课程名称：《分析化学》摘要第九章吸光光度法第一节概述第二节光吸收的基本定律第三节吸光光度法的仪器授课题目（章、节）第四节显色反应的选择及其条件的选择第五节吸光光度法的测量误差及测量条件的选择第六节吸光光度法的应用本讲目的要求及重点难点：【目的要求】掌握光学分析法的原理、仪器：掌握实验条件和测量条件的选择；理解物质与光的相互作用和对光的选择性吸收：学会在实验中选择适宜分析方法；了解电磁辐射分类及相应的电磁波谱分析法；了解光度法若干新技术。【重点和难点】吸光度与被测物浓度间的关系，显色反应、测量条件、测量误差；差示光度法中标尺移动的理解难内容【本讲课程的内容】9.1概述吸光光度法(lightabsorptionmethod)是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（colorimetricmethod）和分光光度法（spectrophotometry）。前者是通过比较有色溶液颜色深浅来确定有色物质的含量；后者是根据物质对一定波长光的吸收程度来确定物质的含量的。分光光度法包括紫外分光光度法（ultravioletspectrophotometry）、可见光分光光度法（visiblespectrophotometry）、红外分光光度法（infraredspectrophotometry）。本章主要讨论可见光分光光度法。物质对光的选择性吸收我们知道，太阳光是复合光（白光），但我们却能看到自然界的物质呈现不同颜色，丰富多彩。那么物质为什么能呈现各种各样的颜色呢？物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。可用下图来说明。-
1 课程名称：《分析化学》 摘 要 授课题目（章、节） 第九章 吸光光度法 第一节 概述 第二节 光吸收的基本定律 第三节 吸光光度法的仪器 第四节 显色反应的选择及其条件的选择 第五节 吸光光度法的测量误差及测量条件的选择 第六节 吸光光度法的应用 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】 掌握光学分析法的原理、仪器；掌握实验条件和测量条件的选择；理解物质与光的相互作用和 对光的选择性吸收；学会在实验中选择适宜分析方法；了解电磁辐射分类及相应的电磁波谱分 析法；了解光度法若干新技术。 【重点和难点】吸光度与被测物浓度间的关系，显色反应、测量条件、测量误差；差示光度法中标尺移动的 理解难 内 容 【本讲课程的内容】 9.1 概述 吸光光度法(light absorption method)是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（colorimetric method）和分光光度法（spectrophotometry）。前者是通过 比较有色溶液颜色深浅来确定有色物质的含量；后者是根据物质对一定波长光的吸收程度 来确定物质的含量的。分光光度法包括紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）、可 见光分光光度法（visible spectrophotometry）、红外分光光度法（infrared spectrophotometry）。 本章主要讨论可见光分光光度法。 一、 物质对光的选择性吸收 我们知道，太阳光是复合光（白光），但我们却能看到自然界的物质呈现不同颜色，丰富 多彩。那么物质为什么能呈现各种各样的颜色呢？物质的颜色是因物质对不同波长的光具 有选择性吸收作用而产生的。可用下图来说明
不同波长的光呈现不同的颜色，溶液的颜色由透过光的波长决定。物质的颜色正是由子质对不同波长的光选择性吸收而产生的界面反射2清出蓝二溶液散射入射光透射光白光：10吸收透射光与吸收光互为补色光。光可分为单色光与复合光，单色光（chromaticlight）是仅具有单一波长的光，而复合光（polychromaticlight）是由不同波长的光（不同能量的光子）所组成。人们肉眼所见的白光（如阳光等）和各种有色光实际上都是包含一定波长范围的复合光。物质呈现的颜色与光有着密切关系。一种物质呈现什么颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。当一束白光（日光、白炽电灯光等）通过分光器件后，就可分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种颜色的光，这种现象称光的色散。相反，不同颜色的光按照一定的强度比例混合后又可成为白光。如果两种适当的色光按一定的强度比例混合后形成白光这两种光称为互补色光。图中处于直线关系的两种单色光，图光的互补色如绿光和紫光、蓝光和黄光为互补色的光。当用不同波长的混合光照射物质分子时，不同结构的分子只选择性地吸收一定波长的光，其他波长的光（吸收光的互补色光）会透过，这就是分子对光的选择性吸收特征。物质所呈现的颜色是未被吸收的透过光的颜色。如有一束白光照射KMnO4溶液时，KMnO4溶液会选择性地吸收白光中的绿青色光，而透过紫红色，即呈现紫红色。如果物质能把白色光完全吸收，则呈现黑色，如果对白色光完全不吸收，则呈现无色。二、吸收曲线.吸收光谱曲线或光吸收曲线（absorptioncurve）：让不同波长的单色光依次照射某一物质，并测量该物质在每一波长处对光的吸收程度大小（吸光度A），以波长（2）为横坐标，吸光度为纵坐标作图。②．最大吸收波长（maximumabsorptionwavelengh）：光吸收程度最大处的波长，用入max表示。I
