第二章 紫外可见
光分光光度法
利用被测物质的分子对 紫
外 -可见光选择性吸收的 特性
而建立起来的方法。
一, 分子吸收光谱的产生
在分子中存在着电子的运动，以
及组成分子的各原子间的振动和分子
作为整体的转动。分子的 总能量 可以
认为等于这三种 运动能量之和 。即：
E分子 = E电子 + E振动 + E转动
分子中的这三种运动状态都对
应有一定的 能级 。即在分子中存在着
电子能级、振动能级和转动能级 。这
三种能级都是 量子化 的。其中电子能
级的间距最大（每个能级间的 能量差
叫间距或能级差 ），振动能级次之，
转动能级的间距最小。
如果用△ E电子,△ E振动 以及△ E转
动 表示各能级差，则：
△ E 电子 ＞△ E 振动 ＞△ E 转动
由于组成分子能量的几部分都具有
一定的能级，所以 分子也具有一定的
能级,如图是双原子分子的能级图：
由图可见，在每一个电子能级上有
许多间距较小的振动能级，在每一个
振动能级上又有许多间距更小的转动
能级。由于这个原因，处在同一电子
能级的分子，可能因振动能量不同而
处于不同的能级上。同理，处于同一
电子能级和同一振动能级上的分子，
由于转动能量不同而处于不同的能级
上。
当用光照射分子时，分子就要 选择
性的吸收 某些波长（频率）的光而由
较低的能级 E跃迁到较高能级 E‘上，所
吸收的光的能量就等于两能级的能量
之差：
△ E= E‘－ E
其光的频率为,γ= △ E/h
或光的波长为,λ=hc/ △ E
由于分子 选择性的吸收 了某些波长
的光，所以这些光的 能量就会降低,
将这些波长的 光及其所吸收的能量 按
一定顺序排列起来，就得到了分子的
吸收光谱。
二, 分子吸收光谱类型
远红外光谱, 红外光谱及
紫外 -可见光谱三类 。
分子的 转动能级跃迁, 需
吸收波长为远红外光, 因此, 形
成的光谱称为 转动光谱或远红外
光谱 。
分子的 振动能级差 一般需吸收红
外光才能产生跃迁 。 在分子振动时同
时有分子的转动运动 。 这样, 分子振
动产生的吸收光谱中, 包括转动光谱,
故常 称为振 -转光谱 。 由于它吸收的
能量处于红外光区, 故又称 红外光谱 。
电子的跃迁 吸收光的波长主要在
真空紫外到可见光区, 对应形成的光
谱, 称为 电子光谱或紫外 -可见吸收光
谱 。
三．有机化合物的紫外 — 可见吸收
光谱
（ 一 ）, 跃迁类型
主要有 σ→σ *,n→σ *,n→π *,
π→π *
E
???*
n??*
n??*
?*
?
?
?*
n
a.σ→σ * 跃迁主要发生在 真空紫外区 。
b,π→π * 跃迁吸收的波长较长，孤立
的 π→π* 跃迁一般在 200nm左右
C,n→π * 跃迁一般在 近紫外区 （ 200 ~
400 nm），吸光强度较小，
d.n→σ * 跃迁吸收波长仍然在 150 ~
250 nm范围，因此在紫外区不易观察
到这类跃迁。
在以上几种跃迁中, 只有 ?-?*和 n-
?*两种跃迁的能量小, 相应波长出现
在近紫外区甚至可见光区, 且对光的
吸收强烈, 是我们研究的重点 。
（二）、常用术语
1,生色团,
有机物中含有 n →π * 或 π→π *
跃迁的基团；
2，助色团,
助色团是指带有 非键电子对 的基团；
可使生色团吸收峰向长波方向移动并
提高吸收强度的一些官能团，常见助
色团助色顺序为：
-F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-
NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-
3,红移与蓝移 （ 紫移 ）
某些有机化合物经取代反应引入
含有未共享电子对的基团之后，吸收
峰的波长将向 长波方向 移动，这种效
应称为 红移 效应。
在某些生色团如羰基的碳原子一
端引入一些取代基之后，吸收峰的波
长会向 短波方向 移动，这种效应称为
蓝移（紫移） 效应。 如 -R,-OCOR，
四, 溶剂对紫外, 可见吸收光谱的影响
改变溶剂的极性,会引起 吸收带形状
的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带
的 最大吸收波长发生变化 。下表为溶剂
对一种丙酮紫外吸收光谱的影响。
正己烷 CHCl3 CH3OH
H2O
???* 230 238 237 243
n ??* 329 315 309 305
由于溶剂对电子光谱图影响很大，
因此，在吸收光谱图上或数据表中必
须 注明所用的溶剂 。与已知化合物紫
外光谱作对照时也应注明所用的溶剂
是否相同。在进行紫外光谱法分析时，
必须正确选择溶剂。
五．吸收曲线（吸收光谱）及最大
吸收波长
1．吸收曲线,每一种物质对不同
波长光的吸收程度是不同的 。如果我
们让各种不同波长的光分别通过被测
物质，分别测定物质对不同波长光的
吸收程度。 以波长为横坐标，吸收程
度为纵坐标作图所得曲线。
例：丙酮
?max =
279nm (?
=15) 3
6
9
1 2
1 5
2 0 0
2 2 0
2 6 0
2 8 0
3 2 0
3 4 0
?
??nm
300 400 500 600 700 ?/nm350
525 545
Cr2O72- MnO4
-
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Ab
so
rb
an
ce
350
Cr2O72-,MnO4-的吸收光谱
2、吸收峰和最大吸收波长 ?max
吸收曲线表明了某种物质对不同波
长光的吸收能力分布。 曲线上的各个
峰叫吸收峰。峰越高,表示物质对相
应波长的光的 吸收程度越大 。其中最
高的那个峰叫 最大吸收峰,它的最高
点所对应的波长叫 最大吸收波长,用
λmax 表示。
3．物质的吸收曲线和最大吸收
波长的特点：
1） 不同的物质,吸收曲线的形状
不同,最大吸收波长不同 。
2） 对 同一物质, 其浓度不同时,
吸收 曲线形状和最大吸收波长 不变,
只是 吸收程度 要发生变化, 表现在曲
线上就是曲线的 高低 发生变化 。
六．光的选择性吸收与物质颜色的关系：
1．可见光的颜色和互补色：
在可见光范围内，不同波长的光的颜色
是不同的。平常所见的白光（日光、白
炽灯光等）是一种 复合光,它是由各种
颜色的光按一定比例混合而得的。利用
棱镜等分光器可将它分解成 红、橙、黄、
绿、青、蓝、紫 等不同颜色的单色光。
白光 除了可由所有波长的可见光复
合得到外，还可由适当的两种颜色的
光按一定比例复合得到。能 复合成白
光的两种颜色的光叫互补色光 。
?/nm 颜色 互补光
400-450 紫 黄绿
450-480 蓝 黄
480-490 绿蓝 橙
490-500 蓝绿 红
500-560 绿 红紫
560-580 黄绿 紫
580-610 黄 蓝
610-650 橙 绿蓝
650-760 红 蓝绿
2．物质的颜色与吸收光的关系：
当白光照射到物质上时，如果物质
对白光中某种颜色的光产生了选择性
的吸收，则物质就会显示出一定的颜
色。物质所显示的 颜色是吸收光的互
补色。
完全吸收
完全透过
吸收黄色光
光谱示意 表观现象示意复合光
物质颜
色
吸收光
物质颜
色
吸收光
颜色 波长范围 （ nm） 颜色 波长范围 (nm)
黄绿 紫 400～ 450 紫 绿 560～ 580
黄 蓝 450～ 480 蓝 黄 580～ 600
橙 绿蓝 480～ 490 绿蓝 橙 600～ 650
红 蓝绿 490～ 500 蓝绿 红 650～ 760
紫红 绿 500～ 560
§ 2— 2 光吸收定律
—— 朗白 — 比耳定律
一．基本概念,当强度为 I0的一定
波长的单色入射光束通过装有均匀待
测物的溶液介质时，该光束将被部分
吸收 Ia，部分反射 I r,余下的则通
过待测物的溶液 It,即有：
I0=Ia + It +I r
如果吸收介质是溶液（测定中一般
是溶液），式中反射光强度主要与器
皿的性质及溶液的性质有关，在相同
的测定条件下，这些因素是固定不变
的，并且反射光强度一般很小。所以
可忽略不记，这样：
Io=Ia+It
即：一束平行单色光通过透明的吸
收介质后，入射光被分成了吸收光和
透过光。
待测物的溶液对此波长的光的吸收
程度可以透光率 T和 吸光度 A用来表示。
透光率 —— 透光率表示透过光强度
与入射光强度的比值, 用 T来表示, 计
算式为：
T= It /Io
T常用百分比（ T%）表示。
吸光度 —— 透光率的倒数的对数叫
吸光度 。 用 A表示：
A=-lgT
二, 朗白 — 比耳定律：
（ 一 ） 定律内容,
当用一束强度为 Io的单色光垂直通
过厚度为 b,吸光物质浓度为 c的溶液
时, 溶液的 吸光度正比于溶液的厚度 b
和溶液中吸光物质的浓度 c的乘积 。 数
学表达式为：
A=-lgT=Kbc
（ 二 ） 比例常数 K的几种表示方法：
吸收定律的数学表达式中的比例常
数叫, 吸收系数,, 它的大小可表示
出吸光物质对某波长光的吸收本领
（ 即吸收程度 ） 。 它与吸光物质的性
质, 入射光的波长及温度等因素有关 。
另外,K的值随着 b和 c的单位不同
而不同。下面就介绍 K的几种不同的表
示方法。
1,吸光系数,
当溶液浓度 c的单位为 g/L,溶液液
层厚度 b的单位为 cm时,K叫, 吸光系
数,,用 a表示，其单位为 L/g·cm，此
时：
A=abc
