藍紫

白光隔三互補

光的互補關(guān)系：2.物質(zhì)的顏色與對光的選擇性吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意

KMnO4吸收白光中綠光，溶液呈紫紅色。

CuSO4吸收白光中黃光，溶液呈藍色。

濃度越大，液層越厚，吸光質(zhì)點越多，吸收程度越大，顏色越深。物質(zhì)的呈色機理：

物質(zhì)選擇性地吸收了其本身顏色的互補色。溶液的顏色與被吸收光的顏色互補。3.吸收曲線

(1)制作：對某一有色溶液，改變波長

，測溶液對不同波長光的吸光度A，作圖，得A－曲線，即該溶液中吸光物質(zhì)的吸收曲線。如KMnO4吸收曲線4004805606407202.01.61.20.80.4A

/nmc1

c2

c3

c4

c1>c2>c3>c4

由圖可知:a.KMnO4對525nm附近的綠光吸收最多，最大吸收波長

max=525nm；b.濃度不同，曲線形狀相似，

max不變，形狀與c無關(guān)，

曲線形狀取決于物質(zhì)結(jié)構(gòu)；c.在

max處,A隨c變化最大所以用

max測定，靈敏度高。

Aλ/nmc1

c2

c3

c4

c1>c2>c3>c4

4004805606408.3光吸收定律一、吸光度A和透光率TI0－入射光強度

It—透過光強度

b—液層厚度 It

透光率：T=

I0

吸光度：全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光

I0透射光

Itb

二、光吸收定律（朗伯—比爾定律）定律表達式:

A=lg（I0/It)=kbc

物理意義:

一定溫度下，波長為λ的單色光通過均勻的某吸收溶液時，溶液的吸光度與溶液中吸光物質(zhì)濃度及光通過的液層厚度成正比。

k－比例系數(shù)b－液層厚度

c—吸光物質(zhì)的濃度注意：

a.入射光必須為單色光；

b.吸收過程中溶液各物質(zhì)無相互作用；

c.入射光與物質(zhì)的作用僅限于吸收過程;

d.吸收物質(zhì)是均勻連續(xù)的分布體系。

適用條件:1.適用于用可見光、紫外光、紅外光、原子光等進行測量的吸光光度法；2.適用于溶液及其他均勻的，非散射的吸光物質(zhì)，包括固體和氣體。三、光吸收定律中的比例常數(shù)

A=kbc

b的單位為cm

c的單位

a

叫吸光系數(shù)，單位為L·g–1·cm-1

mol·L-1

A=εbc

A=abcε叫摩爾吸光系數(shù)，單位為

L·mol-1·cm-1

g·L-1

a與吸光物質(zhì)性質(zhì)、溫度、溶劑、入射光波長有關(guān)，與濃度和液層厚度無關(guān)

。關(guān)于：a.物理意義:

表示溶液濃度為1mol·L-1，液層厚度為1cm時，一定T下波長為的單色光通過某溶液的吸光度。

值越大，吸光物質(zhì)的吸收能力越強。同一物質(zhì)與不同顯色劑作用，生成具有不同

的有色化合物，反映顯色反應(yīng)靈敏度的高低。測定時通常選

值大的化合物以提高靈敏度。

c.測定:由A=bc=A/bcb.與吸光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、溶劑、波長、溫度等有關(guān)

例：5.00×10-4g·L-1Fe2+溶液，與鄰二氮菲生成橙色配合物，在510nm，比色皿厚度為2cm，測得A=0.190，計算有色配合物的摩爾吸光系數(shù)。=1.06×104L·mol-1·cm-1

ε=A/bc=

0.1902cm×8.95×10-6mol·L-1

解

cr(Fe2+)=5.00×10-4/55.85=8.95×10-6mol·L-1例:

某有色溶液盛于1cm比色皿中，在=514nm處測得T1=60.0%，求:(1)若c1=2.00×10-5mol/L，=

?(2)當(dāng)溶液濃度增大一倍時，A2=?T2=?解:(1)A1=-lgT1=-lg0.600=0.222

由A1

=bc1得

=A1/bc1

=1.11×104(L·mol-1·cm-1)A2

=2A1

=0.444

lgT2

=-0.444T2

=36.0%(2)由A1=-lgT1

=bc1A2

=-lgT2

=bc2得

四.吸光度的加和性條件：各組分間不相互干擾。

A=ΣAi=A1+A2+······+An=1bc1+2bc2+······+nbcn

吸光度具有加和性是吸光光度法中測量吸光度、使用參比溶液和進行多組分測定的理論依據(jù)。

同一溶液中含有幾種吸光物質(zhì)：物理意義：總吸光度等于各個組分的吸光度之和。8.4偏離朗伯-比爾定律的原因一、有色溶液偏離朗伯-比爾定律所引入的誤差A(yù)c213A=εbc