2 光可分为单色光与复合光，单色光（chromatic light）是仅具有单一波长的光，而复合 光（polychromatic light）是由不同波长的光（不同能量的光子）所组成。人们肉眼所见的 白光（如阳光等）和各种有色光实际上都是包含一定波长范围的复合光。 物质呈现的颜色与光有着密切关系。一种物质呈现什么 颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。当一束白光（日 光、白炽电灯光等）通过分光器件后，就可分解为红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等 7 种颜色的光，这种现象称光的色散。 相反，不同颜色的光按照一定的强度比例混合后又可成为白 光。如果两种适当的色光按一定的强度比例混合后形成白光， 这两种光称为互补色光。图中处于直线关系的两种单色光， 如绿光和紫光、蓝光和黄光为互补色的光。 当用不同波长的混合光照射物质分子时，不同结构的分子只选择性地吸收一定波长的 光，其他波长的光（吸收光的互补色光）会透过，这就是分子对光的选择性吸收特征。物 质所呈现的颜色是未被吸收的透过光的颜色。如有一束白光照射 KMnO4 溶液时，KMnO4 溶液会选择性地吸收白光中的绿青色光，而透过紫红色，即呈现紫红色。如果物质能把白 色光完全吸收，则呈现黑色，如果对白色光完全不吸收，则呈现无色。 二、吸收曲线 ①．吸收光谱曲线或光吸收曲线（ absorption curve）：让不同波长的单色光依次照 射某一物质，并测量该物质在每一波长处对光的吸收程度大小（吸光度 A），以波长（λ） 为横坐标，吸光度为纵坐标作图。 ②．最大吸收波长（maximum absorption wavelengh ）：光吸收程度最大处的波长， 用 λmax 表示。 图光的互补色
0.40030.3000. 200初步定性分析：由于不同物质具有不同0.100的结构，能级也不同，所以其吸收曲线的形状400500600即具有各自特征的吸收曲和入max不同，亦-1,10-邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线线，据此可进行物质的初步定性分析。(1) 0.2 μg·mL-; (2) 0.4 μg·mL-;定量分析：不同C的同一物质在吸收峰(3) 0.6 μg·mL-l附近的A随C↑而增大，据此可进行物质的定量分析。吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的主要依据。三、吸光光度法的特点(1)灵敏度高吸光光度法适用于微量和痕量组分的分析，可以测定组分的浓度下限（最低浓度）可达10-5~10-6mol-L-，相当于含量为0.001%~0.0001%的微量组分。(2）准确度较高一般比色分析的相对误差为5%～20%，分光光度法的相对误差为2%～5%，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量组分的分析而言，基本满足准确度的要求。如一滴0.02molL-的KMnO4溶液稀释至100mL时，仍可适用于比色分析；但一滴溶液所含的KMnO4的量只相当于约0.06mg。显然，滴定分析法及重量分析法很难准确测定。(3）选择性好通过选择适当的测定条件，不经分离可直接测定混合体系中各组分的含量。(4）操作简便、快速比色法及分光光度法的仪器设备简单，操作简便。进行分析时，试样处理成溶液后，般只经过显色和比色两个步骤，即可得到分析结果。(5）应用广泛几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用比色法或分光光度法进行测定。不仅用于组分的定性、定量分析，还可用于化学平衡及配合物组成的研究。3
3 初步定性分 析：由于不同物质具有不同 的结构，能级也不 同，所以其吸收曲线的形状 和 λmax 不同，亦 即具有各自特征的吸收曲 线，据此可进行物 质的初步定性分析。 定量分析：不 同 C 的同一物质在吸收峰 附近的 A 随 C ↑ 而增大，据此可进行物质的 定量分析。吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的主要依据。 三、吸光光度法的特点 (1) 灵敏度高 吸光光度法适用于微量和痕量组分的分析，可以测定组分的浓度下限（最低浓度）可 达 10−5～10−6 mol·L−1，相当于含量为 0.001%～0.0001%的微量组分。 (2) 准确度较高 一般比色分析的相对误差为 5%～20%，分光光度法的相对误差为 2%～5%，其准确度 虽不如滴定分析法及重量法，但对微量组分的分析而言，基本满足准确度的要求。如一滴 0.02 mol·L−1 的 KMnO4 溶液稀释至 100 mL 时，仍可适用于比色分析；但一滴溶液所含的 KMnO4 的量只相当于约 0.06 mg。显然，滴定分析法及重量分析法很难准确测定。 (3) 选择性好 通过选择适当的测定条件，不经分离可直接测定混合体系中各组分的含量。 (4) 操作简便、快速 比色法及分光光度法的仪器设备简单，操作简便。进行分析时，试样处理成溶液后， 一般只经过显色和比色两个步骤，即可得到分析结果。 (5) 应用广泛 几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用比色法或分光光度法进行测 定。不仅用于组分的定性、定量分析，还可用于化学平衡及配合物组成的研究。 1,10-邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线 （1）0.2 μg·mL −1；（2）0.4 μg·mL −1； （3）0.6 μg·mL −1