由式可知,a=A/bc，它表示的是 当
c=1g/L,b=1cm时溶液的吸光度。
2．摩尔吸光系数：
当溶液浓度 c的单位为 mol/L，液层
厚度 b的单位为 cm时,K叫, 摩尔吸光
系数,,用 ελ 表示，其单位为
L/mol·cm,此时：
A=ε λ bc
由此式可知,ελ=A/bc,它表示
的是 当 c=1mol/L,b=1cm时,物质对波
长为 λ 的光的 吸光度 。
对于 K的这两种表示方法，它们之
间的关系为：
ελ=aM
M为吸光物质的分子量。
ε λ 和 a的大小都可以反映出吸光物
质对波长为 λ 的单色光的吸收能力。
但更常用和更好的是用 ε λ 来表示吸
光物质对波长为 λ 的光的吸收能力。
摩尔吸光系数越大，表示物质对波长
为 λ 的光的吸收能力越强，同时在分
光光度法中测定的灵敏度也越大。
（ 三 ） 吸收定律的适用条件：
1,必须是使用 单色光 为入射光；
2,溶液为 稀 溶液；
3,吸收定律能够用于彼此不相互
作用的多组分溶液 。 它们的吸光度具
有 加合性, 且对每一组分 分别适用,
即：
A总 = A1+ A2+ A3… + An
=ε 1bc1+ε 2bc2+ε 3bc3… +ε nbcn
4,吸收定律对 紫外光, 可见光,
红外光 都适用
例题,已知某化合物的相对分子
量为 251，将此化合物用已醇作溶剂
配成浓度为 0.150 m mol ·L-1溶液，
在 480nm处用 2.00cm吸收池测得透光
率为 39.8%，求该化合物在上述条件
下的摩尔吸光系数和吸光系数。
解：已知溶剂浓度 c=0.150mmo l.L-1，
b=2.00cm,T=0.398,由 Lambert-Beer定
律得：
ε （ 480nm） =A/ cb
= -lg0.398/0.150× 10-3 × 2.00
=1.33 × 103 ( L ·mol-1 ·cm-1)
由 ε=aM,得,
a= ε/M
= ε /251=5.30(L ·g-1 ·cm-1)
三．实际溶液对吸收定律的偏离及原因：
（ 一 ） 偏离,被测物质浓度与吸光
度不成线性关系的现象, 如下图 。
A
C
（ 二 ） 偏离吸收定律的原因：
1,入射光为非单色光,
严格地说吸收定律只适用于入射光
为单色光的情况。但在紫外可见光分
光光度法中，入射光是由连续光源经
分光器分光后得到的，这样得到的入
射光并不是真正的单色光,而是 一个
有限波长宽度的复合光,这就可能造
成对吸收定律的偏离。
证明如下：（设混合光是双波长）。
设由强度为 I0,1和 I0,2 的 ?1和 ?2
两种波长组成的入射光，通过溶液后
的强度分别为 I1和 I2。
将 Beer定律应用于该两个波长：
在 ?1处：
1
0,1
11
1
0,1
1
lg
bc
I
A bc
I
I
e
I
?
???
?或
同理，在 ?2处：
2
0,2
22
2
0,2
2
lg
bc
I
A b c
I
I
e
I
?
???
?或
综合前两式，得
12
0,1 0,2
12
0,1 0,2
0,1 0,2
lg
lg
10 10
b c b c
II
A
II
II
II
????
?
?
?
?
?
?
当 ?1=?2时，或者说当 ?1=?2时，有
A=?1bc,符合 L-B定律 ；
当 ?1??2时，或者说 当 ?1??2时，则
吸光度与浓度是非线性的 。二者差别
越大，则偏离 L-B越大；
对非单色光引起的偏离，其原因是
由于同一物质对不同波长的光的 摩尔
吸光系数不同造成的 。所以只要在入
射光的波长范围内,摩尔吸光系数差
别不是太大,由此引起的偏离是较小
的。
2,非平行光和光的散射：
当入射光是非平行光时，所有光通
过介质的光的 光程不同,引起小的偏
离。另外，当溶液中含有悬浮物或胶
粒等散射质点时，入射光通过溶液时
就会有一部分光因 散射而损失 掉，使
透过光强度减小，测得的吸光度增大，
从而引起 偏离吸收定律 。
3．化学因素引起的偏离：
1）离解作用,2）酸效应,3）
溶剂作用：
1） 离解作用,在可见光区域的分
析中常常是将待测组分同某种试剂反
应生成有色配合物来进行测定的。有
色 配合物在水中不可避免的要发生离
解，从而使得有色配合物的浓度要小
于待测组分的浓度,导致对吸收定律
的偏离。特别是在稀溶液中时，更是
如此。
2） 酸效应,如果待测组分包括在
一种酸碱平衡体系中，溶液的酸度将
会使得待测组分的 存在形式发生变化,
而导致对吸收定律的偏离。
3）溶剂作用：溶剂对吸收光谱的
影响是比较大的,溶剂不同时,物质
的 吸收光谱不同 。
§ 2— 3 紫外 -可见分光光度计
一, 分光光度计的主要部件和工作
原理：
0.575
光源 单色
器
吸收
池
检测
器
显
示
（一） 光源,
用于提供足够 强度 和 稳定 的 连续光
谱 。分光光度计中常用的光源有热辐
射光源和气体放电光源两类。
热辐射光源用于可见光区，如 钨
丝灯和卤钨灯； 气体放电光源用于紫
外光区，如 氢灯和氘灯。 钨灯和碘钨
灯可使用的范围在 340 ~ 2500nm。
氢灯和氘灯。它们可在 160 ~ 375
nm范围内产生连续光源。
另外，为了使光源发出的光在测量
时稳定，光源的供电一般都要用 稳压
电源,即加有一个稳压器。
（二） 分光系统,
分光系统也叫 单色器 。单色器是能
从光源辐射的复合光中 分出单色光 的
光学装置，其主要功能：产生光谱纯
度高的光波且波长在紫外可见区域内
任意可调。
单色器一般由入射狭缝、准光器
（透镜或凹面反射镜使入射光成平行
光）,色散元件,聚焦元件和出射狭
缝等几部分组成。其核心部分是色散
元件，起分光的作用。
能起分光作用的色散元件主要是 棱
镜和光栅。
棱镜 有玻璃和 石英 两种材料。它们
的色散原理是依据不同的波长光通过
棱镜时有不同的 折射率 而将不同波长
的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，
所以玻璃棱镜只能用于 350 ~ 3200 nm
的波长范围，即只能用于可见光域内。
石英棱镜可使用的波长范围较宽，可
从 185 ~ 4000nm，即可用于紫外、可
见和近红外三 个光域。
入射狭缝 准直透
镜
棱
镜
聚焦透
镜
出射狭缝
白光
λ 1
λ
2
800
600
500
400
光栅 是利用光的 衍射与干涉 作用制
成的，它可用于紫外、可见及红外光
域，而且在整个波长区具有良好的、
几乎均匀一致的分辨能力。
（三）吸收池（比色皿）：
在紫外可见分光光度法中，一般都
是用液体溶液进行测定的，用于盛放
试液的器皿就是 吸收池或比色皿 。有
玻璃和石英两种。
（四）光检测系统：
用于检测光信号。利用 光电效应将
光强度信号转换成电信号的装置,也
叫 光电器件 。
分光光法中，得到的是一定强度的
光信号，这个信号需要用一定的部件
检测出来。检测时，需要将光信号转
换成电信号才能测量得到。光检测系
统的作用就是进行这个转换。
常用的光检测系统主要有光电池、
光电管和光电倍增管。
1,光电池,用半导体材料制成的
光电转换器。用得最多的是硒光电池。
其结构和作用原理为：
硒光电池
光电管,它是在抽成真空或充有惰
性气体的玻璃或石英泡内装上 2个电极
构成，其结构如图：
1 2 3
4
1是光电管的 阳极,它由一个镍环
或镍片组成；
2是光电管的 阴极,它由一个金属
片上涂一层光敏物质构成，如涂上一
层氧化铯。涂上的光敏物质具有这样
一个特性：当光照射到光敏物质上时，
它能够放出电子；
3为 电池,其作用是在阴、阳极之
间加上一电压；
4为 放大器,放大由光电管产生的
电信号；
光电管将光强度信号转换成电信号的过
程是这样的：当一定强度的光照射到阴极
上时，光敏物质要放出电子，放出电子的
多少与照射到它的光的大小成正比，而放
出的电子在电场的作用下要流向阳极，从
而造成在整个回路中有电流通过。而此电
流的大小与照射到光敏物质上的光的强度
的大小成正比。这就是光电管产生光电效
应的原理。
红敏管 625-1000 nm
蓝敏管 200-625 nm
光电管
光电倍增管,它是一个非常灵敏的
光电器件，可以把微弱的光转换成电
流。其灵敏度比前 2种都要高得多。它
是利用 二次电子发射以放大光电流,
放大倍数可达到 108倍。
光
电
倍
增
管
1个光电子可产生 106～ 107个电子
（五）信号指示系统
它的作用是放大信号并以适当方式
指示或记录下来。常用的信号指示装
置有直读检流计、电位调节指零装置
以及数字显示或自动记录装置等。很
多型号的分光光度计装配有微处理机，
一方面可对分光光度计进行操作控制，
另一方面可进行数据处理。
二, 分光光度计的类型：
（ 一 ） 单光束分光光度计：
0.575
光源 单色
器
吸收
池
检测
器
显
示
这类分光光度计的特点是,结构
简单，价格便宜。 主要适用于 定量分
析，而不适用于作定性分析 。另外，
结果受电源的波动影响较大。
（二） 单波长双光束分光光度计
比
值
光源 单色
器
吸收池 检测器 显
示
光束分裂器
双光束分光光度计是自动比较了透
过参比溶液和样品溶液的光的强度，
它 不受光源（电源）变化的影响。
双光束分光光度计还能进行波长扫
描，并自动记录下各波长下的吸光度，
很快就可得到试液的吸收光谱。所以
能用于 定性分析。
光
源
单色
器
单色
器
检测
器
切
光
器
狭
缝
吸
收
池
（ 三 ） 双光束双波长分光光度计：
双波长分光光度法
?2?1
XA
?
