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第六章吸光光度法
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第六章 吸光光度法化学分析 原子吸收光谱电分析分析化学 原子发射光谱仪器分析 光分析吸光光度法色谱分析 ……
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化学分析与仪器分析方法比较化学分析 (Chemical analysis)：
常量组分 (>1%),Er 0.1%～ 0.2%
依据化学反应,使用玻璃仪器仪器分析 (Instrumental analysis)：
微量组分 (<1%),Er 1%～ 5%
依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器例,含 Fe约 0.05%的样品,称 0.2g,则 m(Fe)≈0.1mg
重量法 m(Fe2O3)≈0.14mg,称不准容量法 V(K2Cr2O7)≈0.02mL,测不准光度法 结果 0.048%～ 0.052%,满足要求准确度高灵敏度高
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6.1 概述 (Brief introduction)
6.1.1.光的基本性质
1,光的波粒二象性
光具有波动性,又有粒子性 。 光是一种不连续的粒子流,亦称光子流 。 不同波长的光子,具有不同的能量,而且能量是量子化的 。
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光的波粒二象性结论,一定波长的光具有一定的能量，波长越长 (频率越低 )，光量子的能量越低。
单色光,具有相同能量 (相同波长 )的光。
混合光,具有不同能量 (不同波长 )的光复合在一起。
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高能辐射区 γ射线 能量最高,来源于核能级跃迁
χ射线 来自内层电子能级的跃迁光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
2,电磁波谱 (Electromagnetic waves)
电磁辐射按波长顺序排列,称 ~。
γ射线 → X 射线 → 紫外光 → 可见光 → 红外光 → 微波 → 无线电波
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3,光学光谱区
(Spectral region)
(真空紫外 )
远红外中红外近红外可见近紫外远紫外
10nm~
200nm
中层电子
200nm
~400nm
价电子
400nm
~ 750nm
价电子
750 nm
~ 2.5?m
分子振动
2.5?m
~ 50?m
分子振动
50?m
~300?m
分子转动
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6.2 吸光光度法
(Spectrophotometry)
— 灵敏度高,测定下限可达 10－ 5～ 10－ 6mol/L,
10-4%～ 10-5%
– 准确度 能够满足微量组分的测定要求：
相对误差 2～ 5％
– 操作简便快速
– 应用广泛吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有 选择性吸收 的特性而建立起来的分析方法。
6.2.1 特点
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6.2.2 溶液中溶质分子对光的吸收
/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
650-750 红 蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光
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1.物质对光的选择性吸收及吸收曲线一种物质呈现何种颜色,是与入射光的组成和物质本身的结构有关 。 溶液呈现不同的颜色是由溶液中的质点 （ 离子或分子 ） 对不同波长的光具有选择性吸收而引起的 。 当白光通过某一有色溶液时,该溶液会选择性地吸收某些波长 (wavelength)的光而让未被吸收的光透射过
,即溶液呈现透射光的颜色,亦即呈现的是它吸收光的 互补光 的颜色 。 例如,KMnO4溶液选择吸收了白光中的 绿色 (500~560nm)光,与绿色光互补的紫色光因未被吸收而透过溶液,所以
KMnO4溶液呈现 紫色 。
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吸收光谱曲线或光吸收曲线以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图 。
最大吸收波长 （ maximum absorption wavelengh ）,
光吸收程度最大处的波长,用 λmax表示在可见光,KMnO4溶液对波长 525 nm附近绿色光的吸收最强,而对紫色和红色的吸收很弱 。 λmax=
525 nm。 浓度不同时,
光吸收曲线形状相同,
λmax不变,吸光度不同 。
525 nm
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吸收曲线 (absorption spectrum)的讨论：
1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为 最大吸收波长 (?max)
2） 同一物质不同浓度的溶液,光吸收曲线形状相似，其最大吸收波长不变；但 在 一定波长处吸光度随溶液的浓度的增加而增大。这个特性可作为物质定量分析的依据。 在实际测定时，只有在
λmax处测定吸光度，其灵敏度最高，因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测量波长的依据。
3） 不同物质吸收曲线的形状和最大吸收波长均不相同。 光吸收曲线与物质特性有关，故据此可作为物质定性分析的依据。
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2.吸收光谱产生的原理
物质分子内部六种运动形式：
（ 1）价电子能级跃迁 Ee；
（ 2）分子的振动 Ev；
（ 3）分子的转动 Er；
（ 4）原子的核能 En；
（ 5）分子的平动能 Et；
（ 6）基团间的内旋转能 Ei。
在紫外光的照射下,En不变,Et和 Ei较小。所以，体系吸收能量而发生跃迁时：
△ E = △ Ee + △ Ev+ △ Er
1~20ev 0.05~1ev?0.05ev
可见、紫外 红外 红外
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分子的能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量
ΔEe(1~20eV)
>ΔEv (0.05~1eV)
>ΔEr
(0.005~0.05eV)
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分子的激发 (Excitation)
E = E2 - E1 = h?