一定條件下,得到過原點的直線。實際工作中

(1)單色光不純

非單色光，ε不是常數(shù)，引起偏離1.物理因素減小偏離的方法:

①使用好的單色器②選作入射光（2）散射光的影響

若介質(zhì)不均勻，入射光通過時，光的消耗除吸收外，還有反射、折射及散射，使實測A偏大，導(dǎo)致偏離。A或122.化學(xué)因素(1)吸光質(zhì)點的相互作用(2)平衡效應(yīng)濃溶液時，相互影響較大，會改變其吸光性能，故引起偏離。吸光物質(zhì)的離解、締合、互變異構(gòu)及化學(xué)變化若稀釋一倍，則cAB不只降至1/2(由于電離度增大，降低1/2還多，故引起偏離)例如

AB型有色化合物(在溶液中存在以下平衡)

ABA++B－(3)溶劑效應(yīng)8.5顯色反應(yīng)及要求使試樣中的被測組分與化學(xué)試劑R作用生成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。mX+nR=XmRn(待測組分)(顯色劑)(有色化合物)一、反應(yīng)條件的選擇1.顯色反應(yīng)(1)靈敏度足夠高，選擇性好；(2)有色化合物的組成恒定，符合一定的化學(xué)式；且有色化合物的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)足夠穩(wěn)定；(3)對比度要大，即有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大；

△=︱max(MR)-max(R)︱≥60nm(4)顯色過程要易于控制。對顯色反應(yīng)的要求：

2.影響顯色反應(yīng)的因素

(1)溶液的酸度

溶液的酸度一般用緩沖溶液來控制。

a.影響顯色劑R的存在型體和顏色；

b.影響被測X離子的存在狀態(tài)；

c.使干擾組分影響主反應(yīng)的程度

d.影響有色化合物的組成。(2)顯色劑用量一般顯色劑過量20～50%Ac(R)abaAc(R)b(3)顯色時間(4)顯色溫度(5)溶劑(6)共存干擾離子

現(xiàn)象：(1)共存離子本身具有顏色或與顯色劑

生成有色化合物→正干擾；

(2)共存離子與被測組分或顯色劑生成

無色化合物→負干擾。

干擾離子的消除: (1)控制溶液酸度；

(2)加入掩蔽劑；

(3)改變干擾離子的價態(tài)；

(4)分離干擾離子;(5)選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤汉蜏y量波長。3.常用的顯色劑（自學(xué)）8.5吸光光度法的測定方法和儀器一、目視比色法和吸光光度法

1.目視比色法：用眼睛觀察，比較溶液顏色深淺標(biāo)準(zhǔn)系列未知樣品比較的是透射光強度優(yōu)點：儀器簡單、操作方便、靈敏度高、膠體及乳濁液等也可測定。缺點：標(biāo)準(zhǔn)色階溶液不能久存，主觀誤差大，準(zhǔn)確度不高，且不可分辨多組分。2.光電比色法

定義：利用光電效應(yīng)通過光電計和檢流計測量有色溶液的吸光度來測定試樣中吸光物質(zhì)的方法叫光電比色法。是比較有色溶液對入射光的吸收程度。

特點利用濾光片產(chǎn)生較粗糙的單色光使用光電計和檢流計測定，消除主觀誤差準(zhǔn)確度較高，且可分辨多組分單色光單色性不好1.標(biāo)準(zhǔn)比較法

二、吸光光度法的定量測定方法3.吸光光度法(1)入射光純度高用棱鏡或光柵等作單色器；(2)可同時測定多種組分；(4)應(yīng)用范圍擴大。(3)有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度;特點：原理：同光電比色法同樣條件下分別測定標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測溶液吸光度AsAx=cscx標(biāo)準(zhǔn)溶液As=εbcs未知溶液Ax=εbcx

cx=

cs

AxAs使用標(biāo)準(zhǔn)比較法注意：

1.標(biāo)準(zhǔn)溶液與試液濃度接近；

2.測定條件相同。例1:

測土樣含磷量，進行如下反應(yīng):(1)稱取1.000g土樣,消化處理(P→PO43-),

定容至100.00mL,取10.00mL于50.00mL

容量瓶中,顯色,定容,用1cm比色皿,

測得Ax=0.250;(2)取4.00mL濃度為10.00mg·L-1的磷標(biāo)準(zhǔn)液于50.00mL容量瓶中,顯色,定容,用1cm

比色皿,測得As=0.125求:

土樣中w(P)=?