Y
21 ?? AAA ???
）（ yxyx AAAA 2211 )( ???? ????
∵
yy AA
21 ?? ?
∴
xx AAA
21 ?? ???
x
xx bCA ）（
21 ?? ?? ???
Y 的存在不干
扰 X 的测定
三、分光光度计的校正
通常在实验室工作中，验收新仪器或实
验室使用过一段时间后都要进行波长校正
和吸光度校正。
建议采用下述的较为简便和实用的方法
来进行校正：镨铷玻璃或钬玻璃都有若干
特征的吸收峰，可用来校正分光光度计的
波长标尺，前者用于可见光区，后者则对
紫外和可见光区都适用。也可用 K2CrO4标
准溶液来校正吸光度标度。
§ 2— 4 显色反应及其影响因素
一, 显色反应和显色剂：
（ 一 ） 显色反应：
在光度分析中将试样中的待测
组分转变成有色化合物的反应叫
显色反应 。
显色反应一般分为两大类：一类是
配位反应；另一类是氧化还原反应。
Fe3＋ ＋ SCN－ =FeSCN－ ；
Mn2＋ － 5e＋ 4H2O= MnO4－ ＋ 8H＋
在这两类反应中，用得较多的是配
位反应。
（二）显色剂：与待测组分生
成有色化合物的试剂叫显色剂；
1．无机显色剂：
2．有机显色剂：
1）优点：
a．具有鲜明的颜色,ε 都很
大（一般可达到 104以上），所以
测定的灵敏度很高；
b,生成的一般为螯合物, 稳定
性很好, 一般离解常数都很小；
c,选择性好
d,有些有色配合物易溶于有机
溶剂, 可进行萃取光度分析, 提
高了测定的灵敏度和选择性 。
3,常见的有机显色剂：
1,磺基水杨酸：
其结构式如下：
O H
C O O H
S O
3
H
它可用于测定三价铁离子 。
2,邻二氮菲 （ 邻菲罗啉, 1，
10— 二氮菲 ）,结构式为：
直接在 PH=3～
9时与 Fe2+生
成红色螯合物。
用于铁的测定。
N N
3．双硫腙：也叫二苯 — 硫腙。结构
式为：
测定很多重金属离子，如：铅、锌、铜、
银、汞、镉等。
S C
N H
N
N H
N
4,偶氮胂 Ⅲ （ 铀试剂 Ⅲ ）,可用
于测定铀, 钍, 锆等 。 其结构式为：
A s O 3 H 2
N N N
N
O H O H
H O 3 S S O 3 H
H 2 O 3 A s
二, 选择显色反应的标准：
1．选择性要好：
2．灵敏度要高：
3．有色化合物的组成要恒定，化
学性质稳定。
4．显色剂的颜色与有色化合物的
颜色差别要大
5．反应的条件要易于控制。
三, 影响显色反应的因素：
（ 一 ） 显色剂用量：
显色反应就是将待测组分转变成有
色化合物的反应，其反应一般可用下
式代表：
M＋ R = MR
反应具有一定的可逆性，当加入 R
的用量时，有利于反应向右进行。
但要注意，加入的显色剂用量也不
能太多，否则产生副反应，对测定产
生不利。例如：用 SCN-与 Fe3+反应生成
红色配合物测定铁时，当加入的显色
剂太多时，就会对测定产生不利。
对于不同的情况，显色剂的用量对
显色反应的影响是不同的。在实际选
用时，一般是通过实验来确定的。
实验的方法为：固定待测组分的浓
度和其它条件，分别加入不同量的显
色剂，分别测定它们的吸光度，以吸
光度为纵坐标，显色剂用量为横坐标
作图，可得到吸光度 — 显色剂用量的
曲线，其结果分为三种情况：
（ 二 ） 溶液酸度：
酸度对显色反应的影响很大，因为
溶液酸度直接影响着金属离子、显色
剂的存在形式和有色化合物的组成、
稳定性等。
1,酸度对金属离子存在形式的影响：
很多高价金属离子都要水解, 酸度较
低时, 不利于显色反应的进行 。
2．酸度对显色剂浓度的影响：
很多显色剂都是有机弱酸，在溶液
中有如下平衡：
HR H+＋ R－
而显色反应为
M＋ R MR
所以酸度太高对反应不利。
3．酸度对显色剂颜色的影响：
很多显色剂本身就是酸碱指示剂，
酸度不同时，它们的颜色不同。如果
控制不好酸度，就会使指示剂颜色与
有色化合物的颜色相近而影响测定。
比如：用二甲酚橙为显色剂，它与
金属离子形成的配合物为红色，它本
身在 PH<6.3时为柠檬黄色，而在 PH＞
6.3时为红紫色。所以在 PH＞ 6.3时，
就无法进行测定。
4．酸度对配合物组成的影响：
有些显色反应当酸度不同时，要生成
配位比不同的配合物，其颜色也有所
不同。如,Fe3+与水扬酸的配合物：
PH＜ 4 Fe(C7H4O3)+ 紫色
4＜ PH＜ 9 Fe(C7H4O3) 2－ 红色
PH＞ 9 Fe(C7H4O3) 33－ 黄色
由上可见，酸度对显色反应的影响
是很大的，适宜的酸度要由实验来确
定。
（ 三 ） 显色时间：
显色反应的速度有快有慢，快的几
乎是瞬间完成，颜色很快达到稳定状
态，并且能保持较长时间。大多数显
色反应的速度是比较慢的，需要一定
时间才能达到稳定。而且有些有色化
合物放置过久也会褪色。
适宜的显色时间要由实验来确定。
（四）温度：
一般显色反应在室温下进行，但是
也有一些反应要加热到一定温度下才
能进行。而且还有一些有色配合物在
室温下要分解。
（五）溶剂的影响：
1．影响有色化合物的溶解度；
2．影响有色化合物的颜色；
3．影响显色反应进行的速度；
（ 六 ） 干扰离子的影响和消除
方法：
1,与试剂生成有色配合物及大
量干扰离子与试剂生成稳定的配
合物；
2,干扰离子本身有色；
3,与被测离子形成难离解化合
物 。
消除干扰的方法主要有以下几种：
1,控制酸度,2,加入掩蔽剂；
3,分离干扰离子； 4,进行同时测
定；
5,利用氧化还原反应改变价态；
6、用参比溶液消除显色剂和某
些共存有色离子的干扰；
7、选择适当的波长；
8、分离：以上方法均不奏效时，
采用预先分离的方法。
§ 2— 6 光度测量误差及
测量条件的选择
光度分析的误差来源于两方面：
一方面是各种化学因素引入的误差；
另一方面是仪器测量不准引入的误差。
对于化学因素，前面巳经讲过，现在
我们来看仪器测量不准引入的误差。
一, 仪器测量误差：
任何光度计都有一定的测量误差,
测量误差的来源主要是光源的发光强
度不稳定, 光电效应的非线性, 电位
计的非线性, 杂散光的影响, 单色器
的光不纯等等因素,
对于一台固定的光度计来说，以上
因素都是固定的，也就是说，它的误
差具有一定的稳定性。其大小可由光
度计的透光率的读数准确度表现出来。
具体说来，对于一个给定的光度计
来说，其透光率的读数误差等于常数
△ T，约为 0.01～ 0.02。但透光率的读
数误差不能代表测定结果的误差。测
量结果的误差常用浓度的相对误差
△ C/C表示（△ C表示测量结果的浓度
的绝对误差）。它的大小是与△ T的大
小有关的。
TT
dT
c
dc
ln
?
