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第十章,吸光光度法
10-1 概述
10-2 光吸收定律
10-3 比色法和分光光度法
10-4 显色反应及其影响因素
10-5 光度测量误差和测量条件的选择
10-6 吸光光度法的应用
习题
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10.1,概述
(Spectrophotometry)
一,方法特点,许多物质具有颜色，还有些
物质能形成颜色 [例如 ]
MnO4- 粉红 Cr2O72-橙黄 FeSCN2+血红
而且颜色 深浅 与 浓度 有关
与化学容量法相比有如下 特点,
1.灵敏度高，能测 <1.0%----PPb级，微量级
痕量组分；
2.准确度高； 3.简便，快速，应用广泛．
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二,光的基本性质
1.波动性,
c描述波动性的基本关系式,λ= — (nm)
ν
λ ·ν =c= nm·HZ= 3 × 1010cm/s
2.粒子性,
光电效应：光吸收与发射 → 光量子 → 粒子性
c光子能量, E= h ν = h—
λ
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3.电磁波谱：
γ 射线 10-2nm
X射线 10-1－ 10nm
紫外 200nm
可见 400－ 800{400 500 600 700 800}
紫 蓝 绿 黄 橙 红
红外 800nm
微波光谱 10cm
无线电波 103cm
核磁共振 105cm
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4.可见光：
(1)单色光,某一波长下的光
(2)白 光,七色光按不同比例混合的复合光
(3)互补光,按一定比例混合为白光的两种光
紫外 | 紫 | 蓝 | 青 | 绿 | 黄 | 橙 | 红 | 红外
400 450 480 500 560 600 650 750 nm
Ultraviolet Visible Infrared
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白光
绿
黄 青
橙色 青蓝
红 蓝
紫
白光
色散
红 (长波 )
蓝 (短 波 )
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三,物质对光的选择性吸收
物质为何有不同的颜色：
物质为何吸收某种光：
1.吸收光谱的产生
(1)原子吸收光谱 (AAS)：
由于原子外层电子选择性地吸
收某种波长的电磁波，而引起
的吸收光谱
(2)分子吸收光谱,由于分
子结构不同，分子运动形式不
同，运动所需能量不同，而吸
收 不同能量的光
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a)电子光谱,由价电子跃迁而产生的分子光
谱，且电子能级差 1--20eV,位于 UV--ViS波区
200 --750nm
b)振转光谱,电子能级变化时，伴随着分子
的振动，转动能级的变化，能级差 0.05--1eV，
IR 0.75 --2.5μm 研究分子结构，提供分子结构信
息．如 C = O振动,λ=1600--1750cm
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2.物质的 颜色
溶液颜色 与 吸收光颜色 及 波段 的 关系
黄绿 紫 400 ---- 450
黄 蓝 450 ---- 480
橙 绿蓝 480 ---- 490
红 蓝绿 490 ---- 500
紫红 绿 500 ---- 560
紫 黄绿 560 ---- 580
蓝 黄 580 ---- 600
绿蓝 橙 600 ---- 650
蓝绿 红 650 ---- 750
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四．吸收光谱的记录
平行光
入色光强度 I0=Ia+It
It透过光强度 T= —
I0
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五．吸收光谱
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将不同波长的单色光依次通过某一固定浓度
的有色溶液，测量每一波长下，有色溶液对光吸
收的强度 (A),作 A--λ曲线图
Cr2O72- MnO4-
350 λ=525nm
3
2
1
c3>c2>c1
3
2
1
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吸收光谱反应了 不同物质 的 不同特征吸收,
(1)同一物质对不同波长的光的吸收强度不
同，如 KMnO4对 400nm吸收少，对 525nm吸收
最大，称 λmax
(2)同一物质浓度一定时，在某波长下吸收
强度一定，浓度不同吸收强度不同,c愈大,A
愈大,c3>c2>c1是光谱定量的依据
(3)同一物质分子运动的形式相同，结构相
同，吸收曲线的形状相同，且 λmax位置不变
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(4)不同物质的吸收曲线形状不同，决定了
物质的结构分析的依据
(5)若选择在 λmax处测量 A,则灵敏度高
(6)从吸收光谱曲线得出结论,c愈大，颜色
愈深，吸收光愈强,Ia愈大，透光 It愈弱； c愈小
，则相反
c增大 A增加 T减小
ε值不变 λmax不变
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10.2,光吸收定律
一,朗伯 -----比耳定律
当一束强度为 I的平行单色光入射到厚度为
db的液层上，一部分光被吸收，当液层厚度增
加时，光被吸收的部分按指数式直线的增加
b
s
I0
Ia I
Ir db
Kb
I
I
ln
K d b
I
dI
t
0
?
??
积分得：
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换算成常用对数得：
I0 I0 lg—=0.434 ln —=0.434 Kb =Kb=A
It It
若吸收分子的数目不变，则 A不变，则：
I0A=lg — = Kc (Absorbance)
It
I0 I0A=lg — (吸光度 ) =lg —
It I
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1,Lambert--Beer Law 数学表达式：
A = K ·b·c
定义,当一束单色光通过含有吸光物质的溶
液后，溶液的吸光度 A与吸光物质的浓度 c及吸
收层厚度成正比
A1 b1 若,c 一定时 — = —,.....Lambert Law
A2 b2
A1 c1 b一定时 — = —,.....Beer's Law
A2 c2
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2,吸光度 A的 加和性
若溶液中含有不止一种吸光物质，则总浓度
等于各个组分吸光度之和：
A=A1+A2+..........+An
3.A与 T之间的关系：
It I0 透射比 T= — (Transmittance) 而 A=lg —
I0 It
I0 1Hence,A= lg — = lg —
It T
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若用百分透过率：
1 100 A=lg—= lg ——=2-lgT%
T T%
T A 当 ε,b一定时，
A和 T与 c的关系
A正比于 c
Beer’s Law定量依据
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二,吸光系数，摩尔吸光系数，与桑德尔灵
敏度
1.吸光系数 a 和摩尔吸光系数 ε
A= K·b·c
(1)当 c= g/L时,b=cm；
K=a = L·g-1·cm-1
(2)当 c=mol/L时,b=cm；
K=ε=L·mol-1·cm-1
Molar absorptivity
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2.ε与灵敏度的关系
A Aε= ——当 b=1时,ε= —,.....标准曲线的斜率
b c c
ε’
ε
c
ε'> ε
c一定,A'> A
当 b c一定时,ε?A
ε =10-4--106 L·mol-1·cm-1
高灵敏反应
在 λmax处测 A,有最大值
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3.影响 ε值大小的因素
(1)入射光波长
(2与被测物质有关
(3)温度，酸度，介质，有色物结构,ε值
(4)ε不随 c或 A值变化
4.ε值的计算
例题 见下页
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[例如 ]已知含 Fe2+12.5μg/25mL,用邻二氮
非显色后形成 Fe(Phen)3 用 2cm比色皿在 λ508nm
测得 A=0.19, 求 ε=？
[解 ] μg·10-6
———12.5·10-6(g) Fe(g/mol) 25
[Fe2+]= cFe=—————·————= ———25mL 1000 M
——1000
= 8.95× 10-6mol/L
A 0.19ε= —— = ———— = 1.1× 104L·mol-1·cm-1
bc 2× 8.95
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5.桑德尔灵敏度 S
[例如 ]光度检测器，检测极限为 A=0.001 则：
0.001A =0.001 =ε·b·c cb= ——
ε
0.001 M S= ———× M × 103 = ——(μg/cm2)
ε ε
所以上式中的灵敏度：
M 55.85S = — = ———— = 0.005μ g/cm2
ε 1.1× 104
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三,偏离 Lambert -- Beer Laws的原因
正偏离
负偏离
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1.由于 非单色光 引起的 偏离
因物质对不同波长的光的吸收程度不同，而
导致偏离 △ A
1=A1-A 2 △ A2=A3-A 4
△ A1> △ A2 直线偏向 c 轴
所以,Beer’s Law 应在
一 定的浓度范围内使用
ε 1 不等于 ε2不等于 ε3
A不等于 εbc
A不与 c成线性关系
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2.溶液本身的 化学和物理因素 引起的 偏离
(1)溶液介质不均匀引起的
(2)溶液中的副反应发生而引起的
(3)反应条件影响显色反应
[例如 ] Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO4-
橙色 黄色
λ 1max=350nm λ max=375nm
λ 2max=450nm
等吸收点, λ335 和
λ445的曲线相交处 此点两吸
收物质的吸光度相等
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酚红