量子化 ；选择性吸收 ;
分子结构的不同使其对不同波长光的具有 选择性吸收 。
M + h M *
基态 (ground state) 激发态 (Excited state)
E1 △ E E2
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6.2.3 光吸收基本定律
1 朗伯 -比尔定律 （ Lambert-Beer law）
当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。如图 6-3所示，设入射光强度为 I'0，吸收光强度为 Ia，透过光强度为 It，反射光强度为 Ir。
rta IIII
'
0
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在吸光光度分析法中，试液和空白溶液分别置于同样质料及厚度的吸收池中，
然后让强度为 I0的单色光分别通过这两个吸收池，再测量其透过光的强度。此时反射光强度基本上是不变的，且其影响可以相互抵消 。
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透射比或透光度透过光强度 It与入射光强度 Io之比称为透射比或透光度,用 T表示溶液的透射比愈大,表示它对光的吸收愈小 ;相反,
透射比愈小,表示它对光的吸收愈大 。
0I
I
T t?
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朗伯 (Lambert J H)和比尔 (Beer A)分别于 1760和 1852年研究了光的吸收与溶液层的厚度及溶液浓度的定量关系,二者结合称为朗伯 -比尔定律,也称为光的吸收定律 。
当一束强度为 I0的平行单色光垂直照射到长度为 b的液层,浓度为 c的溶液时,由于溶液中吸光质点 (分子或离子 )的吸收,通过溶液后光的强度减弱为 I：
Kb c
I
IA o lg
TI
IA o 1lglg
A—— 为吸光度
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朗伯 -比尔定律表明：当一束单色光通过含有吸光物质的溶液后,溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比 。
这是进行定量分析的理论基础 。
比例常数 K与吸光物质的性质,入射光波长及温度等因素有关 。
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2,摩尔吸收系数
* 摩尔吸收系数当浓度 c用 mol·L-1，液层厚度 b用 cm为单位表示，则 K用另一符号 ε来表示。 ε称为摩尔吸收系数，单位为 L·mol-l·cm-1，它表示物质的量浓度为 l mol·L-1，液层厚度为 l cm时溶液的吸光度。
bcAKb cI
IA o lg
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摩尔吸光系数 (?)的讨论
1） 吸收物质在一定波长 （ λmax ） 和溶剂条件下的特征常数,可作为 定性鉴定的参数 εmax ；
2） 不随浓度 c和光程长度 b的改变而改变 。 在温度和波长等条件一定时,ε仅与吸收物质本身的性质有关,与待测物浓度无关 ；
3） 同一吸收物质在不同波长下的 ε值是不同的
。 在最大吸收波长 λmax处的摩尔吸光系数,常以
εmax表示 。 εmax表明了该 吸收物质最大限度的吸光能力,也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度 。
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摩尔吸光系数 (ε) 的讨论
4） εmax越大表明该物质的吸光能力越强,用光度法测定该物质的灵敏度越高 。
ε>105：超高灵敏；
ε=(6～ 10） × 104,高灵敏；
ε<2× 104,不灵敏 。
5） ε在数值上等于浓度为 1mol/L,液层厚度为 1cm时该溶液在某一波长下的吸光度 。
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6.3 比色法和吸光光度法和及其仪器方便、灵敏，准确度差。
观察方向1.目视比色法
c4c3c2c1
c1 c2 c3 c4
6.3.1 光度分析的几种方法
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2,吸光光度法和分光光度计
(spectrophotometer)
光源 单色器 吸收池 检测系统分光光度法的基本部件通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光,
波长可调,故选择性好,准确度高,
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光路示意图
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分光光度计内部光的传播途径
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可见分光光度计
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可见分光光度计
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6.4 光度分析法设计
1,对显色反应的要求
*灵敏度高,一般 ε>104
*选择性好,
*组成恒定，性质稳定。
*色差大,?λmax>60 nm,
*显色条件易于控制。
（ 显色反应条件是什么？ ）
6.4.1 显色反应（自学）