而同样大小的△ T在透光率不同时
（溶液浓度不同），所引起的浓度相
对误差是不同的。下表列出了在一定
△ T时不同透光率所对应的浓度误差：
T% 95 90 80 70
△ c/
c
△ T 20.5 10.6 5.6 4.0
△ T 10.3 5.3 2.8 2.0
T% 60 50 40 30
△ c/
c
△ T 3.26 2.88 2.73 2.77
△ T 1.62 1.44 1.37 1.39
T% 20 10 5
△ c/
c
△ T 3.11 4.34 6.7
△ T 1.56 2.17 3.34
T%在 80～ 10%即 A=1～ 0.1时的浓度
测量的相对误差较小。
对于精度较好的仪器，当 T%在 60～
20%（ A=0.2～ 0.7）时，测量误差约
为 1%。
当 T=0.368或 A=0.434时，浓度的
测量误差最小。
二, 测量条件的选择：
1,测量波长的选择：
一般选用待测物质的最大吸收波长
作为测量波长 （ 入射光 ）
但当在最大吸收波长处有干扰时,
则应根据, 吸收最大干扰最小, 的原
则来选择波长 。
2．控制适当的吸光度范围：
由测量误差可知，当吸光度在
0.2～ 0.8之间时，测量误差最小，所
以应尽量控制吸光度在此范围进行测
定。控制的方法为：
1）控制溶液的浓度；
2）选用适当厚度的比色皿；
3．选择适当的参比溶液：
a,如果仅有显色剂与被测组分
反应的产物有吸收, 则可以用纯
溶剂作参比溶液；
b,如果显色剂和其他试剂有颜
色, 则用试剂溶液作参比液；
c,如果显色剂与试剂中干扰组分
反应, 其反应产物有吸收, 则按如下
方式配置参比液,(1) 吸收较弱时,
直接用试剂溶液作参比液； (2)吸收
较强时, 可选用合适的掩蔽剂将被测
组分掩蔽后再加显色剂和其他试剂,
以此配制的溶液作参比液 。
§ 1— 6紫外 — 可见分光光度法的应用
一, 紫外 -可见分光光度法在定
性分析中的应用
（一）定性分析：
（二）结构分析：
（ 三 ） 分析方法：
1．比较光谱法，
2．制作试样的吸收曲线并与标
准紫外光谱对照；
3,利用 Woodward-Fieser经验
规则求最大吸收波长 。
伍德沃德（ Woodward） 规则
1）共轭二烯最大吸收位置的计算值
母体,非环或异环二烯烃 基准值 214nm
同环二烯烃 253nm
延伸双键 30
环外双键 5
共轭体系上取代烷基 5
OR 6
SR 30
Cl Br 5
位移增量（ nm）
2） ?,??不饱和酮最大吸收位置的计
算值
六元环或非环 ?,??不饱和酮 基准值 215nm）
位移增量（ nm）
同环共轭双键 39
环外双键（ C=C） 5
延伸双键 30
共轭体系上取代基 α, 10； β, 12；
γ 位或更高位,18
OCOR α β γ δ, 6
OH α, 35； β, 30； γ, 50
Cl α, 15,β, 12
Br α, 25； β, 30
NR2 β, 95
基值 217
四个烷基
取代
4?5 20
二个环外
双键
2?5 10
计算值 (?max) 247
nm
实测值 (?max) 247
nm
基值 217
五个烷基
取代
5?5 25
二个环外
双键
2?5 10
共轭双键
延长
1?30 30
计算值 (?max) 282
nm
二, 定量分析
（ 一 ）, 微量单组分的测定：
1,标准曲线法：
配制一系列不同含量的待测组分的标
准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参
比，测定标准溶液的吸光度。并绘制吸光
度 — 浓度曲线，得到标准曲线（工作曲
线），然后再在相同条件下测定试样溶液
的吸光度。由测得的吸光度在曲线上查得
试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得
到试样中待测组分的含量。
2,增量法：
把未知试样溶液分成体积相同的
若干份, 除其中的一份不加入待测组
分的标准物质外, 在其它几份中都分
别加入不同量的标准物质 。 然后测定
各份试液试液的吸光度并绘制吸光度
对加入的标准物质的浓度 （ 增量 ） 作
图, 得一标准曲线：
由于每份溶液中都含有待测组分,
因此, 标准曲线不经过原点 。 将标准
曲线外推延长至与横坐标交于一点,
则此点到原点的长度所对应的浓度值
就是待测组分的浓度 。
（ 二 ）, 多组分的同时测定：
在含有多种组分的溶液中, 如果要
测定多个组分, 可以根据情况的不同,
采用不同的方法来进行测定 。
如果溶液中各组分之间的吸收曲线
互相不干扰，可以选择适当的不同的
波长分别测定。图 a),X,Y 组份最大
吸收波长不重迭，相互不干扰，可以
按两个单一组份处理。
如果多个组分之间的吸收曲线有干
扰则可利用吸光度的加和性，以解联
立方程式的方法，求得各个组分的含
量或浓度。图 b)和 c), X,Y 相互干扰，
此时可通过解联立方程组求得 X和 Y的
浓度：
1 1 1
2 2 2
x y x y
xy
x y x y
xy
A b c b c
A b c b c
? ? ?
? ? ?
??
??
?
?
??
??
（ 三 ）, 高含量组分的测定 — 示
差法：
方法：配制一系列待测组分的浓度相
差较小, 且待测组分浓度与试液浓度相近
的标准溶液, 以其中浓度最小的标准溶液
(Cs)作参比溶液, 测定其它标准溶液的吸
光度, 以吸光度对测定溶液和参比溶液的
浓度差作图, 得一过原点的标准曲线 。
A
Ax
△ Cx △ C
再在相同的条件下测定试液的吸光
度，由曲线上查得试液的浓度与参比
溶液浓度的差值，从而求得待测组分
的浓度。
Cx=Cs+△ Cx
测量原理：当试样中组份的浓度过
大时, 则 A值很大, 会产生读数误差 。
此时若以一浓度略小于试样组份浓度
作参比, 则有：
()
( " " )
()
xx
ss
xs
xs
A lc
A lc
A A A
l c c l c
?
?
??
?
?
? ? ?
? ? ? ?
待 测 物 浓 度
空 白 浓 度
具体做法：以浓度为 cs的标准
溶液调 T=100%或 A=0（ 调零 ）, 所
测得的试样吸光度实际就是上式
中的 ?A,然后求出 ?Cx,则试样中
该组份的浓度为 (Cs+?Cx)。
常规法
示差法
Tx
T 0 5 10
50 100
落在测量误差较大的范围
T 0 5 10
50 100
Tr Ts
Ts
落在测量误差较小的范围
结论：示差法通过提高测量的准确度提
高了方法的准确度
例题
已知 dT = 0.01,样品 Tx = 2.00 %,
标准 Ts = 10.0 %
示差法
s
x
r I
I
T ? %0.20
0.10
00.2 ??
s
x
T
T
?
常规法误差
xx
T
x
c
TT
d
c
d
x
ln
?
02.0lg02.0
4 3 4.001.0
?
??
%8.12??
示差法误差
xr
T
x
c
TT
d
c
d
x
ln
?
?
02.0lg20.0
4 3 4.001.0
?
??
%28.1??
已知 dT = 0.01,样品 Tx = 2.00 %,
标准 Ts = 5.00 %
0I
I
T xr ? %0.40
00.5
00.2 ??
xr
T
x
c
TT
d
c
d
x
ln
?
? %64.0??
三, 配合物组成测定
1） 摩尔比法 (饱和法 )
设配合物的显色反应为：
nMRnRM ??
测得 n就得到了配合物的组成。
具体做法：固定 cM,增加 cR
,并测定一系列 MRn的吸光度 A,以
cR/cM比值对 A作图, 得如图所示曲
线 。 其中, 曲线拐点处对应的值为
配合比 n。
2）等摩尔连续变化法：
具体做法：保持 cR+cM=c 恒
定，但改变 cM与 cR的相对比例，
若以 cM/c对吸光度 A作图，当达
最大吸光度时 cM/cR之比即为配
位比。
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
A’
A
A
cM/c
由两曲线外推的交点所对应
的 cM/c亦可得出配位比。若比
值为 0.5，则配位比 n为 1:1；若
比值为 0.33，则配位比 n为
1:2……
四, 弱酸离解常数的测定
设有一元弱酸 HB,其
离解反应如下：
][
][
lg
][
]][[
HB
B
PHPK
HB
BH
K
BHHB
a
a
?
??
??
??
?
??