在不
同 pH
值时的
吸收
曲线
9
8
6 7
6.56.8
78
9 6.8
6.56
5
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从理论上讲,b固定,A=K‘c 工作曲线通过
原点，在此情况下工作曲线一般呈线性关系：
E
D
空白选择不当，
干扰没抵消
G
c
F
被测物浓度小 c1不
显色或者与缓冲剂络合
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10.3,比色法和分光光度法
一,目视比色法
1.用同质材料的比色管
2.配制不同量的标准溶液
3.同量的显色剂，相同的实验条件，配成一
套标准色阶
4.待测物与标准色阶的配制条件相同，置于
色阶中比较颜色度
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透光强度 I标 =I试,当同一物质，同一比色管
b1=b2, ε1=ε 2, ε标 b1c1=ε 试 b2c2
故,c1=c2
方法特点：
方法缺点：
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二,光电比色，分光光度法,
借助光电比色计测出标准系列的 A1.........An，
给出标准曲线，从曲线上查被测物 AX,求 cX
方法特点：
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三,722型光栅分光光度计作用原理
单色仪
722光度计 3幅仪器外形图
Optical part Electrical part
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光源 (Source),75W钨灯，发射出 360--
800nm波长的连续光谱
单色器 (Monochromator)：将连续光谱分解
为按波长排列的单色光
比色皿,材质相同的玻璃，石英制成 0.5，
1.0,2.0,3.0cm
检测器 (Detector)：接受比色皿透过的光强
，转换为电信号，并放大显示，读取 T,A,c
光电管,产生光电流，在电阻两端产生电压
降
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光量调节,调 T=100% 或 A=0
分类,
(1)根据光源不同,W灯，卤钨灯,H2, D2灯
(2)根据单色器不同：棱镜，光栅；全息照
相闪耀光栅
(3)根据接受器不同,硒光电池，光电管，
光电倍增管
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10.4,显色反应及其影响因素
一,吸光光度法对显色反应的要求
1.选择性好，干扰小
2.灵敏度高,ε大
3.有色化合物组成恒定
4.有色化合物性质稳定
5.有色化合物与显色剂之间的颜色差较大
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二,生色反应
1.有机化合物的电子光谱
(1)σ→σ *,光谱处于远紫外区
如 CH3--CH3 λ max=135nm
(2) π→ π*,光谱处于近紫外
如 CH2=CH2 λ max=162nm
(3)n→σ *,光谱落入 UV
如 CH3--NH2 λ max=213nm
(4)n→ π*,(丙酮吸收 275nm)如 CH3-CH2-CH2-
CH-NO2 λ max=665nm(Visible spectra)
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(5)N→R, 分子轨道分裂
(6)电荷迁移 → 电荷迁移吸收光谱：
光照化合物内部电荷重排
电子受体
电子供体
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2.无机化合物的电子光谱
(1)电荷迁移跃迁
M –L → M + – L-
(2)配位场跃迁 E较小,常处在 Vis区
配位场的存在是产生 d---d跃迁和 f---f跃迁的
重要条件
f--f跃迁,镧、锕系的元素 f在配位体的影响
下,f轨道的电子吸收光能后，从低的简并态 f轨
道跃至高能态 f轨道，而产生吸收光谱
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d--d跃迁,过渡元素 5个简并的 d轨道，能量
相等，在配位体的影响下，处于 d轨道的电子选
择性地吸收 UV--ViS光能后，跃迁到高能态的 d
轨道，而产生吸收光谱
由于配位体的不同，同一金属中心离子产
生不同的颜色：
[Cu(H2O)4]2+ 兰 色
[CuCl4]2- 绿 色
[Cu(NH3)4]2+ 深蓝 色
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三,影响显色反应的因素
M + R = MR
被测物 显色剂 有色化合物
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1.显色剂用量：为保证反应完全,R过量，
且不宜过多
用量范围 宽 用量范围 窄 严格控制 R量
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2.溶液的酸度
(1)影响显色剂的平衡浓度和颜色
cR[R]=———
α R(H)
(2)影响金属离子的存在状态
cM影响显色的同时降低 [M]= ———
α M(OH)
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(3)影响络合物的组成
显色反应 酸度 由
实验测得：
2 9
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3.显色温度：许多反应室温完成，有些要加
热
红 色 蓝 色
温度 选择由
实验确定：
1
2
3
10 20
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4.显色时间：有的要 10---30min,有些瞬间
完成 ； 稳定性 30min,有的稳定 60---120min
5.副反应的影响,M + nR = MRn
[MRn] KMRnK'
MRn=————— = ————[M'][R']n α
MαnR
当 M有 99%以上被络合时认为显色反应已完
全，此时配合物与金属离子之比大于 102
[MRn]———— = K'
MRn[R']n ≥102[M]
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6.溶剂
7.共存离子的影响
(2)本身有色：
Fe3+,Ni2+,Cr3+,Cu2+,Co2+等
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四,消除干扰的途径
1.控制酸度，利用酸效应提高选择性
污水中：
Cd2+ +OH - pH>10 +H2DZ→ 红 色 λ518
Pb2+ + pH8--9 +H2DZ → 粉 色 λ510
Hg2+ + pH<6 +H2DZ → 橙 色 λ485
2.加入掩蔽剂
测 Hg2+ +H2DZ + ( EDTA--Bi3+/KSCN--Ag+ )
Sr--mBCZm +硫脲 --Cu/磺基水扬酸 —Al Fe
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3.利用氧化还原反应,改变干扰离子价态
铬天青 S+Al3++Vc--Fe3+→Fe 2+消除 Fe3+的干扰
4.利用生成惰性络合物
Ni2+ pH=2 NiR 分解 Ni2+ Fe3+ Zn2+
5.分离干扰元素
6.利用校正系数
7.利用参比液消除显色剂,试剂带入的干扰
8.选择适当的测量波长
o o o
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五,显色剂分类
1.无机显色剂：
SCN - →Fe 3+,MoV, Co2+
MoO42- →Si, P,V,Ge,As
H2O2 →Ti→ TiO(H 2O2)2+ 黄
2.有机显色剂
生色团,分子中含不饱和键基团，吸收波长
λ>200nm的光
--N=N – ； C=O ； C=S ； --NO2 ； --N=O
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助色团,含有孤对电子的基团，与生色团上
的不饱和键作用，影响化合物对光的吸收，使颜
色加深
--NH2 ； RNH-- ； R2N-- ； --OH
(1)磺基水扬酸,OO型螯合显色剂
ε=1.6× 103L·mol-1·cm-1
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(2)丁二铜肟,NN型
ε=1.3× 104
(3)1,10--二氮菲,NN型
ε=1.1× 104
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(4)二苯硫腙：
ε=6.6× 104
(5)偶氮胂 III(钠试剂 )，变色酸偶氮类
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(6)络天青 S(三苯甲烷类螯合剂 )
λ=530nm
ε=5.9× 104L/mol cm
(7)结晶紫：三苯甲烷类碱性染料
R++TlBr4- 离子缔合物
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六,多元络合物
1.三元 混配 络合物 [例如 ]
VV:H2O2:PAR=1:1:1 TiIV:H2O2:XO=1:1:1
形成三元络合物的 条件,
(1)金属离子与两种络合剂都有形成络合物的
能力
(2)金属离子有形成未饱和络合物的性质
(3)两种配合剂与 M配位时，要有适当的空间
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2.离子缔合物
[Ag+--(Phen)2]+ +溴邻苯三酚红 (BPR)4→ 深
蓝
离子缔合物阳离子：
碱性染料,Phen(pH=8-9),安替比林
离子缔合物阴离子：
X-,SCN-,ClO4-,MoO42-,酸性染料
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3.金属离子 ---络合剂 ---表面活性剂
REE --XO--CPB = 1:2:2 兰紫色
Ge --Mo--阿拉伯酸 ---丁基罗丹明 B → 紫兰
色 λ570nmε>105
4.杂多酸：
MoO42- +PO43-,Si,As → [PMo 12O40]3-
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10.5,光度测量误差和测量条
件的选择
Cb 测量灵敏度 = —— ·M·106
1000
0.001 MS= —— ·M·103= ——(μg/cm2)
ε ε
A显色反应灵敏度, ε= —— (L·mol-1·cm-1)
bc
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检测计标尺上 A与 T的关系
若测 A时产生微小的绝对差 dA，则相对误差 Er为,Er=dA/A； A=εbc
当 b一定时，两边积分得,dA=εbdc
dc为测量浓度时的绝对误差，二式相除：
dA/A=dc/c=Er
因 c A,故 dc亦正比 dA
而测量时 Er相等，上式成立。
一,仪器测量误差
?
