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第十章吸光光度法

教学目的：掌握光度法的基本原理，了解光度分析条件的控制，分光光度

法的应用范围。

教学重点：Beer定律；光度分析的应用。 教学难点：光吸收原理；光度分析的准确度。

吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，包括比色

法和分光光度法。

分光光度法的优点：灵敏、准确、快速、选择性好、适于微量组分的测定。

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。包括可见吸光光度法、紫外-可见吸光光度法和红外光谱法等。同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特点

灵敏度高： 测定下限可达10－5～10－6mol/L, 10-4%～10-5%的痕量组分 准确度较高 相对误差为2-5%；操作简便快速 ；应用广泛

第一节 物质对光的选择性吸收

一、光的基本性质

光是电磁波，以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 1. 波动性

cV==???光的传播速度:

nc－真空中光速 2.99792458×108m/s

λ－波长，单位：m,cm,mm,?m,nm,? 1?m=10-6m, 1nm=10-9m, 1?=10-10m ν－频率，单位：赫芝（周）Hz 次/秒 n－折射率，真空中为1 2. 微粒性

E?h??光量子，具有能量。

h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s ?－频率

E－光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 3. 波粒二象性

cc真空中: E=h=h?E?hn??

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。

电磁波谱的波段如何划分?

光按波长的长短顺序排列成谱，称~。

γ射线→X 射线→紫外光→可见光→红外光→ 微波 → 无线电波 可见光:

作用于眼睛引起了颜色的感觉，我们把人眼所能看见有颜色的光 其波长范围大约在400-760nm之间

实验证明：白光(日光、白炽电灯光、日光灯光等)是由各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成的。

如果让一束白光通过三棱镜，就分解为 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。

每种颜色的光具有一定的波长范围;如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以成为白光。这两种单色光就叫做互补色 二. 物质对光的选择性吸收 1. 吸收原理

M + h ? = 激发态

E1 △E E2

?E = E2 - E1 = h ?

量子化 ；选择性吸收; 分子结构复杂使其对不同波长光的吸 收程 度不同； 2. 物质的颜色与吸收光的关系

当白光照射到物质上时，物质对于不同波长的光线吸收、透过、反射、折射的程度不同而使物质呈现出不同的颜色。

如果物质对各种波长的光完全吸收，则呈现黑色； 如果完全反射，则呈现白色；

如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰色；

如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来决定。

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溶液呈现紫色硫酸铜溶液因吸收白光中的黄色光而呈蓝色任何一种溶液．对不同波长的光的吸收程度是不相等的。

如果将某种波长的单色光依次通过一定浓度的某一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度， 吸收曲线:

以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图

即可得到一条吸光度随波长变化的曲线称之为吸收曲线或吸收光谱。 吸收曲线的讨论：

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。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。

第二节 光吸收的基本定律

一、朗伯-比耳定律

（一）朗伯-比耳定律的推导

当一束平行单色光照射到任何均匀、非散 射的介质（固体、液体或气体）， 例

如溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。 如果入射光的强度为I0，吸收光的强度为Ia透过光的强度为It,反射光的强度为Ir则它们之间的关系为

I0＝Ir+Ia+It

在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同质量的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的(一般约为入射光强度的4％)其影响可以互相抵消，于是可以简化为 I0＝It+Ia 1. 朗伯定律

A=lg(I0/It)=k1b

2.比尔定律A=k2c 3. 朗伯-比尔定律A=kbc

A— 吸光度 b— 介质厚度 c— 浓度 K— 吸光系数

T=ItI01) T－透光率2) 吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc

3）吸光系数当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，

A＝abc当c的单位用mol·L-1表示时，用κ 表示.

A＝ κbc κ －摩尔吸光系数

κ表示物质的浓度为1mol/L，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。

我们不能直接取1mol/L这样高浓度的有色溶液来 测定 摩尔吸光系数值，而是在适宜的低浓度时 测定吸光度, 然后通过计算求得κ值。

摩尔吸光系数

(1)吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，可作为定性鉴定的参数； (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，k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k值是不同的

在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以kmax表示。

kmax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 (4）kmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定