若测出 [B-]和 [HB],即可求出
Ka。
测定时, 配制三份不同 pH值的
溶液 。 一份为强碱性, 一份为强酸性,
分别在 B-和 HB的最大吸收波长处测
定吸光度, 求出各自的摩尔吸光系数 。
第三份为已知 pH值的缓冲溶液, 分
别在 B-和 HB的最大吸收波长处测得
总吸光度, 解联立方程求得 [B-]和
光分光光度法
利用被测物质的分子对 紫
外 -可见光选择性吸收的 特性
而建立起来的方法。
一, 分子吸收光谱的产生
在分子中存在着电子的运动，以
及组成分子的各原子间的振动和分子
作为整体的转动。分子的 总能量 可以
认为等于这三种 运动能量之和 。即：
E分子 = E电子 + E振动 + E转动
分子中的这三种运动状态都对
应有一定的 能级 。即在分子中存在着
电子能级、振动能级和转动能级 。这
三种能级都是 量子化 的。其中电子能
级的间距最大（每个能级间的 能量差
叫间距或能级差 ），振动能级次之，
转动能级的间距最小。
如果用△ E电子,△ E振动 以及△ E转
动 表示各能级差，则：
△ E 电子 ＞△ E 振动 ＞△ E 转动
由于组成分子能量的几部分都具有
一定的能级，所以 分子也具有一定的
能级,如图是双原子分子的能级图：
由图可见，在每一个电子能级上有
许多间距较小的振动能级，在每一个
振动能级上又有许多间距更小的转动
能级。由于这个原因，处在同一电子
能级的分子，可能因振动能量不同而
处于不同的能级上。同理，处于同一
电子能级和同一振动能级上的分子，
由于转动能量不同而处于不同的能级
上。
当用光照射分子时，分子就要 选择
性的吸收 某些波长（频率）的光而由
较低的能级 E跃迁到较高能级 E‘上，所
吸收的光的能量就等于两能级的能量
之差：
△ E= E‘－ E
其光的频率为,γ= △ E/h
或光的波长为,λ=hc/ △ E
由于分子 选择性的吸收 了某些波长
的光，所以这些光的 能量就会降低,
将这些波长的 光及其所吸收的能量 按
一定顺序排列起来，就得到了分子的
吸收光谱。
二, 分子吸收光谱类型
远红外光谱, 红外光谱及
紫外 -可见光谱三类 。
分子的 转动能级跃迁, 需
吸收波长为远红外光, 因此, 形
成的光谱称为 转动光谱或远红外
光谱 。
分子的 振动能级差 一般需吸收红
外光才能产生跃迁 。 在分子振动时同
时有分子的转动运动 。 这样, 分子振
动产生的吸收光谱中, 包括转动光谱,
故常 称为振 -转光谱 。 由于它吸收的
能量处于红外光区, 故又称 红外光谱 。
电子的跃迁 吸收光的波长主要在
真空紫外到可见光区, 对应形成的光
谱, 称为 电子光谱或紫外 -可见吸收光
谱 。
三．有机化合物的紫外 — 可见吸收
光谱
（ 一 ）, 跃迁类型
主要有 σ→σ *,n→σ *,n→π *,
π→π *
E
???*
n??*
n??*
?*
?
?
?*
n
a.σ→σ * 跃迁主要发生在 真空紫外区 。
b,π→π * 跃迁吸收的波长较长，孤立
的 π→π* 跃迁一般在 200nm左右
C,n→π * 跃迁一般在 近紫外区 （ 200 ~
400 nm），吸光强度较小，
d.n→σ * 跃迁吸收波长仍然在 150 ~
250 nm范围，因此在紫外区不易观察
到这类跃迁。
在以上几种跃迁中, 只有 ?-?*和 n-
?*两种跃迁的能量小, 相应波长出现
在近紫外区甚至可见光区, 且对光的
吸收强烈, 是我们研究的重点 。
（二）、常用术语
1,生色团,
有机物中含有 n →π * 或 π→π *
跃迁的基团；
2，助色团,
助色团是指带有 非键电子对 的基团；
可使生色团吸收峰向长波方向移动并
提高吸收强度的一些官能团，常见助
色团助色顺序为：
-F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-
NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-
3,红移与蓝移 （ 紫移 ）
某些有机化合物经取代反应引入
含有未共享电子对的基团之后，吸收
峰的波长将向 长波方向 移动，这种效
应称为 红移 效应。
在某些生色团如羰基的碳原子一
端引入一些取代基之后，吸收峰的波
长会向 短波方向 移动，这种效应称为
蓝移（紫移） 效应。 如 -R,-OCOR，
四, 溶剂对紫外, 可见吸收光谱的影响
改变溶剂的极性,会引起 吸收带形状
的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带
的 最大吸收波长发生变化 。下表为溶剂
对一种丙酮紫外吸收光谱的影响。
正己烷 CHCl3 CH3OH
H2O
???* 230 238 237 243
n ??* 329 315 309 305
由于溶剂对电子光谱图影响很大，
因此，在吸收光谱图上或数据表中必
须 注明所用的溶剂 。与已知化合物紫
外光谱作对照时也应注明所用的溶剂
是否相同。在进行紫外光谱法分析时，
必须正确选择溶剂。
五．吸收曲线（吸收光谱）及最大
吸收波长
1．吸收曲线,每一种物质对不同
波长光的吸收程度是不同的 。如果我
们让各种不同波长的光分别通过被测
物质，分别测定物质对不同波长光的
吸收程度。 以波长为横坐标，吸收程
度为纵坐标作图所得曲线。
例：丙酮
?max =
279nm (?
=15) 3
6
9
1 2
1 5
2 0 0
2 2 0
2 6 0
2 8 0
3 2 0
3 4 0
?
??nm
300 400 500 600 700 ?/nm350
525 545
Cr2O72- MnO4
-
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Ab
so
rb
an
ce
350
Cr2O72-,MnO4-的吸收光谱
2、吸收峰和最大吸收波长 ?max
吸收曲线表明了某种物质对不同波
长光的吸收能力分布。 曲线上的各个
峰叫吸收峰。峰越高,表示物质对相
应波长的光的 吸收程度越大 。其中最
高的那个峰叫 最大吸收峰,它的最高
点所对应的波长叫 最大吸收波长,用
λmax 表示。
3．物质的吸收曲线和最大吸收
波长的特点：
1） 不同的物质,吸收曲线的形状
不同,最大吸收波长不同 。
2） 对 同一物质, 其浓度不同时,
吸收 曲线形状和最大吸收波长 不变,
只是 吸收程度 要发生变化, 表现在曲
线上就是曲线的 高低 发生变化 。
六．光的选择性吸收与物质颜色的关系：
1．可见光的颜色和互补色：
在可见光范围内，不同波长的光的颜色
是不同的。平常所见的白光（日光、白
炽灯光等）是一种 复合光,它是由各种
颜色的光按一定比例混合而得的。利用
棱镜等分光器可将它分解成 红、橙、黄、
绿、青、蓝、紫 等不同颜色的单色光。
白光 除了可由所有波长的可见光复
合得到外，还可由适当的两种颜色的
光按一定比例复合得到。能 复合成白
光的两种颜色的光叫互补色光 。
?/nm 颜色 互补光
400-450 紫 黄绿
450-480 蓝 黄
480-490 绿蓝 橙
490-500 蓝绿 红
500-560 绿 红紫
560-580 黄绿 紫
580-610 黄 蓝
610-650 橙 绿蓝
650-760 红 蓝绿
2．物质的颜色与吸收光的关系：
当白光照射到物质上时，如果物质
对白光中某种颜色的光产生了选择性
的吸收，则物质就会显示出一定的颜
色。物质所显示的 颜色是吸收光的互
补色。
完全吸收
完全透过
吸收黄色光
光谱示意 表观现象示意复合光
物质颜
色
吸收光
物质颜
色
吸收光
颜色 波长范围 （ nm） 颜色 波长范围 (nm)
黄绿 紫 400～ 450 紫 绿 560～ 580
黄 蓝 450～ 480 蓝 黄 580～ 600
橙 绿蓝 480～ 490 绿蓝 橙 600～ 650
红 蓝绿 490～ 500 蓝绿 红 650～ 760
紫红 绿 500～ 560
§ 2— 2 光吸收定律
—— 朗白 — 比耳定律
一．基本概念,当强度为 I0的一定
波长的单色入射光束通过装有均匀待
测物的溶液介质时，该光束将被部分
吸收 Ia，部分反射 I r,余下的则通
过待测物的溶液 It,即有：
I0=Ia + It +I r
如果吸收介质是溶液（测定中一般
是溶液），式中反射光强度主要与器
皿的性质及溶液的性质有关，在相同
的测定条件下，这些因素是固定不变
的，并且反射光强度一般很小。所以
可忽略不记，这样：
Io=Ia+It
即：一束平行单色光通过透明的吸
收介质后，入射光被分成了吸收光和
透过光。
待测物的溶液对此波长的光的吸收
程度可以透光率 T和 吸光度 A用来表示。
透光率 —— 透光率表示透过光强度
与入射光强度的比值, 用 T来表示, 计
算式为：
T= It /Io
T常用百分比（ T%）表示。
吸光度 —— 透光率的倒数的对数叫
吸光度 。 用 A表示：
A=-lgT
二, 朗白 — 比耳定律：
（ 一 ） 定律内容,
当用一束强度为 Io的单色光垂直通
过厚度为 b,吸光物质浓度为 c的溶液
时, 溶液的 吸光度正比于溶液的厚度 b
和溶液中吸光物质的浓度 c的乘积 。 数
学表达式为：
A=-lgT=Kbc
（ 二 ） 比例常数 K的几种表示方法：
吸收定律的数学表达式中的比例常
数叫, 吸收系数,, 它的大小可表示
出吸光物质对某波长光的吸收本领
（ 即吸收程度 ） 。 它与吸光物质的性
质, 入射光的波长及温度等因素有关 。
另外,K的值随着 b和 c的单位不同
而不同。下面就介绍 K的几种不同的表
示方法。
1,吸光系数,