解:

ρs=4.00×10.00/50.0=0.800(mg·L-1)

ρx=Axρs/As=0.250×0.800/0.125=1.60(mg·L-1)w(P)=m(P)/ms=8.00×10-4/1.000=0.000800=0.0800%

ρx′=50.0ρx/10.0=8.00(mg·L-1)m(P)=ρx′×100.0×10-3

=0.800(mg)=8.00×10-4g

2.標(biāo)準(zhǔn)曲線法(工作曲線法)

(1)步驟:

a.繪制工作曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度：c1、

c2、

c3、c4、

c5

吸光度：A1、A2、

A3、

A4、

A5

b.測未知液Axc.查未知液濃度cxAAxcx

c(3)使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法注意：

a.標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度必須在線性范圍內(nèi)， 即符合A=bc

b.試液的吸光度必須在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)， 即A1≤Ax≤Anc.標(biāo)準(zhǔn)曲線要定期校對。(2)適用：批量樣品分析，準(zhǔn)確度較高。3.標(biāo)準(zhǔn)加入法

基本原理：取一份試液cx，測得其吸光度為Ax；另取一等量試液，加入一定量的含待測組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使被測組分的濃度增加ck，在相同的條件下測定其吸光度為Ax+k。有：Ax=bcx

Ax+k=b(cx+ck)∴（1）兩點比較法

(2)標(biāo)準(zhǔn)加入工作曲線法

a.繪制工作曲線加標(biāo)準(zhǔn)溶液后濃度增加：

0ck2ck

3ck

4ck5ck

吸光度：Ax

A1A2A3A4A5

Ax+k=b(cx+ck)=bcx+bck

=Ax+bck

－cxAc0b.求未知液濃度Ax三、分光光度計1.分光光度計的基本部件及作用產(chǎn)生白光獲得單色光盛放溶液將光轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏鬟M行測量顯示電信號光源單色器吸收池檢測器顯示器顯示A

、T2.分光光度計的類型（1）721型（2）722型

……（自學(xué)）

一、

儀器本身引入的誤差

1.儀器的性能不好由灰塵的反射、光學(xué)系統(tǒng)的缺陷等引起。雜散光是指波長刻度所示的狹窄光譜帶之外的、沒有通過樣品池的少量光。雜散光進入檢測器后會產(chǎn)生額外的信號。如光源強度不穩(wěn)、單色器分辨率不高等。

2.雜散光的影響

8.7測量誤差與測量條件的優(yōu)化

二、吸光度測量誤差引起的濃度誤差

測量誤差Er=dc/c依據(jù)A=-lgT=-0.4343lnT=bc

dA=-0.4343dT/T=bdc

若dT=0.01說明:

濃度測量相對誤差與透光率的讀數(shù)誤差dT

成正比，且與透光率T本身的讀數(shù)有關(guān)。

00.700.400.220.0970A

20406080100T/%

0.4343

24681036.8

濃度測量的相對誤差與T或A的關(guān)系Er

由Er～T曲線可知：(1)T值較大或較小時，濃度測量相對誤差迅速增大；(2)當(dāng)T=36.8%或A=0.4343時，Er最小，為2.72%；

(

A越接近0.4343，Er越小)

(3)當(dāng)T=15%～65%

或A=0.8～0.2

時,|Er|<4%；

(4)某一T下，Er可計算如:T=95%時，Er=0.20=20.0%

T=5%時，Er=0.067=6.7%牢記??！

為使相對誤差較小應(yīng)控制測量時讀數(shù)范圍A=0.2～0.8

或T＝65%～15%

(2)多組分、有干擾，按

“吸收最大，干擾最小”原則

如：MnO4-,max=525nm,MnO4-與Cr2O72-共存時，測MnO4-

在525nm，Cr2O72-有干擾，應(yīng)選545nm。三、吸光度測量條件的選擇

1.