显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称为显色剂。
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6.4.2 显色条件的选择（自学）
1,酸度
2,显色剂用量
3,显色温度
4,显色时间
5,溶剂
6、共存离子影响
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1,显色反应酸度（ cM,cR等条件 一定）
pH1<pH<pH2
pH
6.4.2 显色条件的选择
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cR cR cR
2,显色剂用量 (cM,pH等条件 一定 )
Mo(SCN)32+ 浅红
Mo(SCN)5 橙红
Mo(SCN)6- 浅红
Fe(SCN)n3-n
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3,显色温度及显色时间另外，还有介质条件、有机溶剂、表面活性剂和离子的干扰等
T1(℃ )
T2(℃ )
t(min)
A
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6.4.3测量条件的选择
1,选择适当的测定波长
515 655
钍 -偶氮砷 III
A
络合物试剂
415 500
钴 -亚硝基红盐
A
络合物试剂
1.无干扰,最大吸收,原则
2.有干扰,吸收最大干扰最小,原则
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2.吸光度范围的选择从仪器测量误差的角度来看,为使测量结果得到较高的准确度,一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在 0.2~0.8(T=65-15%)范围内 。 可通过控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到目的 。 (在吸光度 测量误差章节介绍 )
1,调整 c
2,改变 b
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3.选择适当的参比溶液参比溶液,是用来调节仪器的工作零点，从而抵消非被测组分的吸光度（如：溶剂、比色皿、共存组分、
所加试剂等），使测得的吸光度仅为被测组分的有色质点所吸收的部分。
参比溶液的选择：
显色剂 共存离子 参比溶液
1,无色 无色 蒸馏水或试剂空白
2,有色 无色 显色剂溶液 (试剂空白 )
3,无色 有色 不加显色剂试液 (试样空白 )
4,有色 有色 掩蔽被测组分后试液
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6.4.4 标准曲线的制作根据光的吸收定律,吸光度与吸光物质的含量成正比，这是光度法进行定量的基础，标准曲线就是根据这一原理制作的。具体方法为,在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，称为标准曲线，此时测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的被测物质的含量。
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6.4.4 标准曲线的制作
* 有时标准曲线不通过原点。
可能是由于参比溶液选择不当，
吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清洁等原因所引起的。若有色络合物的解离度较大，特别是当溶液中还有其他络合剂时，常使被测物质在低浓度时显色不完全。
找出原因，加以避免。
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6.5 光度分析法的误差
6.5.1 偏离 Beer定律的因素
依据 Beer定律,A与 C关系应为经过原点的直线
偏离 Beer定律的主要因素表现为以下两个方面
1,光学因素
2,物理和化学因素
cbA
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1.光学因素
(1)非单色光引起的偏离
Beer定律应用的重要前提 —— 入射光为单色光朗伯 -比尔定律只适用于 单色光,
但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要保持一定的宽度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的 复合光 。由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯－比尔定律的 偏离 。
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2,物理和化学因素
(1)介质不均匀当被测试液是 胶体溶液,乳浊液,或悬浮物质 时,
入射光通过溶液后,除了一部分被吸收外,还有一部分因 散射现象 而损失,使透光率减少,因而实测吸收增加,产生 正偏差 。
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2,物理和化学因素物质常因 离解,缔合,形成新化合物或互变异构 等化学变化而改变其浓度,因而导致 偏离 朗伯 -比耳定律 。
(2)化学反应例如,K2Cr2O7
Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO42-
橙色 黄色
λ 最大 350nm和 450nm 375nm
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6.5.2 准确度 — 仪器测量误差光度计的读数误差一般为