当溶液浓度 c的单位为 g/L,溶液液
层厚度 b的单位为 cm时,K叫, 吸光系
数,,用 a表示，其单位为 L/g·cm，此
时：
A=abc
由式可知,a=A/bc，它表示的是 当
c=1g/L,b=1cm时溶液的吸光度。
2．摩尔吸光系数：
当溶液浓度 c的单位为 mol/L，液层
厚度 b的单位为 cm时,K叫, 摩尔吸光
系数,,用 ελ 表示，其单位为
L/mol·cm,此时：
A=ε λ bc
由此式可知,ελ=A/bc,它表示
的是 当 c=1mol/L,b=1cm时,物质对波
长为 λ 的光的 吸光度 。
对于 K的这两种表示方法，它们之
间的关系为：
ελ=aM
M为吸光物质的分子量。
ε λ 和 a的大小都可以反映出吸光物
质对波长为 λ 的单色光的吸收能力。
但更常用和更好的是用 ε λ 来表示吸
光物质对波长为 λ 的光的吸收能力。
摩尔吸光系数越大，表示物质对波长
为 λ 的光的吸收能力越强，同时在分
光光度法中测定的灵敏度也越大。
（ 三 ） 吸收定律的适用条件：
1,必须是使用 单色光 为入射光；
2,溶液为 稀 溶液；
3,吸收定律能够用于彼此不相互
作用的多组分溶液 。 它们的吸光度具
有 加合性, 且对每一组分 分别适用,
即：
A总 = A1+ A2+ A3… + An
=ε 1bc1+ε 2bc2+ε 3bc3… +ε nbcn
4,吸收定律对 紫外光, 可见光,
红外光 都适用
例题,已知某化合物的相对分子
量为 251，将此化合物用已醇作溶剂
配成浓度为 0.150 m mol ·L-1溶液，
在 480nm处用 2.00cm吸收池测得透光
率为 39.8%，求该化合物在上述条件
下的摩尔吸光系数和吸光系数。
解：已知溶剂浓度 c=0.150mmo l.L-1，
b=2.00cm,T=0.398,由 Lambert-Beer定
律得：
ε （ 480nm） =A/ cb
= -lg0.398/0.150× 10-3 × 2.00
=1.33 × 103 ( L ·mol-1 ·cm-1)
由 ε=aM,得,
a= ε/M
= ε /251=5.30(L ·g-1 ·cm-1)
三．实际溶液对吸收定律的偏离及原因：
（ 一 ） 偏离,被测物质浓度与吸光
度不成线性关系的现象, 如下图 。
A
C
（ 二 ） 偏离吸收定律的原因：
1,入射光为非单色光,
严格地说吸收定律只适用于入射光
为单色光的情况。但在紫外可见光分
光光度法中，入射光是由连续光源经
分光器分光后得到的，这样得到的入
射光并不是真正的单色光,而是 一个
有限波长宽度的复合光,这就可能造
成对吸收定律的偏离。
证明如下：（设混合光是双波长）。
设由强度为 I0,1和 I0,2 的 ?1和 ?2
两种波长组成的入射光，通过溶液后
的强度分别为 I1和 I2。
将 Beer定律应用于该两个波长：
在 ?1处：
1
0,1
11
1
0,1
1
lg
bc
I
A bc
I
I
e
I
?
???
?或
同理，在 ?2处：
2
0,2
22
2
0,2
2
lg
bc
I
A b c
I
I
e
I
?
???
?或
综合前两式，得
12
0,1 0,2
12
0,1 0,2
0,1 0,2
lg
lg
10 10
b c b c
II
A
II
II
II
????
?
?
?
?
?
?
当 ?1=?2时，或者说当 ?1=?2时，有
A=?1bc,符合 L-B定律 ；
当 ?1??2时，或者说 当 ?1??2时，则
吸光度与浓度是非线性的 。二者差别
越大，则偏离 L-B越大；
对非单色光引起的偏离，其原因是
由于同一物质对不同波长的光的 摩尔
吸光系数不同造成的 。所以只要在入
射光的波长范围内,摩尔吸光系数差
别不是太大,由此引起的偏离是较小
的。
2,非平行光和光的散射：
当入射光是非平行光时，所有光通
过介质的光的 光程不同,引起小的偏
离。另外，当溶液中含有悬浮物或胶
粒等散射质点时，入射光通过溶液时
就会有一部分光因 散射而损失 掉，使
透过光强度减小，测得的吸光度增大，
从而引起 偏离吸收定律 。
3．化学因素引起的偏离：
1）离解作用,2）酸效应,3）
溶剂作用：
1） 离解作用,在可见光区域的分
析中常常是将待测组分同某种试剂反
应生成有色配合物来进行测定的。有
色 配合物在水中不可避免的要发生离
解，从而使得有色配合物的浓度要小
于待测组分的浓度,导致对吸收定律
的偏离。特别是在稀溶液中时，更是
如此。
2） 酸效应,如果待测组分包括在
一种酸碱平衡体系中，溶液的酸度将
会使得待测组分的 存在形式发生变化,
而导致对吸收定律的偏离。
3）溶剂作用：溶剂对吸收光谱的
影响是比较大的,溶剂不同时,物质
的 吸收光谱不同 。
§ 2— 3 紫外 -可见分光光度计
一, 分光光度计的主要部件和工作
原理：
0.575
光源 单色
器
吸收
池
检测
器
显
示
（一） 光源,
用于提供足够 强度 和 稳定 的 连续光
谱 。分光光度计中常用的光源有热辐
射光源和气体放电光源两类。
热辐射光源用于可见光区，如 钨
丝灯和卤钨灯； 气体放电光源用于紫
外光区，如 氢灯和氘灯。 钨灯和碘钨
灯可使用的范围在 340 ~ 2500nm。
氢灯和氘灯。它们可在 160 ~ 375
nm范围内产生连续光源。
另外，为了使光源发出的光在测量
时稳定，光源的供电一般都要用 稳压
电源,即加有一个稳压器。
（二） 分光系统,
分光系统也叫 单色器 。单色器是能
从光源辐射的复合光中 分出单色光 的
光学装置，其主要功能：产生光谱纯
度高的光波且波长在紫外可见区域内
任意可调。
单色器一般由入射狭缝、准光器
（透镜或凹面反射镜使入射光成平行
光）,色散元件,聚焦元件和出射狭
缝等几部分组成。其核心部分是色散
元件，起分光的作用。
能起分光作用的色散元件主要是 棱
镜和光栅。
棱镜 有玻璃和 石英 两种材料。它们
的色散原理是依据不同的波长光通过
棱镜时有不同的 折射率 而将不同波长
的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，
所以玻璃棱镜只能用于 350 ~ 3200 nm
的波长范围，即只能用于可见光域内。
石英棱镜可使用的波长范围较宽，可
从 185 ~ 4000nm，即可用于紫外、可
见和近红外三 个光域。
入射狭缝 准直透
镜
棱
镜
聚焦透
镜
出射狭缝
白光
λ 1
λ
2
800
600
500
400
光栅 是利用光的 衍射与干涉 作用制
成的，它可用于紫外、可见及红外光
域，而且在整个波长区具有良好的、
几乎均匀一致的分辨能力。
（三）吸收池（比色皿）：
在紫外可见分光光度法中，一般都
是用液体溶液进行测定的，用于盛放
试液的器皿就是 吸收池或比色皿 。有
玻璃和石英两种。
（四）光检测系统：
用于检测光信号。利用 光电效应将
光强度信号转换成电信号的装置,也
叫 光电器件 。
分光光法中，得到的是一定强度的
光信号，这个信号需要用一定的部件
检测出来。检测时，需要将光信号转
换成电信号才能测量得到。光检测系
统的作用就是进行这个转换。
常用的光检测系统主要有光电池、
光电管和光电倍增管。
1,光电池,用半导体材料制成的
光电转换器。用得最多的是硒光电池。
其结构和作用原理为：
硒光电池
光电管,它是在抽成真空或充有惰
性气体的玻璃或石英泡内装上 2个电极
构成，其结构如图：
1 2 3
4
1是光电管的 阳极,它由一个镍环
或镍片组成；
2是光电管的 阴极,它由一个金属
片上涂一层光敏物质构成，如涂上一
层氧化铯。涂上的光敏物质具有这样
一个特性：当光照射到光敏物质上时，
它能够放出电子；
3为 电池,其作用是在阴、阳极之
间加上一电压；
4为 放大器,放大由光电管产生的
电信号；
光电管将光强度信号转换成电信号的过
程是这样的：当一定强度的光照射到阴极
上时，光敏物质要放出电子，放出电子的
多少与照射到它的光的大小成正比，而放
出的电子在电场的作用下要流向阳极，从
而造成在整个回路中有电流通过。而此电
流的大小与照射到光敏物质上的光的强度
的大小成正比。这就是光电管产生光电效
应的原理。
红敏管 625-1000 nm
蓝敏管 200-625 nm
光电管
光电倍增管,它是一个非常灵敏的
光电器件，可以把微弱的光转换成电
流。其灵敏度比前 2种都要高得多。它
是利用 二次电子发射以放大光电流,
放大倍数可达到 108倍。
光
电
倍
增
管
1个光电子可产生 106～ 107个电子
（五）信号指示系统
它的作用是放大信号并以适当方式
指示或记录下来。常用的信号指示装
置有直读检流计、电位调节指零装置
以及数字显示或自动记录装置等。很
多型号的分光光度计装配有微处理机，
一方面可对分光光度计进行操作控制，
另一方面可进行数据处理。
二, 分光光度计的类型：
（ 一 ） 单光束分光光度计：
0.575
光源 单色
器
吸收
池
检测
器
显
示
这类分光光度计的特点是,结构
简单，价格便宜。 主要适用于 定量分
析，而不适用于作定性分析 。另外，
结果受电源的波动影响较大。
（二） 单波长双光束分光光度计
比
值
光源 单色
器
吸收池 检测器 显
示
光束分裂器
双光束分光光度计是自动比较了透
过参比溶液和样品溶液的光的强度，
它 不受光源（电源）变化的影响。
双光束分光光度计还能进行波长扫
描，并自动记录下各波长下的吸光度，
很快就可得到试液的吸收光谱。所以
能用于 定性分析。
光
源
单色
器
单色
器
检测
器
切
光
器
狭
缝
吸
收
池
（ 三 ） 双光束双波长分光光度计：
双波长分光光度法
?2?1
XA
?