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△ T
△ T
△ T
A= -lgT=-lg0.368=0.434此时相
对误差最小以有限值表示为误
差公式：
△ c 0.434 △ T—— = —————
c T lgT
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[例如 ]某光度计的透光率刻度读数误差为
△ T=± 1%,计算下列各百分透过率时浓度的相
对误差△ c/ c,指示△ c/ c<4%时，百分透光率
读数范围
T% = 1,10,20,30,50,70,80,90
T=0.01,0.02,0.03,0.50,0.70,0.80,0.90
△ c/ c=21.7,4.34,3.10,2.77,2.88,4.00，
5.60,10.54
[解 ]为使结果为正，△ T取负值
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用误差公式：
△ c 0.434△ T 0.434(-1%) —— = ———— = ————— =21.7%
c T·lgT 0.01·lg 0.01
由计算可知：
△ c当 ——(%) <4%时； T为 20 – 70%
c
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二,测量条件的选择
1.入射光波长的选择：最大吸收的原则 λmax
2.控制吸光度读数范围：调 c或 b,使 A介于
0.2----0.8
3.参比溶液的选择：选合适的参比溶液，调仪
器 A =0,T=100%
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选择参比的 原则,
(1)当试液，显色液，在此波段无吸收，可
用纯水作参比
(2)试剂有色，以试剂的空白为参比
(3)显色剂，待测物有吸收，应掩蔽，使其
不与显色剂作用
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10.6,吸光光度法的应用
一,标准曲线法测单一组分
1.选择合适的显色反应和显色条件
2.绘出被测组分的吸 A
收光谱曲线 (用标液 ) λ
3.在 λmax下测一系列标准溶液 A
的 A值，绘制工作曲线 A---c
4.与工作曲线相同的方法，测未知物 AX, 从工
作曲线上查 cX
Ax
λ
Cx
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[例 1]用 phen测微量 Fe2+：
(1)c Fe(标 )= 100μ g/mL
100× 10-6= ———— =1.79× 10-3mol/L
M——
1000b=1cm：
VFe(标 )(mL),0.20,0.40,0.60,0.80,1.0/
50mL容量瓶
A508,0.080,0.150,0.225,0.300,0.375
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(2)试样水泥 →50 ml显色与标准曲线方法相
同，测 A=0.770
Fe——
1000 (3)计算 Fe%= c
XV50 ——× 100 m
S
?b
Ac ?
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[例 2]称钢样 0.500g,溶解 → MnO4-→50mL
容量瓶，摇匀，从中取 5.00mL→50mL 容量瓶定
溶，用 2cm比色皿在 λ525nm,ε=2235,测
A=0.124,计算 Mn%=？ (Mn=54.94)
[解 ]
A 0.124c
2= —— = ———— = 2.77× 10-5mol/L ε b 2235× 2
Mnc
2 ·50·——1000
Mn%= ——————× 100=0.152 5.00
0.500 ·——50
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[例 3]Phen测 Fe,欲配 Fe2+标液 1L,使其稀
释 100倍时，放在 1.0cm的比色皿中，测得
A=0.50,问称取 (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O多少克？
(ε=1.1× 104)
[解 ]设稀释后
A 0.50 c
Fe2+ = —— = ————— = 4.5× 10-5mol/Lε b 1.1× 104× 1.0
所以：
mS= c·V·M= 4.5 × 10-5× 100× 392.13 =1.8g
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[例 4]某试液用 2.0cm比色皿测 T=60%,若改
用 3.0cm,求 T% 和 A
[解 ]
(1)A= -lgT= -lg0.60 =0.222=εb c
A1 b1 b2(2) —— = —— A
2= ——A1=0.333 A
2 b2 b11 100
(3)A=2- lgT%=lg(——)=lg(——) T T%
lgT=2-A=2-0.333=1.667
T%=46.45
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[例 5]称纯 Fe0.5000g溶解定溶 1000mL作标准
Fe,取 10.0mL稀释 →100 mL,取 5.0mL显色定
溶 50mL,测 As=0.230,称试样中 1.500g溶解定
容 250.0ml，从中取 5.00ml与标准曲线相同方法
测 Ax=0.200，求试样 Fe%=？
[解 ] 0.500g
——— ·10.0 1000 5.0
c标 = ——————× —— =5.0× 10-6g/mL 100mL 50
A标 AS 0.230 c标 5.0× 10-6 —— = —— = ———； —— = ————
A样 AX 0.200 c样 c样
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因为 Beer Law,
AS AX—— = ——
cS cX
AX所以 c
X= ——× cS = 4.35 × 10-6g/mL A
S
4.35× 10-6 g/mL× 50mL 所以 Fe%= ———————————× 100
5.01.50g ——
250= 0.725
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[例 6]丁二肟测 Ni,Ni标液 10μg/mL,取
5.00mL,发色后测 A=0.292,称镍矿渣 0.6261g，
分解定溶 100mL,取 2.00mL发色测 AX=0.300，
求 Ni%=？
[解 ] mS=10μ g·mol-1× 5.00 mL= 50.0μ g
mS——
AS cS M mS———= ——— = ———— = ———
AX cX mX mX——
M
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50故,m
X = 0.300 ·——— = 51.37μ g 0.292
51.37× 10-6Ni%= ——————× 100=0.41
2.000.626× ——
100
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[例 7]含 Fe47.0mg/L,取 5.0mL→100mL 定溶
显色,b= 1cm,A=0.467,λ510nm
求 a,ε,S
[解 ]
A 0.467 a= — = —————— = 2.0× 102L·g-1·cm-1
47.0 5.0 b c 1· ——· ——
1000 100
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A 0.467 ε= —— = ——————————
47.0 5.0 b c 1·——————·——
1000× 55.85 100
= 1.11 × 104L·mol-1·cm-1
M 55.85 S= —— = ————— =0.0050μ g/cm2
ε 1.11× 104
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[例 8]某有色液 b= 2.0cm时 T%=60,若 c增
大一倍,T%=？,若改用 1cm； 5cm时 T%, A
各多少？
[解 ]
(1)A= -lgT=-lg0.60 =0.222
A=2- lg60 =0.222
A 0.222ε ·c = — = ——— =0.111
b 2
若 c增 1倍 T2 =(0.60)2 =0.36,T%=36
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(2)b=1cm
Aε ·c= — =0.111 × 1 =0.111
b
lgT%=2-0.111=1.889,T%=77.4
(3)b=5cm
A= 0.111× 5=0.555
lgT%=2-A=2-0.555=1.445,T%=27.9
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[例 9]称水泥 0.800g,并溶解 →1 L,现取
5.00→50 mL容量瓶显色,λ510nm,b=2.0cm，
A=0.431,已知 ε= 1.1× 104,求水泥中 Fe2O3%=
？
[解 ]
A 0.431 (1) c= ——— = ———————
ε b 1.1× 104× 2.0
=1.96 × 10-5mol/L
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mFe2O3(2) Fe
2O3%= ———× 100m
S
1 Fe2O3c
Fe VFe · — ·———2 1000
= ———————————× 100 =1.96 5.00
mS ·———1000
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[例 10]50mLCd2+5.0μg溶液，用 10.0mL双硫
腙 ---CHCl3萃取，萃取率 100%,λ518nm，
b=1cm,T=44.5%,MCd=112.4,求 a,ε,S
解：
5.0× 10-6c
1= ————× 1000 = 5.0× 10-4g/L 10.0
5.0× 10-6c
2= ————× 1000 = 4.44× 10-4g/L M× 10.0
A= -lgT= -lg0.445 =0.352
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A 0.352a = ——— = ———————
bc1 1× 5.0× 10-4
= 7.04 × 102L·g-1·cm-1
A 0.352 ε = ——— = ————————
b c 2 1 × 4.44 × 10-6
= 7.92× 104L·mol-1·cm-1
M 112.4 S = —— = —————=1.42× 10-3μg/cm2
ε 7.92 × 104
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1.双波长光度法作用原理：
设 λ1和 λ2两束单色光强度相等，则有,Aλ1=ελ1bc, Aλ2 =ε λ2 bc
所以 ?A=Aλ1 -Aλ2=（ ελ1 -ελ2） bc
2.应用：
a.混浊试液中组分测定：试液为参比（不同波长 ?λ =40-60nm）消除试液中散射
光的影响
b.单组分测定：配合物吸收峰为测量波长, 显色剂的吸收（等吸点）为参比波
长
c.两组分共存时测定：利用等吸点处 A相等的特点
二,多组分的测定 ---双波长分光光度法
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[例如 ]两组的三种叠加情况
X Y X Y X Y
列联立方程：
Aλ1X+Y=AX +AY =ε Xλ1 b cX +ε Yλ1b cY
Aλ2X+Y = ε Xλ2b cX + ε Yλ2b cY
ελ1,ελ2用纯物质测量，代入求解 Cx和 Cy
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等吸收点 -------作图法
λ2 λ1 λ'1
Y
X
A相等
λ1：参比波长
λ2：测量波长
消除 Y干扰
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△ A=(εXλ2bcX+εYλ2b cY) - (εXλ 1bcX
+εYλ1b cY)
等吸收点 εYλ2=εYλ1
故△ A=(εXλ2--εXλ1)b cX
?A与 Cx成正比，与共存的 Y无关。
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三,示差分光光度法 --高含量组分的测定
原理,以稍低于待测组分浓度的标准溶液
作为参比溶液，然后测试液的吸光度，再从 A求
c,从而提高准确度．参比液 cS < cX样品液
则 AS = ε b cS AX= ε b cX
A=△ A相对 = AX--AS =ε b(cX--cS)=εb△ c相对
用 cS参比液调,0”，而后测 A值，实际是
试样与参比之差△ A与两者的浓度差△ c成正比
故,cX = cS + △ cX
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△ A与 △ C的工作曲线：
△ AX
△ cX
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如果参比 T%=10,现调成至 100%(A=0)，
等于把仪器透光率扩 10倍，测量误差变小了。
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例 11.以试剂为空白参比调 T=100%，测某有色液
A=1.301，假设 ?T=0.003，求光度测量误差 Er=？
若以 T=10%为参比，示差光度法测该试液的
T=？此时 Er又为多少？
解：已知 T=10-A=10-1.301=0.050=5.0%
若示差法：
则：
降低 10倍
2%l g 0,0 50,0 5 0,0 0 30,4 3 4T l g T T0,4 3 4Er ?? ?????? CC
%T
T% 50%
10%
5,0% T
S
???