0.01(ΔT),
由于 T与浓度 c不是线性关系，
故不同浓度时的 ΔT
引起的误差不同。
100
80
60
40
20
0
T%
c1?c2?c3
T
T
T-透光率读数误差
c
c1c
1
c2c
2
c3c
3> <
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仪器测量误差
%1 0 0
lg
4 3 4.0
%1 0 0
ln
%1 0 0%1 0 0
01.0
TT
T
TT
T
A
A
c
c
E
TdT
r
%1 0 0
ln
%1 0 0%1 0 0
ln4 3 4.0lg
1
lg
TT
dT
A
dA
c
dc
E
TT
T
bcA
r
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浓度测量的相对误差与 T(或 A)的关系实际工作中，应控制 T在 15～ 65％,A在 0.2～ 0.8之间
d(TlnT)/dT=lnT+1=0
T=0.368
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6.6.1 示差吸光光度法
普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用 示差法 。即提高入射光强度,并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液 。
设：待测溶液浓度为 cx，标准溶液浓度为 cs(cs
< cx)。则：
Ax= εb cx,As = εb cs
ΔＡ =Ａ x － Ａ s =εb(cx － cs ） =εbΔc
测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差 ΔＡ 。由标准曲线上查得相应的 Δc值，则待测溶液浓度 cx,cx = cs + Δc
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示差法标尺扩展原理：
普通法,cs的 T=10%； cx的 T=5%
示差法,cs 做参比，调 T=100%
则,cx的 T=50% ；标尺扩展 10倍
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习题 1.以 MnO4-形式测量合金中的锰 。 溶解
0.500g合金试样并将锰全部氧化为 MnO4-后,将溶液稀释至 500mL,用 1cm比色皿在 525nm处测得该溶液的吸光度 A=0.400；而 1.00?10-4 mol·L-1
的 KMnO4在相同条件下测得的 A=0.585。 设 KMnO4溶液在此范围内服从光的吸收定律 。 试求合金试样中 Mn的质量百分数 。 M=54.94 （ 0.376%）
习题 2.用硅钼兰法测 SiO2,以含 SiO20.020mg的标样为参比,测定另一含 0.100mgSiO2的标准溶液,得透光度为 14.4%,今有一未知溶液在相同条件下测得 T%=31.8%。 求该溶液中 SiO2的含量 。
(0.067mg)
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第六章吸光光度法
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化学分析与仪器分析方法比较化学分析 (Chemical analysis)：
常量组分 (>1%),Er 0.1%～ 0.2%
依据化学反应,使用玻璃仪器仪器分析 (Instrumental analysis)：
微量组分 (<1%),Er 1%～ 5%
依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器例,含 Fe约 0.05%的样品,称 0.2g,则 m(Fe)≈0.1mg
重量法 m(Fe2O3)≈0.14mg,称不准容量法 V(K2Cr2O7)≈0.02mL,测不准光度法 结果 0.048%～ 0.052%,满足要求准确度高灵敏度高
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6.1 概述 (Brief introduction)
6.1.1.光的基本性质
1,光的波粒二象性
光具有波动性,又有粒子性 。 光是一种不连续的粒子流,亦称光子流 。 不同波长的光子,具有不同的能量,而且能量是量子化的 。
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光的波粒二象性结论,一定波长的光具有一定的能量，波长越长 (频率越低 )，光量子的能量越低。
单色光,具有相同能量 (相同波长 )的光。
混合光,具有不同能量 (不同波长 )的光复合在一起。
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高能辐射区 γ射线 能量最高,来源于核能级跃迁
χ射线 来自内层电子能级的跃迁光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
2,电磁波谱 (Electromagnetic waves)
电磁辐射按波长顺序排列,称 ~。
γ射线 → X 射线 → 紫外光 → 可见光 → 红外光 → 微波 → 无线电波
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3,光学光谱区
(Spectral region)
(真空紫外 )
远红外中红外近红外可见近紫外远紫外
10nm~
200nm
中层电子
200nm
~400nm
价电子
400nm
~ 750nm
价电子
750 nm
~ 2.5?m
分子振动
2.5?m
~ 50?m
分子振动
50?m
~300?m
分子转动