Y
21 ?? AAA ???
）（ yxyx AAAA 2211 )( ???? ????
∵
yy AA
21 ?? ?
∴
xx AAA
21 ?? ???
x
xx bCA ）（
21 ?? ?? ???
Y 的存在不干
扰 X 的测定
三、分光光度计的校正
通常在实验室工作中，验收新仪器或实
验室使用过一段时间后都要进行波长校正
和吸光度校正。
建议采用下述的较为简便和实用的方法
来进行校正：镨铷玻璃或钬玻璃都有若干
特征的吸收峰，可用来校正分光光度计的
波长标尺，前者用于可见光区，后者则对
紫外和可见光区都适用。也可用 K2CrO4标
准溶液来校正吸光度标度。
§ 2— 4 显色反应及其影响因素
一, 显色反应和显色剂：
（ 一 ） 显色反应：
在光度分析中将试样中的待测
组分转变成有色化合物的反应叫
显色反应 。
显色反应一般分为两大类：一类是
配位反应；另一类是氧化还原反应。
Fe3＋ ＋ SCN－ =FeSCN－ ；
Mn2＋ － 5e＋ 4H2O= MnO4－ ＋ 8H＋
在这两类反应中，用得较多的是配
位反应。
（二）显色剂：与待测组分生
成有色化合物的试剂叫显色剂；
1．无机显色剂：
2．有机显色剂：
1）优点：
a．具有鲜明的颜色,ε 都很
大（一般可达到 104以上），所以
测定的灵敏度很高；
b,生成的一般为螯合物, 稳定
性很好, 一般离解常数都很小；
c,选择性好
d,有些有色配合物易溶于有机
溶剂, 可进行萃取光度分析, 提
高了测定的灵敏度和选择性 。
3,常见的有机显色剂：
1,磺基水杨酸：
其结构式如下：
O H
C O O H
S O
3
H
它可用于测定三价铁离子 。
2,邻二氮菲 （ 邻菲罗啉, 1，
10— 二氮菲 ）,结构式为：
直接在 PH=3～
9时与 Fe2+生
成红色螯合物。
用于铁的测定。
N N
3．双硫腙：也叫二苯 — 硫腙。结构
式为：
测定很多重金属离子，如：铅、锌、铜、
银、汞、镉等。
S C
N H
N
N H
N
4,偶氮胂 Ⅲ （ 铀试剂 Ⅲ ）,可用
于测定铀, 钍, 锆等 。 其结构式为：
A s O 3 H 2
N N N
N
O H O H
H O 3 S S O 3 H
H 2 O 3 A s
二, 选择显色反应的标准：
1．选择性要好：
2．灵敏度要高：
3．有色化合物的组成要恒定，化
学性质稳定。
4．显色剂的颜色与有色化合物的
颜色差别要大
5．反应的条件要易于控制。
三, 影响显色反应的因素：
（ 一 ） 显色剂用量：
显色反应就是将待测组分转变成有
色化合物的反应，其反应一般可用下
式代表：
M＋ R = MR
反应具有一定的可逆性，当加入 R
的用量时，有利于反应向右进行。
但要注意，加入的显色剂用量也不
能太多，否则产生副反应，对测定产
生不利。例如：用 SCN-与 Fe3+反应生成
红色配合物测定铁时，当加入的显色
剂太多时，就会对测定产生不利。
对于不同的情况，显色剂的用量对
显色反应的影响是不同的。在实际选
用时，一般是通过实验来确定的。
实验的方法为：固定待测组分的浓
度和其它条件，分别加入不同量的显
色剂，分别测定它们的吸光度，以吸
光度为纵坐标，显色剂用量为横坐标
作图，可得到吸光度 — 显色剂用量的
曲线，其结果分为三种情况：
（ 二 ） 溶液酸度：
酸度对显色反应的影响很大，因为
溶液酸度直接影响着金属离子、显色
剂的存在形式和有色化合物的组成、
稳定性等。
1,酸度对金属离子存在形式的影响：
很多高价金属离子都要水解, 酸度较
低时, 不利于显色反应的进行 。
2．酸度对显色剂浓度的影响：
很多显色剂都是有机弱酸，在溶液
中有如下平衡：
HR H+＋ R－
而显色反应为
M＋ R MR
所以酸度太高对反应不利。
3．酸度对显色剂颜色的影响：
很多显色剂本身就是酸碱指示剂，
酸度不同时，它们的颜色不同。如果
控制不好酸度，就会使指示剂颜色与
有色化合物的颜色相近而影响测定。
比如：用二甲酚橙为显色剂，它与
金属离子形成的配合物为红色，它本
身在 PH<6.3时为柠檬黄色，而在 PH＞
6.3时为红紫色。所以在 PH＞ 6.3时，
就无法进行测定。
4．酸度对配合物组成的影响：
有些显色反应当酸度不同时，要生成
配位比不同的配合物，其颜色也有所
不同。如,Fe3+与水扬酸的配合物：
PH＜ 4 Fe(C7H4O3)+ 紫色
4＜ PH＜ 9 Fe(C7H4O3) 2－ 红色
PH＞ 9 Fe(C7H4O3) 33－ 黄色
由上可见，酸度对显色反应的影响
是很大的，适宜的酸度要由实验来确
定。
（ 三 ） 显色时间：
显色反应的速度有快有慢，快的几
乎是瞬间完成，颜色很快达到稳定状
态，并且能保持较长时间。大多数显
色反应的速度是比较慢的，需要一定
时间才能达到稳定。而且有些有色化
合物放置过久也会褪色。
适宜的显色时间要由实验来确定。
（四）温度：
一般显色反应在室温下进行，但是
也有一些反应要加热到一定温度下才
能进行。而且还有一些有色配合物在
室温下要分解。
（五）溶剂的影响：
1．影响有色化合物的溶解度；
2．影响有色化合物的颜色；
3．影响显色反应进行的速度；
（ 六 ） 干扰离子的影响和消除
方法：
1,与试剂生成有色配合物及大
量干扰离子与试剂生成稳定的配
合物；
2,干扰离子本身有色；
3,与被测离子形成难离解化合
物 。
消除干扰的方法主要有以下几种：
1,控制酸度,2,加入掩蔽剂；
3,分离干扰离子； 4,进行同时测
定；
5,利用氧化还原反应改变价态；
6、用参比溶液消除显色剂和某
些共存有色离子的干扰；
7、选择适当的波长；
8、分离：以上方法均不奏效时，
采用预先分离的方法。
§ 2— 6 光度测量误差及
测量条件的选择
光度分析的误差来源于两方面：
一方面是各种化学因素引入的误差；
另一方面是仪器测量不准引入的误差。
对于化学因素，前面巳经讲过，现在
我们来看仪器测量不准引入的误差。
一, 仪器测量误差：
任何光度计都有一定的测量误差,
测量误差的来源主要是光源的发光强
度不稳定, 光电效应的非线性, 电位
计的非线性, 杂散光的影响, 单色器
的光不纯等等因素,
对于一台固定的光度计来说，以上
因素都是固定的，也就是说，它的误
差具有一定的稳定性。其大小可由光
度计的透光率的读数准确度表现出来。
具体说来，对于一个给定的光度计
来说，其透光率的读数误差等于常数
△ T，约为 0.01～ 0.02。但透光率的读
数误差不能代表测定结果的误差。测
量结果的误差常用浓度的相对误差
△ C/C表示（△ C表示测量结果的浓度
的绝对误差）。它的大小是与△ T的大
小有关的。
TT
dT
c
dc
ln
?