選擇適當(dāng)?shù)娜肷涔獠ㄩL

(1)單組分、無干擾時,遵循吸收最大原則，選max。(靈敏度高)

2.控制吸光度值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)

(A=0.2～0.8或T=65%～15%)

(1)選擇合適的比色皿—上策（改變b）

(2)控制溶液濃度—中策（改變c）

(3)調(diào)整顯色系統(tǒng)—下策（改變

）

3.

選擇恰當(dāng)?shù)膮⒈热芤簩鉁y量產(chǎn)生影響的因素：吸收池、顯色劑或共存離子、基體溶液。用參比溶液（空白溶液）進行校正。參比溶液的作用：調(diào)節(jié)儀器零點

(使T=100%，A=0)，消除溶劑、試劑、吸收池壁對光的反射、吸收引起誤差。吸光度具有加和性，故待測溶液吸光度為A待測溶液=A待測組分

+A參比溶液bc則A待測溶液=A待測組分

+0=A待測組分

=bc

(2)試液無色，而試劑和顯色劑有色，以

不加試液的試劑和顯色劑溶液作參比

→試劑空白(1)試液、試劑、顯色劑均無色，用純?nèi)軇ㄈ缯麴s水）作參比→溶劑空白

選擇參比溶液的方法：根據(jù)加入試劑和被測試液的顏色性質(zhì)：(4)試液和顯色劑均有色，

參比溶液：

試液+掩蔽劑+顯色劑和其它試劑。

(3)試液有色，而試劑、顯色劑無色，以不加顯色劑等的試液為參比

→試樣空白

8.6吸光光度法的應(yīng)用一、多組分的測定

1.吸收曲線不重疊

A12

IIIA1=-lgT1=1bc1A2=-lgT2=2bc22.吸收曲線單向重疊Amax1max2IIIA1=－lgT1=1,1bc1

A2=－lgT2=1,2bc1+2,2bc22.吸收曲線雙向重疊

在

1測得A1

在

2測得A2

A1=

1xbcx+1ybcy

A2=2

xbcx+

2Ybcy

→計算出

cx

,

cyA12XY二、示差吸光光度法

基本原理采用濃度稍低于試樣溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液，調(diào)節(jié)透光率為100%。c2c1，以c1為參比溶液測量c2的吸光度A2，此時有：A2=△A=b(c2-c1)=bc

所得吸光度值與兩溶液濃度差成正比。

2.此法特點

測高濃度溶液(遵從朗伯-比耳定律)時，仍能將讀數(shù)控制在A=0.2~0.8(原理見下圖)空白溶液作參比時Tx

不在15%~65%內(nèi)示差法以cs溶液作參比時Tx在15%~65%內(nèi)。

因此，測定高濃度溶液時，示差法提高了準(zhǔn)確度。2.示差法定量分析的方法(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線法cx=Δcx+c１(2)兩點比較法

Δcx/Δcs=Ax/As；可推出：作業(yè)：P255

第2大題（2）、（4）、（5）第8章小結(jié)

1.掌握朗伯-比爾定律的使用條件，的物理意義及決定因素和有關(guān)計算；

2.了解儀器測量誤差的來源和讀數(shù)誤差對測量結(jié)果的影響；

3.熟悉吸光光度法的測定方法；

4.掌握測定條件的選擇規(guī)則。一、選擇題

1.在符合朗伯—比耳定律的范圍內(nèi)，有色物濃度、最大吸收波長、吸光度三者關(guān)系是（）

A.增加,增加,增加；B.減小,不變,減?。?/p>

C.減小,增加,增加;D.增加,不變,減小自測題（第八章）2.下列說法正確的是（）

A.透光度與濃度成直線關(guān)系；

B.摩爾吸光系數(shù)隨波長而改變；

C.光度法測定FeSCN2+時，選用紅光作入射光；

D.玻璃棱鏡適用于紫外光區(qū)。3.光度分析中，在某濃度下以1.0cm吸收池測得透光度為T

。若濃度增加一倍，透光度為()A.T

2;

B.T/2;C.2T;

D.T4.若分光光度計的儀器測量誤差ΔT=0.01,當(dāng)測得透光度T=70％時，則其測量引起的濃度相對誤差為（已知Δc/c=0.434ΔTTlgT

)()

A.2％；

B.8％;C.6％;D.4％質(zhì)量相同的A,B兩物質(zhì)其摩爾質(zhì)量M(A)＞M(B)

經(jīng)相同方式顯色測量后，所得吸光度相等，則它們摩爾吸光系數(shù)的關(guān)系是（）

A.εA

＞ε

B；B.εA

＜ε

B；

C.εA

=ε

B；D.εA

=1/2ε

B

；6.今有兩種有色配合物M和N。已知其透過率關(guān)系為lgTN

-lgTM

=1,則吸光度關(guān)系A(chǔ)N–

AM=()

A.1;B.2;C.-2;D.-1

7.