0.2%l g 0.10)00.50( l g 0.5 0.0030.434 )l g T ( l g T T T0.434 C C Er
S
?????????
相对
相对
相对相对
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例 12,锌标液 CZn=0.00100mol/L和含 Zn样品各测
A=0.700和 A=1.000，问两种溶液透射率相差多少？
如果用 0.00100mol/L Zn 标液作参比，试液的 A=？示
差法与普通光度法相比，读数标尺放大了多少倍？
解,1,A= - lgT，则 T1=10-A=10-0.700=0.200=20.0%
T2=10-1.000=0.1000=10.0%
故透光率相差 10.0%
2.A相对 =?A=εb?C=1.000-0.700=0.300
3.A相对 =0.300则 T=10-0.300=0.50=50%
标尺放大倍数为：
标准溶液在两种方法里标尺扩展了 5倍
5%10 %50 ?
5%20 %10 0 ?
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四,光度滴定
由于在选定的波长下，被滴定的溶液各组
分的吸光情况不同，曲线形状不同
(a)滴定剂对选用波长的光
有很大吸收，待测物和产
物不吸收，如 MnO4-滴 Fe2+
(b)待测物有吸收滴定
剂和产物不吸收，如
EDTA滴水扬酸铁
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(c)产物有吸收，滴定剂
与待测物无吸收，
如 NaOH滴对溴苯酚
(d)滴定剂和待测物
有吸收，产物无吸收
如 KBrO3 --KBr滴
Sb3+----HCl液
优点：
下一页上一页 返回2010-5-13 94
[例如 ]用 0.1mol/LEDTA滴定 100mL浓度为
2.0× 10-3 mol/L的 Bi3+,Cu2+,混合液连续滴定
V1 V2
Cu终点
Bi终点
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五,配合物组成的测定
1.摩尔比法
做法：固定 cM,改变 cR,就可得一系列
cR/ cM值不同的溶液，测 A作图
n
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2.等摩尔连续变换法
做法,cM + cR = c,改变 cM与 cR的相对
比值，使 cM,cR =10:0,9:1,8:2......1:9,0:10
n
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3.斜率比法
4.平衡移动法
5.直线法
6.饱和法
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六,酸碱离解常数的测定
[例如 ]一元弱酸 Ka 的测定
[H+][A -] K
a = —————[HA]
做法,先配 c总 = cHA +A相等而 pH不同的 HA
溶液，用 pH计测各个溶液的 pH值，然后在
λmaxHA,λMaxA -用 b=1cm,测定各溶液的 A值：
H A H A???
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A=ε HA[HA]+ε A-[A-]
=ε HA c δ HA + ε A- cδ A-
[H+] Ka=ε
HA c———— +ε A c ————……(1) [H+]+K
a [H+]+Ka
设：高酸度,pH小，弱酸全部以酸的形式
存在，即 c=[HA],从而测 AHA =ε HA c
低酸度,pH大，弱酸全部以共轭碱形
式存在，即 c=[A-],从而测 AA=ε A c
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(1)式整理：
AHA[H+] AA- KaA= ————— + ——————,..…(2)
[H+]+Ka [H+]+Ka
故,[H+][A-] A
HA-A K
a= ———— = ————— [H+],.....(3) [HA] A-A
A-
(3)取负对数,A-A
A-pK
a=pH + lg ————,..…(4)A
HA-A
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斜率比法测 Ka
A=(Ka +[H+]) = AHA[H+]+ AA-Ka
(AHA—A)[H+] A=A
A- + ————————K
a
以 A--(AHA—A)[H+]作图，得一直线,
(见下页 )
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A
(AHA -A) [H+]
截距为 AA-
斜率为 1/Ka
A--AA-以 lg ————— ----------pH作图：
AHA-A (见下页 )
下一页上一页 返回2010-5-13 103
+
- pKa
pKa
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pKa
h—
2
AHA
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例 13.甲基橙 C=2.0× 10-4mol/L,λ=520nm,在不同 pH
测得各自 A值如下,求甲基橙的 pKa=?
pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50
A 0.890 0.890 0.692 0.552 0.384 0.260 0.260
解,HIn H++In-
1.17<pH<4.89时
A=AHIn+AIn-=εHIn[HIn]+εIn[In-]
=εHInCHInδHIn+εIn-CHInδIn-
当 pH<1.17时 AHIn=εHInCHIn=AHL 全部为酸贡献
当 pH>4.89时 AIn-=εIn-CHIn=AL 全部为共轭碱贡献
代入 (1)得,
[ H I n ] ]] [ I n[HKa -??
( 1 ) Ka][H KaC Ka][H ][HC H I n-InH I nH I n ???? ?? ? ??
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整理, A(Ka+[H+])=AHL[H+]+ALKa
故,
则,
将实验室数据代入公式 (3)
当 pH=2.99时,
当 pH=3.41时,
当 pH=3.95时,
故,
3, 3 50, 5 5 2-0, 8 9 0 0, 2 6 0-0, 5 5 2lg3, 4 1p K a ???
][HKa KaA][HAA LHL ?
?
?
??
( 2) ][H A-A A-AKa
L
HL ??
( 3) A -A A-AlgpHpK a
HL
L??
3, 3 30, 6 9 2-0, 8 9 0 0, 2 6 0-0, 6 9 2lg2, 9 9p K a ???
3, 3 40, 3 8 5-0, 8 9 0 0, 2 6 0-0, 3 8 5lg3, 9 5p K a ???
3, 3 43 3, 3 43, 3 53, 3 3p K a ????
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例 14.某一元酸指示剂,酸型 HIn在 410nm有最大吸收,碱型 In在 645nm
有最大吸收,且互不干扰,今配制浓度相同,而 pH不同的该溶液,分别
在两波长处测各自 A值,
pH1=7.70时 λ =665nm,A=0.400=A1
pH2=8.22时 λ =665nm,A=0.500=A2
求,指示剂的理论变色点 pH=? 碱型的 AL=?
解,理论变色点 pH=pKa时 [HIn]=[In-]
设浓度相同的指示剂在强碱中全部以 In-型体存在,其吸收光度为 AL
则,AL=CHIn; A1=[HIn]1εb; A2=[HIn]2εb
列联立方程,
解得,pKa=7.30,AL=0.61
[ H I n ]-C ][InlgpK a [ H I n ]][InlgpK apH
H I n
-- ????
0,40 0-A
0,40 0lgpK a7,70
A-A
AlgpK apH
L1L
1
1 ?????
0.500-A
0.500lgpK a8.22
A-A
AlgpK apH
L2L
2
2 ?????
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习题
1.将下列透光率换算成吸光度
(1)5.0%； (2)10.0%；
(3)75.0%； (4)90.0%；
(5)99.0%
2.以邻二氮菲光度法测定 Fe(II),称取试样 0.500g,
经过处理后，加入显色剂，最后定溶为 50.0毫升，用
1.0厘米吸收池在 510纳米下测得吸光度 A=0.430,计算
试样中三氧化二铁的百分含量,(ε510=1.1 × 104)
答案
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3.浓度为 25.5μg/50mL的 Cu2+溶液，用双环己酮草
酰二腙比色法进行测定，于波长 600nm处用 2cm比色皿
进行测量，测得 T=50.5%,求吸光系数 a,摩尔吸光系
数 ε,灵敏度指数 S．
4.根据下列数据绘制利用磺基水杨酸光度法测定
Fe(III)的工作曲线，标准溶液是由 0.432克铁铵矾
[NH4Fe(SO4)2·12H2O]溶于水定溶到 500.0毫升配制成的
，取下列不同量标准溶液于 50.0毫升容量瓶中，加显色
剂后定容，测量其吸光度,M=482.18
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Ok! Let’s Have a Break.
See You Next Class
Good luck !!!