9.2光吸收的基本定律一、朗伯一比尔定律（Lambert-Beerlaw）1760年，Lambert用实验指出，当光通过透明介质时，光的减弱程度与光通过介质的光程成正比。1852年，Beer研究证明了，光的吸收程度与透明介质中光所遇到的吸光质点的数目成正比，在溶液中即与吸光质点的浓度成正比。将二者结合起来就是光吸收的基本定律.-朗伯一比尔定律。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。如图所示，设人射光强度为1o，吸收光强度为la，透过光强度为l，反射光强度为Ir。1T=则令A=lgl/lo=lg1/T1.A和T都是物质对光吸收程度的量度。T取值为0.0%~100.0%T/，溶液对光的吸收；T>，溶液对光的吸收／。全部吸收：T=0.0%全部透射：T=100.0%A=lg1/T=Kbc此式即为光吸收的基本定律-..-朗伯一比尔定律的数学表达式。物理含义：当一束平行单色光，通过单一均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液的A与溶液的浓度C，液层厚度b的积成正比。这是分光光度法定量分析的依据，4
4 9.2 光吸收的基本定律 一、朗伯－比尔定律（Lambert-Beer law） 1760 年，Lambert 用实验指出，当光通过透明介质时，光的减弱程度与光通过介质的 光程成正比。1852 年，Beer 研究证明了，光的吸收程度与透明介质中光所遇到的吸光质点 的数目成正比，在溶液中即与吸光质点的浓度成正比。将二者结合起来就是光吸收的基本 定律-朗伯－比尔定律。 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。如图所示，设人射光强度为 I0，吸收光强度 为 Ia，透过光强度为 It，反射光强度为 Ir。 令 则 A= lgIt/I0=lg1/T A 和 T 都是物质对光吸收程度的量度。 T 取值为 0.0 % ~ 100.0 % T ↗，溶液对光的吸收 ↘； T ↘，溶液对光的吸收 ↗。 全部吸收：T = 0.0 % 全部透射：T = 100.0 % A=lg1/T=Kbc 此式即为光吸收的基本定律-朗伯－比尔定律的数学表达式。 物理含义：当一束平行单色光，通过单一均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液的 A 与 溶液的浓度 C ，液层厚度 b 的积成正比。这是分光光度法定量分析的依据。 0 t I T I =
1.01000A0.5T50CCT=10-4=10xbcA=-IgT=-Ig(I/l)=xbc对-朗伯一比尔定律的几点说明：①.适应于所有电磁辐射和所有吸光物质；②.前提条件：a.入射光为单色光且垂直照射：b.吸光物质为均匀非散射体系：c.吸光质点之间无相互作用：d.辐射与物质之间仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。③.吸光度的加和性：共存的多种吸光物质对同一波长光吸收的光度值分别为AI，A2，..An则总吸光度为：A=A+A2+...+An（据此可进行多组分的测定）2．吸收系数和柔德尔灵敏度(1).吸收系数aA=KbcA=abc(b:cm;c:g/L;a:L/gcm)(2).摩尔吸收（光）系数kA=KbcA=kbc(b:cm;c:mol/L;K:L.cm.mol-l)物理意义：一定波长下，b=1cm，c=1mol/L时的吸光度。相当于工作曲线的斜率，故能反映方法的灵敏度。一般：104，很灵敏：105。但实际工作中不能用c=1mol/L的溶液测吸光度（A=0.2-0.7)。摩尔吸光系数k的讨论（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数（2）不随浓度和光程长度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）可作为定性鉴定的参数：5
5 对-朗伯－比尔定律的几点说明： ①. 适应于所有电磁辐射和所有吸光物质； ②.前提条件：a.入射光为单色光且垂直照射； b.吸光物质为均匀非散射体系； c.吸光质点之间无相互作用； d. 辐射与物质之间仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。 ③.吸光度的加和性：共存的多种吸光物质对同一波长光吸收的光度值分别为 A1，A2，.An， 则总吸光度为： A=A1+A2+.+An （据此可进行多组分的测定） 2．吸收系数和桑德尔灵敏度 (1). 吸收系数 a A＝Kbc A= abc (b：cm；c：g/L；a ：L/g•cm ) (2).摩尔吸收（光）系数 κ A＝Kbc A=κbc (b：cm；c：mol/L；κ：L.cm-1 .mol-1 ) 物理意义：一定波长下，b＝1cm，c＝1 mol/L 时的吸光度。相当于工作曲线的斜率，故能 反映方法的灵敏度。一般：104，很灵敏：105。 但实际工作中不能用 c＝1 mol/L 的溶液测吸光度(A＝0.2-0.7)。 摩尔吸光系数 κ 的讨论 （1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （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，κ 仅与吸收物 质本身的性质有关，与待测物浓度无关； （3）可作为定性鉴定的参数；