在分光光度計中，光電轉(zhuǎn)換裝置接收的是（）

A.入射光的強度B.透射光的強度

C.吸收光的強度D.散射光的強度8.

下列說法中，不引起偏離朗伯—比耳定律的是（）

A.非單色光B.介質(zhì)的不均勻性

C.檢測器的光靈敏范圍D.溶液中的化學(xué)反應(yīng)

9.利用Cu(NH3)42+的藍色以分光光度法測Cu2+,所選用的光的顏色為（）

A.藍色B.紅色

C.黃色D.綠色10.有色配合物的吸光度與下述因素?zé)o關(guān)的是（

）

A.入射光的波長B.比色皿的厚度

C.有色配合物的濃度D.配合物的lgKθ穩(wěn)11.

影響配合物的摩爾吸光系數(shù)的因素是（

）

A.比色皿的厚度B.入射光的波長

C.有色物的濃度D.配合物的lgKθ穩(wěn)

12.

以下說法有錯誤的是（

）

A.吸光度隨濃度增加而增加

B.吸光度隨液層厚度增加而增加

C.吸光度隨入射光的波長減小而增加

D.吸光度隨透光率的增大而減小

13.

下述說法有錯誤的是（）

A.有色液的最大吸收波長不隨有色液的濃度而變

B.紅色濾光片透過紅色的光，所以適合于藍綠色溶液的光度測定

C.有色物的摩爾吸光系數(shù)越大，顯色反應(yīng)越靈敏

D.比色法就是分光光度法14.

下列表述不正確的是()A.吸收光譜曲線表明了吸光度隨波長的變化

B.吸收光譜曲線以波長為縱坐標(biāo)，以吸光度為橫坐標(biāo)

C.吸收光譜曲線中，最大吸收處的波長為最大吸收波長

D.吸收光譜曲線表明了吸光物質(zhì)的光吸收特性15.

光度分析中選擇參比溶液的原則是（）

A.一般選蒸餾水

B.一般選試劑溶液

C.根據(jù)加入試劑和被測試液的顏色性質(zhì)選擇

D.一般選擇褪色溶液16.光度分析中，用1cm吸收池測得透光度為T,

若改用2cm吸收池測得透光度為（）

A.2TB.T/2C.T2D.T17.

用鄰二氮菲光度法測鐵時，濃度為10-4mol/L

時透光率為0.64，若濃度為1.50×10-4mol/L時，其透光率為（）

A.0.512B.0.800C.0.862D.0.743

18.

下列幾組吸光度范圍內(nèi)，測量相對誤差較小的是（

）

A.0.2～0.8B.0.1～0.8C.0.3～0.6D.0.2～0.6

19.

吸光度A與透光度T的關(guān)系為（

）

A.

T1=AB.lgT1=AC.lgT=AD.T=lg

A1

20.

以M表示被檢測物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，則摩爾吸光系數(shù)（ε）與吸光系數(shù)（a）之間的換算關(guān)系是 （

）

A.ε=aMB.

ε=

a

/M

C.ε=aM/1000D.ε=×1000aM

21.

依據(jù)分光光度計刻度讀數(shù)誤差判斷，符合實際情況的是（）

A.透光度T=12.0％時的濃度相對誤差小于24.0％時的濃度相對誤差

B.吸光度為0.20時的濃度相對誤差大于吸光度為

0.40時的濃度相對誤差

C.透光度越大，濃度相對誤差越大

D.T=0.368時濃度相對誤差最小

22.

已知Mr

(Mn)=55.0。準(zhǔn)確稱取含錳試樣2.000g

處理成100.0mL溶液。取出25.00mL溶液，將其中的Mn2+用KIO4氧化為MnO4,稀釋至100mL，

在515nm波長處用2.00cm吸收池，測得吸光度為

0.62。已知MnO4-的ε515=2235L·mol-1·cm-1.則該試樣中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（）

A.0.152％

B.1.52％

C.0.038％

D.0.0152％-

二、填充題某溶液吸收560～590nm范圍內(nèi)的光，它顯