第十章,吸光光度法
10-1 概述
10-2 光吸收定律
10-3 比色法和分光光度法
10-4 显色反应及其影响因素
10-5 光度测量误差和测量条件的选择
10-6 吸光光度法的应用
习题
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10.1,概述
(Spectrophotometry)
一,方法特点,许多物质具有颜色，还有些
物质能形成颜色 [例如 ]
MnO4- 粉红 Cr2O72-橙黄 FeSCN2+血红
而且颜色 深浅 与 浓度 有关
与化学容量法相比有如下 特点,
1.灵敏度高，能测 <1.0%----PPb级，微量级
痕量组分；
2.准确度高； 3.简便，快速，应用广泛．
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二,光的基本性质
1.波动性,
c描述波动性的基本关系式,λ= — (nm)
ν
λ ·ν =c= nm·HZ= 3 × 1010cm/s
2.粒子性,
光电效应：光吸收与发射 → 光量子 → 粒子性
c光子能量, E= h ν = h—
λ
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3.电磁波谱：
γ 射线 10-2nm
X射线 10-1－ 10nm
紫外 200nm
可见 400－ 800{400 500 600 700 800}
紫 蓝 绿 黄 橙 红
红外 800nm
微波光谱 10cm
无线电波 103cm
核磁共振 105cm
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4.可见光：
(1)单色光,某一波长下的光
(2)白 光,七色光按不同比例混合的复合光
(3)互补光,按一定比例混合为白光的两种光
紫外 | 紫 | 蓝 | 青 | 绿 | 黄 | 橙 | 红 | 红外
400 450 480 500 560 600 650 750 nm
Ultraviolet Visible Infrared
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白光
绿
黄 青
橙色 青蓝
红 蓝
紫
白光
色散
红 (长波 )
蓝 (短 波 )
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三,物质对光的选择性吸收
物质为何有不同的颜色：
物质为何吸收某种光：
1.吸收光谱的产生
(1)原子吸收光谱 (AAS)：
由于原子外层电子选择性地吸
收某种波长的电磁波，而引起
的吸收光谱
(2)分子吸收光谱,由于分
子结构不同，分子运动形式不
同，运动所需能量不同，而吸
收 不同能量的光
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a)电子光谱,由价电子跃迁而产生的分子光
谱，且电子能级差 1--20eV,位于 UV--ViS波区
200 --750nm
b)振转光谱,电子能级变化时，伴随着分子
的振动，转动能级的变化，能级差 0.05--1eV，
IR 0.75 --2.5μm 研究分子结构，提供分子结构信
息．如 C = O振动,λ=1600--1750cm
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2.物质的 颜色
溶液颜色 与 吸收光颜色 及 波段 的 关系
黄绿 紫 400 ---- 450
黄 蓝 450 ---- 480
橙 绿蓝 480 ---- 490
红 蓝绿 490 ---- 500
紫红 绿 500 ---- 560
紫 黄绿 560 ---- 580
蓝 黄 580 ---- 600
绿蓝 橙 600 ---- 650
蓝绿 红 650 ---- 750
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四．吸收光谱的记录
平行光
入色光强度 I0=Ia+It
It透过光强度 T= —
I0
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五．吸收光谱
下一页上一页 返回2010-5-13 12
将不同波长的单色光依次通过某一固定浓度
的有色溶液，测量每一波长下，有色溶液对光吸
收的强度 (A),作 A--λ曲线图
Cr2O72- MnO4-
350 λ=525nm
3
2
1
c3>c2>c1
3
2
1
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吸收光谱反应了 不同物质 的 不同特征吸收,
(1)同一物质对不同波长的光的吸收强度不
同，如 KMnO4对 400nm吸收少，对 525nm吸收
最大，称 λmax
(2)同一物质浓度一定时，在某波长下吸收
强度一定，浓度不同吸收强度不同,c愈大,A
愈大,c3>c2>c1是光谱定量的依据
(3)同一物质分子运动的形式相同，结构相
同，吸收曲线的形状相同，且 λmax位置不变
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(4)不同物质的吸收曲线形状不同，决定了
物质的结构分析的依据
(5)若选择在 λmax处测量 A,则灵敏度高
(6)从吸收光谱曲线得出结论,c愈大，颜色
愈深，吸收光愈强,Ia愈大，透光 It愈弱； c愈小
，则相反
c增大 A增加 T减小
ε值不变 λmax不变
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10.2,光吸收定律
一,朗伯 -----比耳定律
当一束强度为 I的平行单色光入射到厚度为
db的液层上，一部分光被吸收，当液层厚度增
加时，光被吸收的部分按指数式直线的增加
b
s
I0
Ia I
Ir db
Kb
I
I
ln
K d b
I
dI
t
0
?
??
积分得：
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换算成常用对数得：
I0 I0 lg—=0.434 ln —=0.434 Kb =Kb=A
It It
若吸收分子的数目不变，则 A不变，则：
I0A=lg — = Kc (Absorbance)
It
I0 I0A=lg — (吸光度 ) =lg —
It I
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1,Lambert--Beer Law 数学表达式：
A = K ·b·c
定义,当一束单色光通过含有吸光物质的溶
液后，溶液的吸光度 A与吸光物质的浓度 c及吸
收层厚度成正比
A1 b1 若,c 一定时 — = —,.....Lambert Law
A2 b2
A1 c1 b一定时 — = —,.....Beer's Law
A2 c2
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2,吸光度 A的 加和性
若溶液中含有不止一种吸光物质，则总浓度
等于各个组分吸光度之和：
A=A1+A2+..........+An
3.A与 T之间的关系：
It I0 透射比 T= — (Transmittance) 而 A=lg —
I0 It
I0 1Hence,A= lg — = lg —
It T
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若用百分透过率：
1 100 A=lg—= lg ——=2-lgT%
T T%
T A 当 ε,b一定时，
A和 T与 c的关系
A正比于 c
Beer’s Law定量依据
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二,吸光系数，摩尔吸光系数，与桑德尔灵
敏度
1.吸光系数 a 和摩尔吸光系数 ε
A= K·b·c
(1)当 c= g/L时,b=cm；
K=a = L·g-1·cm-1
(2)当 c=mol/L时,b=cm；
K=ε=L·mol-1·cm-1
Molar absorptivity
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2.ε与灵敏度的关系
A Aε= ——当 b=1时,ε= —,.....标准曲线的斜率
b c c
ε’
ε
c
ε'> ε
c一定,A'> A
当 b c一定时,ε?A
ε =10-4--106 L·mol-1·cm-1
高灵敏反应
在 λmax处测 A,有最大值
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3.影响 ε值大小的因素
(1)入射光波长
(2与被测物质有关
(3)温度，酸度，介质，有色物结构,ε值
(4)ε不随 c或 A值变化
4.ε值的计算
例题 见下页
下一页上一页 返回2010-5-13 23
[例如 ]已知含 Fe2+12.5μg/25mL,用邻二氮
非显色后形成 Fe(Phen)3 用 2cm比色皿在 λ508nm
测得 A=0.19, 求 ε=？
[解 ] μg·10-6
———12.5·10-6(g) Fe(g/mol) 25
[Fe2+]= cFe=—————·————= ———25mL 1000 M
——1000
= 8.95× 10-6mol/L
A 0.19ε= —— = ———— = 1.1× 104L·mol-1·cm-1
bc 2× 8.95
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5.桑德尔灵敏度 S
[例如 ]光度检测器，检测极限为 A=0.001 则：
0.001A =0.001 =ε·b·c cb= ——
ε
0.001 M S= ———× M × 103 = ——(μg/cm2)
ε ε
所以上式中的灵敏度：
M 55.85S = — = ———— = 0.005μ g/cm2
ε 1.1× 104
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三,偏离 Lambert -- Beer Laws的原因
正偏离
负偏离
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1.由于 非单色光 引起的 偏离
因物质对不同波长的光的吸收程度不同，而
导致偏离 △ A
1=A1-A 2 △ A2=A3-A 4
△ A1> △ A2 直线偏向 c 轴
所以,Beer’s Law 应在
一 定的浓度范围内使用
ε 1 不等于 ε2不等于 ε3
A不等于 εbc
A不与 c成线性关系
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2.溶液本身的 化学和物理因素 引起的 偏离
(1)溶液介质不均匀引起的
(2)溶液中的副反应发生而引起的
(3)反应条件影响显色反应
[例如 ] Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO4-
橙色 黄色
λ 1max=350nm λ max=375nm
λ 2max=450nm
等吸收点, λ335 和