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6.2 吸光光度法
(Spectrophotometry)
— 灵敏度高,测定下限可达 10－ 5～ 10－ 6mol/L,
10-4%～ 10-5%
– 准确度 能够满足微量组分的测定要求：
相对误差 2～ 5％
– 操作简便快速
– 应用广泛吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有 选择性吸收 的特性而建立起来的分析方法。
6.2.1 特点
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6.2.2 溶液中溶质分子对光的吸收
/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
650-750 红 蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光
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1.物质对光的选择性吸收及吸收曲线一种物质呈现何种颜色,是与入射光的组成和物质本身的结构有关 。 溶液呈现不同的颜色是由溶液中的质点 （ 离子或分子 ） 对不同波长的光具有选择性吸收而引起的 。 当白光通过某一有色溶液时,该溶液会选择性地吸收某些波长 (wavelength)的光而让未被吸收的光透射过
,即溶液呈现透射光的颜色,亦即呈现的是它吸收光的 互补光 的颜色 。 例如,KMnO4溶液选择吸收了白光中的 绿色 (500~560nm)光,与绿色光互补的紫色光因未被吸收而透过溶液,所以
KMnO4溶液呈现 紫色 。
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11
吸收光谱曲线或光吸收曲线以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图 。
最大吸收波长 （ maximum absorption wavelengh ）,
光吸收程度最大处的波长,用 λmax表示在可见光,KMnO4溶液对波长 525 nm附近绿色光的吸收最强,而对紫色和红色的吸收很弱 。 λmax=
525 nm。 浓度不同时,
光吸收曲线形状相同,
λmax不变,吸光度不同 。
525 nm
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吸收曲线 (absorption spectrum)的讨论：
1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为 最大吸收波长 (?max)
2） 同一物质不同浓度的溶液,光吸收曲线形状相似，其最大吸收波长不变；但 在 一定波长处吸光度随溶液的浓度的增加而增大。这个特性可作为物质定量分析的依据。 在实际测定时，只有在
λmax处测定吸光度，其灵敏度最高，因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测量波长的依据。
3） 不同物质吸收曲线的形状和最大吸收波长均不相同。 光吸收曲线与物质特性有关，故据此可作为物质定性分析的依据。
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2.吸收光谱产生的原理
物质分子内部六种运动形式：
（ 1）价电子能级跃迁 Ee；
（ 2）分子的振动 Ev；
（ 3）分子的转动 Er；
（ 4）原子的核能 En；
（ 5）分子的平动能 Et；
（ 6）基团间的内旋转能 Ei。
在紫外光的照射下,En不变,Et和 Ei较小。所以，体系吸收能量而发生跃迁时：
△ E = △ Ee + △ Ev+ △ Er
1~20ev 0.05~1ev?0.05ev
可见、紫外 红外 红外
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分子的能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量
ΔEe(1~20eV)
>ΔEv (0.05~1eV)
>ΔEr
(0.005~0.05eV)
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分子的激发 (Excitation)
E = E2 - E1 = h?
量子化 ；选择性吸收 ;
分子结构的不同使其对不同波长光的具有 选择性吸收 。
M + h M *
基态 (ground state) 激发态 (Excited state)
E1 △ E E2
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6.2.3 光吸收基本定律
1 朗伯 -比尔定律 （ Lambert-Beer law）
当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。如图 6-3所示，设入射光强度为 I'0，吸收光强度为 Ia，透过光强度为 It，反射光强度为 Ir。
rta IIII
'
0
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在吸光光度分析法中，试液和空白溶液分别置于同样质料及厚度的吸收池中，
然后让强度为 I0的单色光分别通过这两个吸收池，再测量其透过光的强度。此时反射光强度基本上是不变的，且其影响可以相互抵消 。
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透射比或透光度透过光强度 It与入射光强度 Io之比称为透射比或透光度,用 T表示溶液的透射比愈大,表示它对光的吸收愈小 ;相反,
透射比愈小,表示它对光的吸收愈大 。
0I
I
T t?