而同样大小的△ T在透光率不同时
（溶液浓度不同），所引起的浓度相
对误差是不同的。下表列出了在一定
△ T时不同透光率所对应的浓度误差：
T% 95 90 80 70
△ c/
c
△ T 20.5 10.6 5.6 4.0
△ T 10.3 5.3 2.8 2.0
T% 60 50 40 30
△ c/
c
△ T 3.26 2.88 2.73 2.77
△ T 1.62 1.44 1.37 1.39
T% 20 10 5
△ c/
c
△ T 3.11 4.34 6.7
△ T 1.56 2.17 3.34
T%在 80～ 10%即 A=1～ 0.1时的浓度
测量的相对误差较小。
对于精度较好的仪器，当 T%在 60～
20%（ A=0.2～ 0.7）时，测量误差约
为 1%。
当 T=0.368或 A=0.434时，浓度的
测量误差最小。
二, 测量条件的选择：
1,测量波长的选择：
一般选用待测物质的最大吸收波长
作为测量波长 （ 入射光 ）
但当在最大吸收波长处有干扰时,
则应根据, 吸收最大干扰最小, 的原
则来选择波长 。
2．控制适当的吸光度范围：
由测量误差可知，当吸光度在
0.2～ 0.8之间时，测量误差最小，所
以应尽量控制吸光度在此范围进行测
定。控制的方法为：
1）控制溶液的浓度；
2）选用适当厚度的比色皿；
3．选择适当的参比溶液：
a,如果仅有显色剂与被测组分
反应的产物有吸收, 则可以用纯
溶剂作参比溶液；
b,如果显色剂和其他试剂有颜
色, 则用试剂溶液作参比液；
c,如果显色剂与试剂中干扰组分
反应, 其反应产物有吸收, 则按如下
方式配置参比液,(1) 吸收较弱时,
直接用试剂溶液作参比液； (2)吸收
较强时, 可选用合适的掩蔽剂将被测
组分掩蔽后再加显色剂和其他试剂,
以此配制的溶液作参比液 。
§ 1— 6紫外 — 可见分光光度法的应用
一, 紫外 -可见分光光度法在定
性分析中的应用
（一）定性分析：
（二）结构分析：
（ 三 ） 分析方法：
1．比较光谱法，
2．制作试样的吸收曲线并与标
准紫外光谱对照；
3,利用 Woodward-Fieser经验
规则求最大吸收波长 。
伍德沃德（ Woodward） 规则
1）共轭二烯最大吸收位置的计算值
母体,非环或异环二烯烃 基准值 214nm
同环二烯烃 253nm
延伸双键 30
环外双键 5
共轭体系上取代烷基 5
OR 6
SR 30
Cl Br 5
位移增量（ nm）
2） ?,??不饱和酮最大吸收位置的计
算值
六元环或非环 ?,??不饱和酮 基准值 215nm）
位移增量（ nm）
同环共轭双键 39
环外双键（ C=C） 5
延伸双键 30
共轭体系上取代基 α, 10； β, 12；
γ 位或更高位,18
OCOR α β γ δ, 6
OH α, 35； β, 30； γ, 50
Cl α, 15,β, 12
Br α, 25； β, 30
NR2 β, 95
基值 217
四个烷基
取代
4?5 20
二个环外
双键
2?5 10
计算值 (?max) 247
nm
实测值 (?max) 247
nm
基值 217
五个烷基
取代
5?5 25
二个环外
双键
2?5 10
共轭双键
延长
1?30 30
计算值 (?max) 282
nm
二, 定量分析
（ 一 ）, 微量单组分的测定：
1,标准曲线法：
配制一系列不同含量的待测组分的标
准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参
比，测定标准溶液的吸光度。并绘制吸光
度 — 浓度曲线，得到标准曲线（工作曲
线），然后再在相同条件下测定试样溶液
的吸光度。由测得的吸光度在曲线上查得
试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得
到试样中待测组分的含量。
2,增量法：
把未知试样溶液分成体积相同的
若干份, 除其中的一份不加入待测组
分的标准物质外, 在其它几份中都分
别加入不同量的标准物质 。 然后测定
各份试液试液的吸光度并绘制吸光度
对加入的标准物质的浓度 （ 增量 ） 作
图, 得一标准曲线：
由于每份溶液中都含有待测组分,
因此, 标准曲线不经过原点 。 将标准
曲线外推延长至与横坐标交于一点,
则此点到原点的长度所对应的浓度值
就是待测组分的浓度 。
（ 二 ）, 多组分的同时测定：
在含有多种组分的溶液中, 如果要
测定多个组分, 可以根据情况的不同,
采用不同的方法来进行测定 。
如果溶液中各组分之间的吸收曲线
互相不干扰，可以选择适当的不同的
波长分别测定。图 a),X,Y 组份最大
吸收波长不重迭，相互不干扰，可以
按两个单一组份处理。
如果多个组分之间的吸收曲线有干
扰则可利用吸光度的加和性，以解联
立方程式的方法，求得各个组分的含
量或浓度。图 b)和 c), X,Y 相互干扰，
此时可通过解联立方程组求得 X和 Y的
浓度：
1 1 1
2 2 2
x y x y
xy
x y x y
xy
A b c b c
A b c b c
? ? ?
? ? ?
??
??
?
?
??
??
（ 三 ）, 高含量组分的测定 — 示
差法：
方法：配制一系列待测组分的浓度相
差较小, 且待测组分浓度与试液浓度相近
的标准溶液, 以其中浓度最小的标准溶液
(Cs)作参比溶液, 测定其它标准溶液的吸
光度, 以吸光度对测定溶液和参比溶液的
浓度差作图, 得一过原点的标准曲线 。
A
Ax
△ Cx △ C
再在相同的条件下测定试液的吸光
度，由曲线上查得试液的浓度与参比
溶液浓度的差值，从而求得待测组分
的浓度。
Cx=Cs+△ Cx
测量原理：当试样中组份的浓度过
大时, 则 A值很大, 会产生读数误差 。
此时若以一浓度略小于试样组份浓度
作参比, 则有：
()
( " " )
()
xx
ss
xs
xs
A lc
A lc
A A A
l c c l c
?
?
??
?
?
? ? ?
? ? ? ?
待 测 物 浓 度
空 白 浓 度
具体做法：以浓度为 cs的标准
溶液调 T=100%或 A=0（ 调零 ）, 所
测得的试样吸光度实际就是上式
中的 ?A,然后求出 ?Cx,则试样中
该组份的浓度为 (Cs+?Cx)。
常规法
示差法
Tx
T 0 5 10
50 100
落在测量误差较大的范围
T 0 5 10
50 100
Tr Ts
Ts
落在测量误差较小的范围
结论：示差法通过提高测量的准确度提
高了方法的准确度
例题
已知 dT = 0.01,样品 Tx = 2.00 %,
标准 Ts = 10.0 %
示差法
s
x
r I
I
T ? %0.20
0.10
00.2 ??
s
x
T
T
?
常规法误差
xx
T
x
c
TT
d
c
d
x
ln
?
02.0lg02.0
4 3 4.001.0
?
??
%8.12??
示差法误差
xr
T
x
c
TT
d
c
d
x
ln
?
?
02.0lg20.0
4 3 4.001.0
?
??
%28.1??
已知 dT = 0.01,样品 Tx = 2.00 %,
标准 Ts = 5.00 %
0I
I
T xr ? %0.40
00.5
00.2 ??
xr
T
x
c
TT
d
c
d
x
ln
?
? %64.0??
三, 配合物组成测定
1） 摩尔比法 (饱和法 )
设配合物的显色反应为：
nMRnRM ??
测得 n就得到了配合物的组成。
具体做法：固定 cM,增加 cR
,并测定一系列 MRn的吸光度 A,以
cR/cM比值对 A作图, 得如图所示曲
线 。 其中, 曲线拐点处对应的值为
配合比 n。
2）等摩尔连续变化法：
具体做法：保持 cR+cM=c 恒
定，但改变 cM与 cR的相对比例，
若以 cM/c对吸光度 A作图，当达
最大吸光度时 cM/cR之比即为配
位比。
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
A’
A
A
cM/c
由两曲线外推的交点所对应
的 cM/c亦可得出配位比。若比
值为 0.5，则配位比 n为 1:1；若
比值为 0.33，则配位比 n为
1:2……
四, 弱酸离解常数的测定
设有一元弱酸 HB,其
离解反应如下：
][
][
lg
][
]][[
HB
B
PHPK
HB
BH
K
BHHB
a
a
?
??
??
??
?
??
若测出 [B-]和 [HB],即可求出
Ka。
测定时, 配制三份不同 pH值的
溶液 。 一份为强碱性, 一份为强酸性,
分别在 B-和 HB的最大吸收波长处测
定吸光度, 求出各自的摩尔吸光系数 。
第三份为已知 pH值的缓冲溶液, 分
别在 B-和 HB的最大吸收波长处测得
总吸光度, 解联立方程求得 [B-]和