λ445的曲线相交处 此点两吸
收物质的吸光度相等
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酚红
在不
同 pH
值时的
吸收
曲线
9
8
6 7
6.56.8
78
9 6.8
6.56
5
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从理论上讲,b固定,A=K‘c 工作曲线通过
原点，在此情况下工作曲线一般呈线性关系：
E
D
空白选择不当，
干扰没抵消
G
c
F
被测物浓度小 c1不
显色或者与缓冲剂络合
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10.3,比色法和分光光度法
一,目视比色法
1.用同质材料的比色管
2.配制不同量的标准溶液
3.同量的显色剂，相同的实验条件，配成一
套标准色阶
4.待测物与标准色阶的配制条件相同，置于
色阶中比较颜色度
下一页上一页 返回2010-5-13 31
透光强度 I标 =I试,当同一物质，同一比色管
b1=b2, ε1=ε 2, ε标 b1c1=ε 试 b2c2
故,c1=c2
方法特点：
方法缺点：
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二,光电比色，分光光度法,
借助光电比色计测出标准系列的 A1.........An，
给出标准曲线，从曲线上查被测物 AX,求 cX
方法特点：
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三,722型光栅分光光度计作用原理
单色仪
722光度计 3幅仪器外形图
Optical part Electrical part
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光源 (Source),75W钨灯，发射出 360--
800nm波长的连续光谱
单色器 (Monochromator)：将连续光谱分解
为按波长排列的单色光
比色皿,材质相同的玻璃，石英制成 0.5，
1.0,2.0,3.0cm
检测器 (Detector)：接受比色皿透过的光强
，转换为电信号，并放大显示，读取 T,A,c
光电管,产生光电流，在电阻两端产生电压
降
下一页上一页 返回2010-5-13 35
光量调节,调 T=100% 或 A=0
分类,
(1)根据光源不同,W灯，卤钨灯,H2, D2灯
(2)根据单色器不同：棱镜，光栅；全息照
相闪耀光栅
(3)根据接受器不同,硒光电池，光电管，
光电倍增管
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10.4,显色反应及其影响因素
一,吸光光度法对显色反应的要求
1.选择性好，干扰小
2.灵敏度高,ε大
3.有色化合物组成恒定
4.有色化合物性质稳定
5.有色化合物与显色剂之间的颜色差较大
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二,生色反应
1.有机化合物的电子光谱
(1)σ→σ *,光谱处于远紫外区
如 CH3--CH3 λ max=135nm
(2) π→ π*,光谱处于近紫外
如 CH2=CH2 λ max=162nm
(3)n→σ *,光谱落入 UV
如 CH3--NH2 λ max=213nm
(4)n→ π*,(丙酮吸收 275nm)如 CH3-CH2-CH2-
CH-NO2 λ max=665nm(Visible spectra)
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(5)N→R, 分子轨道分裂
(6)电荷迁移 → 电荷迁移吸收光谱：
光照化合物内部电荷重排
电子受体
电子供体
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2.无机化合物的电子光谱
(1)电荷迁移跃迁
M –L → M + – L-
(2)配位场跃迁 E较小,常处在 Vis区
配位场的存在是产生 d---d跃迁和 f---f跃迁的
重要条件
f--f跃迁,镧、锕系的元素 f在配位体的影响
下,f轨道的电子吸收光能后，从低的简并态 f轨
道跃至高能态 f轨道，而产生吸收光谱
下一页上一页 返回2010-5-13 40
d--d跃迁,过渡元素 5个简并的 d轨道，能量
相等，在配位体的影响下，处于 d轨道的电子选
择性地吸收 UV--ViS光能后，跃迁到高能态的 d
轨道，而产生吸收光谱
由于配位体的不同，同一金属中心离子产
生不同的颜色：
[Cu(H2O)4]2+ 兰 色
[CuCl4]2- 绿 色
[Cu(NH3)4]2+ 深蓝 色
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三,影响显色反应的因素
M + R = MR
被测物 显色剂 有色化合物
下一页上一页 返回2010-5-13 42
1.显色剂用量：为保证反应完全,R过量，
且不宜过多
用量范围 宽 用量范围 窄 严格控制 R量
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2.溶液的酸度
(1)影响显色剂的平衡浓度和颜色
cR[R]=———
α R(H)
(2)影响金属离子的存在状态
cM影响显色的同时降低 [M]= ———
α M(OH)
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(3)影响络合物的组成
显色反应 酸度 由
实验测得：
2 9
下一页上一页 返回2010-5-13 45
3.显色温度：许多反应室温完成，有些要加
热
红 色 蓝 色
温度 选择由
实验确定：
1
2
3
10 20
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4.显色时间：有的要 10---30min,有些瞬间
完成 ； 稳定性 30min,有的稳定 60---120min
5.副反应的影响,M + nR = MRn
[MRn] KMRnK'
MRn=————— = ————[M'][R']n α
MαnR
当 M有 99%以上被络合时认为显色反应已完
全，此时配合物与金属离子之比大于 102
[MRn]———— = K'
MRn[R']n ≥102[M]
下一页上一页 返回2010-5-13 47
6.溶剂
7.共存离子的影响
(2)本身有色：
Fe3+,Ni2+,Cr3+,Cu2+,Co2+等
下一页上一页 返回2010-5-13 48
四,消除干扰的途径
1.控制酸度，利用酸效应提高选择性
污水中：
Cd2+ +OH - pH>10 +H2DZ→ 红 色 λ518
Pb2+ + pH8--9 +H2DZ → 粉 色 λ510
Hg2+ + pH<6 +H2DZ → 橙 色 λ485
2.加入掩蔽剂
测 Hg2+ +H2DZ + ( EDTA--Bi3+/KSCN--Ag+ )
Sr--mBCZm +硫脲 --Cu/磺基水扬酸 —Al Fe
下一页上一页 返回2010-5-13 49
3.利用氧化还原反应,改变干扰离子价态
铬天青 S+Al3++Vc--Fe3+→Fe 2+消除 Fe3+的干扰
4.利用生成惰性络合物
Ni2+ pH=2 NiR 分解 Ni2+ Fe3+ Zn2+
5.分离干扰元素
6.利用校正系数
7.利用参比液消除显色剂,试剂带入的干扰
8.选择适当的测量波长
o o o
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五,显色剂分类
1.无机显色剂：
SCN - →Fe 3+,MoV, Co2+
MoO42- →Si, P,V,Ge,As
H2O2 →Ti→ TiO(H 2O2)2+ 黄
2.有机显色剂
生色团,分子中含不饱和键基团，吸收波长
λ>200nm的光
--N=N – ； C=O ； C=S ； --NO2 ； --N=O
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助色团,含有孤对电子的基团，与生色团上
的不饱和键作用，影响化合物对光的吸收，使颜
色加深
--NH2 ； RNH-- ； R2N-- ； --OH
(1)磺基水扬酸,OO型螯合显色剂
ε=1.6× 103L·mol-1·cm-1
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(2)丁二铜肟,NN型
ε=1.3× 104
(3)1,10--二氮菲,NN型
ε=1.1× 104
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(4)二苯硫腙：
ε=6.6× 104
(5)偶氮胂 III(钠试剂 )，变色酸偶氮类
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(6)络天青 S(三苯甲烷类螯合剂 )
λ=530nm
ε=5.9× 104L/mol cm
(7)结晶紫：三苯甲烷类碱性染料
R++TlBr4- 离子缔合物
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六,多元络合物
1.三元 混配 络合物 [例如 ]
VV:H2O2:PAR=1:1:1 TiIV:H2O2:XO=1:1:1
形成三元络合物的 条件,
(1)金属离子与两种络合剂都有形成络合物的
能力
(2)金属离子有形成未饱和络合物的性质
(3)两种配合剂与 M配位时，要有适当的空间
下一页上一页 返回2010-5-13 56
2.离子缔合物
[Ag+--(Phen)2]+ +溴邻苯三酚红 (BPR)4→ 深
蓝
离子缔合物阳离子：
碱性染料,Phen(pH=8-9),安替比林
离子缔合物阴离子：
X-,SCN-,ClO4-,MoO42-,酸性染料
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3.金属离子 ---络合剂 ---表面活性剂
REE --XO--CPB = 1:2:2 兰紫色
Ge --Mo--阿拉伯酸 ---丁基罗丹明 B → 紫兰
色 λ570nmε>105
4.杂多酸：
MoO42- +PO43-,Si,As → [PMo 12O40]3-
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10.5,光度测量误差和测量条
件的选择
Cb 测量灵敏度 = —— ·M·106
1000
0.001 MS= —— ·M·103= ——(μg/cm2)
ε ε
A显色反应灵敏度, ε= —— (L·mol-1·cm-1)
bc
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检测计标尺上 A与 T的关系
若测 A时产生微小的绝对差 dA，则相对误差 Er为,Er=dA/A； A=εbc
当 b一定时，两边积分得,dA=εbdc
dc为测量浓度时的绝对误差，二式相除：
dA/A=dc/c=Er
因 c A,故 dc亦正比 dA
而测量时 Er相等，上式成立。
一,仪器测量误差
?