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朗伯 (Lambert J H)和比尔 (Beer A)分别于 1760和 1852年研究了光的吸收与溶液层的厚度及溶液浓度的定量关系,二者结合称为朗伯 -比尔定律,也称为光的吸收定律 。
当一束强度为 I0的平行单色光垂直照射到长度为 b的液层,浓度为 c的溶液时,由于溶液中吸光质点 (分子或离子 )的吸收,通过溶液后光的强度减弱为 I：
Kb c
I
IA o lg
TI
IA o 1lglg
A—— 为吸光度
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朗伯 -比尔定律表明：当一束单色光通过含有吸光物质的溶液后,溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比 。
这是进行定量分析的理论基础 。
比例常数 K与吸光物质的性质,入射光波长及温度等因素有关 。
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2,摩尔吸收系数
* 摩尔吸收系数当浓度 c用 mol·L-1，液层厚度 b用 cm为单位表示，则 K用另一符号 ε来表示。 ε称为摩尔吸收系数，单位为 L·mol-l·cm-1，它表示物质的量浓度为 l mol·L-1，液层厚度为 l cm时溶液的吸光度。
bcAKb cI
IA o lg
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摩尔吸光系数 (?)的讨论
1） 吸收物质在一定波长 （ λmax ） 和溶剂条件下的特征常数,可作为 定性鉴定的参数 εmax ；
2） 不随浓度 c和光程长度 b的改变而改变 。 在温度和波长等条件一定时,ε仅与吸收物质本身的性质有关,与待测物浓度无关 ；
3） 同一吸收物质在不同波长下的 ε值是不同的
。 在最大吸收波长 λmax处的摩尔吸光系数,常以
εmax表示 。 εmax表明了该 吸收物质最大限度的吸光能力,也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度 。
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摩尔吸光系数 (ε) 的讨论
4） εmax越大表明该物质的吸光能力越强,用光度法测定该物质的灵敏度越高 。
ε>105：超高灵敏；
ε=(6～ 10） × 104,高灵敏；
ε<2× 104,不灵敏 。
5） ε在数值上等于浓度为 1mol/L,液层厚度为 1cm时该溶液在某一波长下的吸光度 。
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6.3 比色法和吸光光度法和及其仪器方便、灵敏，准确度差。
观察方向1.目视比色法
c4c3c2c1
c1 c2 c3 c4
6.3.1 光度分析的几种方法
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2,吸光光度法和分光光度计
(spectrophotometer)
光源 单色器 吸收池 检测系统分光光度法的基本部件通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光,
波长可调,故选择性好,准确度高,
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光路示意图
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分光光度计内部光的传播途径
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可见分光光度计
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可见分光光度计
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6.4 光度分析法设计
1,对显色反应的要求
*灵敏度高,一般 ε>104
*选择性好,
*组成恒定，性质稳定。
*色差大,?λmax>60 nm,
*显色条件易于控制。
（ 显色反应条件是什么？ ）
6.4.1 显色反应（自学）
显色反应：将试样中被测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称为显色剂。
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6.4.2 显色条件的选择（自学）
1,酸度
2,显色剂用量
3,显色温度
4,显色时间
5,溶剂
6、共存离子影响
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1,显色反应酸度（ cM,cR等条件 一定）
pH1<pH<pH2
pH
6.4.2 显色条件的选择
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cR cR cR
2,显色剂用量 (cM,pH等条件 一定 )
Mo(SCN)32+ 浅红
Mo(SCN)5 橙红
Mo(SCN)6- 浅红
Fe(SCN)n3-n
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3,显色温度及显色时间另外，还有介质条件、有机溶剂、表面活性剂和离子的干扰等
T1(℃ )
T2(℃ )
t(min)
A
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6.4.3测量条件的选择
1,选择适当的测定波长
515 655
钍 -偶氮砷 III
A
络合物试剂
415 500
钴 -亚硝基红盐
A
络合物试剂
1.无干扰,最大吸收,原则
2.有干扰,吸收最大干扰最小,原则
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2.吸光度范围的选择从仪器测量误差的角度来看,为使测量结果得到较高的准确度,一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在 0.2~0.8(T=65-15%)范围内 。 可通过控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到目的 。 (在吸光度 测量误差章节介绍 )
1,调整 c
2,改变 b
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3.选择适当的参比溶液参比溶液,是用来调节仪器的工作零点，从而抵消非被测组分的吸光度（如：溶剂、比色皿、共存组分、