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△ T
△ T
△ T
A= -lgT=-lg0.368=0.434此时相
对误差最小以有限值表示为误
差公式：
△ c 0.434 △ T—— = —————
c T lgT
下一页上一页 返回2010-5-13 61
[例如 ]某光度计的透光率刻度读数误差为
△ T=± 1%,计算下列各百分透过率时浓度的相
对误差△ c/ c,指示△ c/ c<4%时，百分透光率
读数范围
T% = 1,10,20,30,50,70,80,90
T=0.01,0.02,0.03,0.50,0.70,0.80,0.90
△ c/ c=21.7,4.34,3.10,2.77,2.88,4.00，
5.60,10.54
[解 ]为使结果为正，△ T取负值
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用误差公式：
△ c 0.434△ T 0.434(-1%) —— = ———— = ————— =21.7%
c T·lgT 0.01·lg 0.01
由计算可知：
△ c当 ——(%) <4%时； T为 20 – 70%
c
下一页上一页 返回2010-5-13 63
二,测量条件的选择
1.入射光波长的选择：最大吸收的原则 λmax
2.控制吸光度读数范围：调 c或 b,使 A介于
0.2----0.8
3.参比溶液的选择：选合适的参比溶液，调仪
器 A =0,T=100%
下一页上一页 返回2010-5-13 64
选择参比的 原则,
(1)当试液，显色液，在此波段无吸收，可
用纯水作参比
(2)试剂有色，以试剂的空白为参比
(3)显色剂，待测物有吸收，应掩蔽，使其
不与显色剂作用
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10.6,吸光光度法的应用
一,标准曲线法测单一组分
1.选择合适的显色反应和显色条件
2.绘出被测组分的吸 A
收光谱曲线 (用标液 ) λ
3.在 λmax下测一系列标准溶液 A
的 A值，绘制工作曲线 A---c
4.与工作曲线相同的方法，测未知物 AX, 从工
作曲线上查 cX
Ax
λ
Cx
下一页上一页 返回2010-5-13 66
[例 1]用 phen测微量 Fe2+：
(1)c Fe(标 )= 100μ g/mL
100× 10-6= ———— =1.79× 10-3mol/L
M——
1000b=1cm：
VFe(标 )(mL),0.20,0.40,0.60,0.80,1.0/
50mL容量瓶
A508,0.080,0.150,0.225,0.300,0.375
下一页上一页 返回2010-5-13 67
(2)试样水泥 →50 ml显色与标准曲线方法相
同，测 A=0.770
Fe——
1000 (3)计算 Fe%= c
XV50 ——× 100 m
S
?b
Ac ?
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[例 2]称钢样 0.500g,溶解 → MnO4-→50mL
容量瓶，摇匀，从中取 5.00mL→50mL 容量瓶定
溶，用 2cm比色皿在 λ525nm,ε=2235,测
A=0.124,计算 Mn%=？ (Mn=54.94)
[解 ]
A 0.124c
2= —— = ———— = 2.77× 10-5mol/L ε b 2235× 2
Mnc
2 ·50·——1000
Mn%= ——————× 100=0.152 5.00
0.500 ·——50
下一页上一页 返回2010-5-13 69
[例 3]Phen测 Fe,欲配 Fe2+标液 1L,使其稀
释 100倍时，放在 1.0cm的比色皿中，测得
A=0.50,问称取 (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O多少克？
(ε=1.1× 104)
[解 ]设稀释后
A 0.50 c
Fe2+ = —— = ————— = 4.5× 10-5mol/Lε b 1.1× 104× 1.0
所以：
mS= c·V·M= 4.5 × 10-5× 100× 392.13 =1.8g
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[例 4]某试液用 2.0cm比色皿测 T=60%,若改
用 3.0cm,求 T% 和 A
[解 ]
(1)A= -lgT= -lg0.60 =0.222=εb c
A1 b1 b2(2) —— = —— A
2= ——A1=0.333 A
2 b2 b11 100
(3)A=2- lgT%=lg(——)=lg(——) T T%
lgT=2-A=2-0.333=1.667
T%=46.45
下一页上一页 返回2010-5-13 71
[例 5]称纯 Fe0.5000g溶解定溶 1000mL作标准
Fe,取 10.0mL稀释 →100 mL,取 5.0mL显色定
溶 50mL,测 As=0.230,称试样中 1.500g溶解定
容 250.0ml，从中取 5.00ml与标准曲线相同方法
测 Ax=0.200，求试样 Fe%=？
[解 ] 0.500g
——— ·10.0 1000 5.0
c标 = ——————× —— =5.0× 10-6g/mL 100mL 50
A标 AS 0.230 c标 5.0× 10-6 —— = —— = ———； —— = ————
A样 AX 0.200 c样 c样
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因为 Beer Law,
AS AX—— = ——
cS cX
AX所以 c
X= ——× cS = 4.35 × 10-6g/mL A
S
4.35× 10-6 g/mL× 50mL 所以 Fe%= ———————————× 100
5.01.50g ——
250= 0.725
下一页上一页 返回2010-5-13 73
[例 6]丁二肟测 Ni,Ni标液 10μg/mL,取
5.00mL,发色后测 A=0.292,称镍矿渣 0.6261g，
分解定溶 100mL,取 2.00mL发色测 AX=0.300，
求 Ni%=？
[解 ] mS=10μ g·mol-1× 5.00 mL= 50.0μ g
mS——
AS cS M mS———= ——— = ———— = ———
AX cX mX mX——
M
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50故,m
X = 0.300 ·——— = 51.37μ g 0.292
51.37× 10-6Ni%= ——————× 100=0.41
2.000.626× ——
100
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[例 7]含 Fe47.0mg/L,取 5.0mL→100mL 定溶
显色,b= 1cm,A=0.467,λ510nm
求 a,ε,S
[解 ]
A 0.467 a= — = —————— = 2.0× 102L·g-1·cm-1
47.0 5.0 b c 1· ——· ——
1000 100
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A 0.467 ε= —— = ——————————
47.0 5.0 b c 1·——————·——
1000× 55.85 100
= 1.11 × 104L·mol-1·cm-1
M 55.85 S= —— = ————— =0.0050μ g/cm2
ε 1.11× 104
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[例 8]某有色液 b= 2.0cm时 T%=60,若 c增
大一倍,T%=？,若改用 1cm； 5cm时 T%, A
各多少？
[解 ]
(1)A= -lgT=-lg0.60 =0.222
A=2- lg60 =0.222
A 0.222ε ·c = — = ——— =0.111
b 2
若 c增 1倍 T2 =(0.60)2 =0.36,T%=36
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(2)b=1cm
Aε ·c= — =0.111 × 1 =0.111
b
lgT%=2-0.111=1.889,T%=77.4
(3)b=5cm
A= 0.111× 5=0.555
lgT%=2-A=2-0.555=1.445,T%=27.9
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[例 9]称水泥 0.800g,并溶解 →1 L,现取
5.00→50 mL容量瓶显色,λ510nm,b=2.0cm，
A=0.431,已知 ε= 1.1× 104,求水泥中 Fe2O3%=
？
[解 ]
A 0.431 (1) c= ——— = ———————
ε b 1.1× 104× 2.0
=1.96 × 10-5mol/L
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mFe2O3(2) Fe
2O3%= ———× 100m
S
1 Fe2O3c
Fe VFe · — ·———2 1000
= ———————————× 100 =1.96 5.00
mS ·———1000
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[例 10]50mLCd2+5.0μg溶液，用 10.0mL双硫
腙 ---CHCl3萃取，萃取率 100%,λ518nm，
b=1cm,T=44.5%,MCd=112.4,求 a,ε,S
解：
5.0× 10-6c
1= ————× 1000 = 5.0× 10-4g/L 10.0
5.0× 10-6c
2= ————× 1000 = 4.44× 10-4g/L M× 10.0
A= -lgT= -lg0.445 =0.352
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A 0.352a = ——— = ———————
bc1 1× 5.0× 10-4
= 7.04 × 102L·g-1·cm-1
A 0.352 ε = ——— = ————————
b c 2 1 × 4.44 × 10-6
= 7.92× 104L·mol-1·cm-1
M 112.4 S = —— = —————=1.42× 10-3μg/cm2
ε 7.92 × 104
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1.双波长光度法作用原理：
设 λ1和 λ2两束单色光强度相等，则有,Aλ1=ελ1bc, Aλ2 =ε λ2 bc
所以 ?A=Aλ1 -Aλ2=（ ελ1 -ελ2） bc
2.应用：
a.混浊试液中组分测定：试液为参比（不同波长 ?λ =40-60nm）消除试液中散射
光的影响
b.单组分测定：配合物吸收峰为测量波长, 显色剂的吸收（等吸点）为参比波
长
c.两组分共存时测定：利用等吸点处 A相等的特点
二,多组分的测定 ---双波长分光光度法
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[例如 ]两组的三种叠加情况
X Y X Y X Y
列联立方程：
Aλ1X+Y=AX +AY =ε Xλ1 b cX +ε Yλ1b cY
Aλ2X+Y = ε Xλ2b cX + ε Yλ2b cY
ελ1,ελ2用纯物质测量，代入求解 Cx和 Cy
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等吸收点 -------作图法
λ2 λ1 λ'1
Y
X
A相等
λ1：参比波长
λ2：测量波长
消除 Y干扰
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△ A=(εXλ2bcX+εYλ2b cY) - (εXλ 1bcX
+εYλ1b cY)
等吸收点 εYλ2=εYλ1
故△ A=(εXλ2--εXλ1)b cX
?A与 Cx成正比，与共存的 Y无关。
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三,示差分光光度法 --高含量组分的测定
原理,以稍低于待测组分浓度的标准溶液
作为参比溶液，然后测试液的吸光度，再从 A求
c,从而提高准确度．参比液 cS < cX样品液
则 AS = ε b cS AX= ε b cX
A=△ A相对 = AX--AS =ε b(cX--cS)=εb△ c相对
用 cS参比液调,0”，而后测 A值，实际是
试样与参比之差△ A与两者的浓度差△ c成正比
故,cX = cS + △ cX
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△ A与 △ C的工作曲线：
△ AX
△ cX
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如果参比 T%=10,现调成至 100%(A=0)，
等于把仪器透光率扩 10倍，测量误差变小了。
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例 11.以试剂为空白参比调 T=100%，测某有色液
A=1.301，假设 ?T=0.003，求光度测量误差 Er=？
若以 T=10%为参比，示差光度法测该试液的
T=？此时 Er又为多少？
解：已知 T=10-A=10-1.301=0.050=5.0%
若示差法：
则：
降低 10倍
2%l g 0,0 50,0 5 0,0 0 30,4 3 4T l g T T0,4 3 4Er ?? ?????? CC
%T
T% 50%
10%
5,0% T
S
???
0.2%l g 0.10)00.50( l g 0.5 0.0030.434 )l g T ( l g T T T0.434 C C Er
S
?????????
相对
相对
相对相对
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例 12,锌标液 CZn=0.00100mol/L和含 Zn样品各测
A=0.700和 A=1.000，问两种溶液透射率相差多少？
如果用 0.00100mol/L Zn 标液作参比，试液的 A=？示
差法与普通光度法相比，读数标尺放大了多少倍？
解,1,A= - lgT，则 T1=10-A=10-0.700=0.200=20.0%
T2=10-1.000=0.1000=10.0%
故透光率相差 10.0%
2.A相对 =?A=εb?C=1.000-0.700=0.300
3.A相对 =0.300则 T=10-0.300=0.50=50%
标尺放大倍数为：
标准溶液在两种方法里标尺扩展了 5倍
5%10 %50 ?
5%20 %10 0 ?
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四,光度滴定
由于在选定的波长下，被滴定的溶液各组
分的吸光情况不同，曲线形状不同
(a)滴定剂对选用波长的光
有很大吸收，待测物和产
物不吸收，如 MnO4-滴 Fe2+
(b)待测物有吸收滴定
剂和产物不吸收，如
EDTA滴水扬酸铁
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(c)产物有吸收，滴定剂
与待测物无吸收，
如 NaOH滴对溴苯酚
(d)滴定剂和待测物
有吸收，产物无吸收
如 KBrO3 --KBr滴
Sb3+----HCl液
优点：
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[例如 ]用 0.1mol/LEDTA滴定 100mL浓度为
2.0× 10-3 mol/L的 Bi3+,Cu2+,混合液连续滴定
V1 V2
Cu终点
Bi终点
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五,配合物组成的测定
1.摩尔比法
做法：固定 cM,改变 cR,就可得一系列
cR/ cM值不同的溶液，测 A作图
n
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2.等摩尔连续变换法
做法,cM + cR = c,改变 cM与 cR的相对
比值，使 cM,cR =10:0,9:1,8:2......1:9,0:10
n
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3.斜率比法
4.平衡移动法
5.直线法
6.饱和法
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六,酸碱离解常数的测定
[例如 ]一元弱酸 Ka 的测定
[H+][A -] K
a = —————[HA]
做法,先配 c总 = cHA +A相等而 pH不同的 HA
溶液，用 pH计测各个溶液的 pH值，然后在
λmaxHA,λMaxA -用 b=1cm,测定各溶液的 A值：
H A H A???
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A=ε HA[HA]+ε A-[A-]
=ε HA c δ HA + ε A- cδ A-
[H+] Ka=ε
HA c———— +ε A c ————……(1) [H+]+K
a [H+]+Ka
设：高酸度,pH小，弱酸全部以酸的形式
存在，即 c=[HA],从而测 AHA =ε HA c
低酸度,pH大，弱酸全部以共轭碱形
式存在，即 c=[A-],从而测 AA=ε A c
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(1)式整理：
AHA[H+] AA- KaA= ————— + ——————,..…(2)
[H+]+Ka [H+]+Ka
故,[H+][A-] A
HA-A K
a= ———— = ————— [H+],.....(3) [HA] A-A
A-
(3)取负对数,A-A
A-pK
a=pH + lg ————,..…(4)A
HA-A
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斜率比法测 Ka
A=(Ka +[H+]) = AHA[H+]+ AA-Ka
(AHA—A)[H+] A=A
A- + ————————K
a
以 A--(AHA—A)[H+]作图，得一直线,
(见下页 )
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A
(AHA -A) [H+]
截距为 AA-
斜率为 1/Ka
A--AA-以 lg ————— ----------pH作图：
AHA-A (见下页 )
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+
- pKa
pKa
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pKa
h—
2
AHA
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例 13.甲基橙 C=2.0× 10-4mol/L,λ=520nm,在不同 pH
测得各自 A值如下,求甲基橙的 pKa=?
pH 0.88 1.17 2.99 3.41 3.95 4.89 5.50
A 0.890 0.890 0.692 0.552 0.384 0.260 0.260
解,HIn H++In-
1.17<pH<4.89时
A=AHIn+AIn-=εHIn[HIn]+εIn[In-]
=εHInCHInδHIn+εIn-CHInδIn-
当 pH<1.17时 AHIn=εHInCHIn=AHL 全部为酸贡献
当 pH>4.89时 AIn-=εIn-CHIn=AL 全部为共轭碱贡献
代入 (1)得,
[ H I n ] ]] [ I n[HKa -??
( 1 ) Ka][H KaC Ka][H ][HC H I n-InH I nH I n ???? ?? ? ??
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整理, A(Ka+[H+])=AHL[H+]+ALKa
故,
则,
将实验室数据代入公式 (3)
当 pH=2.99时,
当 pH=3.41时,
当 pH=3.95时,
故,
3, 3 50, 5 5 2-0, 8 9 0 0, 2 6 0-0, 5 5 2lg3, 4 1p K a ???
][HKa KaA][HAA LHL ?
?
?
??
( 2) ][H A-A A-AKa
L
HL ??
( 3) A -A A-AlgpHpK a
HL
L??
3, 3 30, 6 9 2-0, 8 9 0 0, 2 6 0-0, 6 9 2lg2, 9 9p K a ???
3, 3 40, 3 8 5-0, 8 9 0 0, 2 6 0-0, 3 8 5lg3, 9 5p K a ???
3, 3 43 3, 3 43, 3 53, 3 3p K a ????
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例 14.某一元酸指示剂,酸型 HIn在 410nm有最大吸收,碱型 In在 645nm
有最大吸收,且互不干扰,今配制浓度相同,而 pH不同的该溶液,分别
在两波长处测各自 A值,
pH1=7.70时 λ =665nm,A=0.400=A1
pH2=8.22时 λ =665nm,A=0.500=A2
求,指示剂的理论变色点 pH=? 碱型的 AL=?
解,理论变色点 pH=pKa时 [HIn]=[In-]
设浓度相同的指示剂在强碱中全部以 In-型体存在,其吸收光度为 AL
则,AL=CHIn; A1=[HIn]1εb; A2=[HIn]2εb
列联立方程,
解得,pKa=7.30,AL=0.61
[ H I n ]-C ][InlgpK a [ H I n ]][InlgpK apH
H I n
-- ????
0,40 0-A
0,40 0lgpK a7,70
A-A
AlgpK apH
L1L
1
1 ?????
0.500-A
0.500lgpK a8.22
A-A
AlgpK apH
L2L
2
2 ?????
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习题
1.将下列透光率换算成吸光度
(1)5.0%； (2)10.0%；
(3)75.0%； (4)90.0%；
(5)99.0%
2.以邻二氮菲光度法测定 Fe(II),称取试样 0.500g,
经过处理后，加入显色剂，最后定溶为 50.0毫升，用
1.0厘米吸收池在 510纳米下测得吸光度 A=0.430,计算
试样中三氧化二铁的百分含量,(ε510=1.1 × 104)
答案
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3.浓度为 25.5μg/50mL的 Cu2+溶液，用双环己酮草
酰二腙比色法进行测定，于波长 600nm处用 2cm比色皿
进行测量，测得 T=50.5%,求吸光系数 a,摩尔吸光系
数 ε,灵敏度指数 S．
4.根据下列数据绘制利用磺基水杨酸光度法测定
Fe(III)的工作曲线，标准溶液是由 0.432克铁铵矾
[NH4Fe(SO4)2·12H2O]溶于水定溶到 500.0毫升配制成的
，取下列不同量标准溶液于 50.0毫升容量瓶中，加显色
剂后定容，测量其吸光度,M=482.18
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Ok! Let’s Have a Break.
See You Next Class
Good luck !!!