所加试剂等），使测得的吸光度仅为被测组分的有色质点所吸收的部分。
参比溶液的选择：
显色剂 共存离子 参比溶液
1,无色 无色 蒸馏水或试剂空白
2,有色 无色 显色剂溶液 (试剂空白 )
3,无色 有色 不加显色剂试液 (试样空白 )
4,有色 有色 掩蔽被测组分后试液
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6.4.4 标准曲线的制作根据光的吸收定律,吸光度与吸光物质的含量成正比，这是光度法进行定量的基础，标准曲线就是根据这一原理制作的。具体方法为,在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，称为标准曲线，此时测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的被测物质的含量。
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6.4.4 标准曲线的制作
* 有时标准曲线不通过原点。
可能是由于参比溶液选择不当，
吸收池厚度不等，吸收池位置不妥，吸收池透光面不清洁等原因所引起的。若有色络合物的解离度较大，特别是当溶液中还有其他络合剂时，常使被测物质在低浓度时显色不完全。
找出原因，加以避免。
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6.5 光度分析法的误差
6.5.1 偏离 Beer定律的因素
依据 Beer定律,A与 C关系应为经过原点的直线
偏离 Beer定律的主要因素表现为以下两个方面
1,光学因素
2,物理和化学因素
cbA
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1.光学因素
(1)非单色光引起的偏离
Beer定律应用的重要前提 —— 入射光为单色光朗伯 -比尔定律只适用于 单色光,
但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要保持一定的宽度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的 复合光 。由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯－比尔定律的 偏离 。
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2,物理和化学因素
(1)介质不均匀当被测试液是 胶体溶液,乳浊液,或悬浮物质 时,
入射光通过溶液后,除了一部分被吸收外,还有一部分因 散射现象 而损失,使透光率减少,因而实测吸收增加,产生 正偏差 。
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2,物理和化学因素物质常因 离解,缔合,形成新化合物或互变异构 等化学变化而改变其浓度,因而导致 偏离 朗伯 -比耳定律 。
(2)化学反应例如,K2Cr2O7
Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO42-
橙色 黄色
λ 最大 350nm和 450nm 375nm
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6.5.2 准确度 — 仪器测量误差光度计的读数误差一般为
0.01(ΔT),
由于 T与浓度 c不是线性关系，
故不同浓度时的 ΔT
引起的误差不同。
100
80
60
40
20
0
T%
c1?c2?c3
T
T
T-透光率读数误差
c
c1c
1
c2c
2
c3c
3> <
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仪器测量误差
%1 0 0
lg
4 3 4.0
%1 0 0
ln
%1 0 0%1 0 0
01.0
TT
T
TT
T
A
A
c
c
E
TdT
r
%1 0 0
ln
%1 0 0%1 0 0
ln4 3 4.0lg
1
lg
TT
dT
A
dA
c
dc
E
TT
T
bcA
r
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浓度测量的相对误差与 T(或 A)的关系实际工作中，应控制 T在 15～ 65％,A在 0.2～ 0.8之间
d(TlnT)/dT=lnT+1=0
T=0.368
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6.6.1 示差吸光光度法
普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用 示差法 。即提高入射光强度,并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液 。
设：待测溶液浓度为 cx，标准溶液浓度为 cs(cs
< cx)。则：
Ax= εb cx,As = εb cs
ΔＡ =Ａ x － Ａ s =εb(cx － cs ） =εbΔc
测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差 ΔＡ 。由标准曲线上查得相应的 Δc值，则待测溶液浓度 cx,cx = cs + Δc
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示差法标尺扩展原理：
普通法,cs的 T=10%； cx的 T=5%
示差法,cs 做参比，调 T=100%
则,cx的 T=50% ；标尺扩展 10倍
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习题 1.以 MnO4-形式测量合金中的锰 。 溶解
0.500g合金试样并将锰全部氧化为 MnO4-后,将溶液稀释至 500mL,用 1cm比色皿在 525nm处测得该溶液的吸光度 A=0.400；而 1.00?10-4 mol·L-1
的 KMnO4在相同条件下测得的 A=0.585。 设 KMnO4溶液在此范围内服从光的吸收定律 。 试求合金试样中 Mn的质量百分数 。 M=54.94 （ 0.376%）
习题 2.用硅钼兰法测 SiO2,以含 SiO20.020mg的标样为参比,测定另一含 0.100mgSiO2的标准溶液,得透光度为 14.4%,今有一未知溶液在相同条件下测得 T%=31.8%。 求该溶液中 SiO2的含量 。
(0.067mg)
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