最新十二章节吸光光度法幻灯片.ppt

进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅2 吸光光度法吸光光度法l原理：原理：吸光光度法是基于物质对光的吸光光度法是基于物质对光的选选择性吸收择性吸收而建立起来的分析方法而建立起来的分析方法l分类：分类：l比色法比色法是以比较有色溶液颜色的深是以比较有色溶液颜色的深浅（浅（透过光透过光）来确定其中有色物质含量）来确定其中有色物质含量的分析方法的分析方法l分光光度法分光光度法是通过待测溶液对特定是通过待测溶液对特定波长光的波长光的吸收吸收而确定物质含量的分析方而确定物质含量的分析方法。法。 二、二、物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收1 1、物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择、物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。性吸收而产生的。物质对光产生选择性吸收的原因物质对光产生选择性吸收的原因 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级。分子、原子或离子具有不连续的量子化能级。只有照射光中光子的能量只有照射光中光子的能量h与被照射物质粒子的基与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差态和激发态能量之差E相等的那部分色光才会被物相等的那部分色光才会被物质或其溶液所吸收。质或其溶液所吸收。不同的物质微粒由于不同的物质微粒由于结构不同结构不同而具有不同的量子化能级，其而具有不同的量子化能级，其能级差也各不相同能级差也各不相同，因此物质对光的吸收具有选择性。因此物质对光的吸收具有选择性。M M + + h h M M * *M + 热热M + 荧光或磷光荧光或磷光基态基态 激发态激发态E1 （E） E2 E = E2 - E1 = h 吸收光吸收光发射光发射光2 2、物质的颜色与光吸收、物质的颜色与光吸收 物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。选择性吸收而产生的。白光白光( (太阳光太阳光) )：由各种单色光组成的复合光：由各种单色光组成的复合光单色光单色光：单波长的光：单波长的光( (由具有相同能量的光由具有相同能量的光子组成子组成) )互补色光：互补色光：如果把适当颜色的两种单色光按如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以得到白光，这一定的强度比例混合，也可以得到白光，这两种单色光就叫做互补色光两种单色光就叫做互补色光 。如绿光和紫。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补。光互补，蓝光和黄光互补。 互补色光：互补色光：如绿光和紫光互补，蓝光和黄光如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补。互补。 青蓝（绿青蓝（绿蓝蓝）青（蓝青（蓝绿绿）蓝蓝橙橙紫紫黄黄绿绿红红颜色波长/nm黄绿紫400450黄蓝450480橙绿蓝480490红蓝绿490500紫红绿500560紫黄绿560580蓝黄580600绿蓝橙600650蓝绿红650750吸收光物质颜色（透射光）表表12-2* 物质的颜色与吸收光颜色的互补关系物质的颜色与吸收光颜色的互补关系武汉大学（四版）武汉大学（四版）*光的互补光的互补：蓝：蓝 黄黄 溶液的颜色由溶液的颜色由透射光透射光的波长所决定。的波长所决定。透射光与吸收光为透射光与吸收光为互补色光互补色光。 如如CuSO4溶液因吸收了白光中的黄色溶液因吸收了白光中的黄色光而呈现光而呈现蓝色蓝色 用不同波长的单色光照射，测吸光度用不同波长的单色光照射，测吸光度 吸收曲线吸收曲线与最大吸收波长与最大吸收波长 max；3、光吸收曲线、光吸收曲线 用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度，用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制曲线，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制曲线，描述物质对不同波长光的吸收能力。描述物质对不同波长光的吸收能力。吸收曲线吸收曲线17吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论： （1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸）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光度最大处对应的波长称为最大吸收波长max （2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、似、max不变。不变。 （3）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和）对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，则不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质并作为物质定性定性分析的依据之一。分析的依据之一。 （4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度吸光度 A 有差异，在有差异，在max处吸光度处吸光度A 的差异最的差异最大。在大。在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。此特性可作为物质所以测定最灵敏。此特性可作为物质定量定量分析分析的依据。的依据。 吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。要依据。1.1.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 当一束当一束平行单色光平行单色光通过任何通过任何均匀、非散射均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一的固体、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。如果部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。如果入射光的强度为入射光的强度为I0，吸收光的强度为，吸收光的强度为Ia，透过光，透过光的强度为的强度为It，反射光的强度为，反射光的强度为Ir，则它们之间的关，则它们之间的关系为：系为： 12-212-2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律 I0 = Ia + It + IrI It tIr Ia b b c c I0 = Ia + It + Ir Ir基本不变，其影响可以用同样材质和厚基本不变，其影响可以用同样材质和厚度的比色皿相互抵消，故上式可简化为：度的比色皿相互抵消，故上式可简化为：I0 = Ia + It 透光率透光率T透过光的强度透过光的强度It与入射光的与入射光的强度强度I0之比为透光率（也称透光度、透射比）之比为透光率（也称透光度、透射比） (%)0IITt 吸光度吸光度A A 物质对光的吸收程度（物质对光的吸收程度（吸收光吸收光 的强度）的强度）。 0lglg1lgIITTAt吸光度吸光度A与透光率与透光率T的关系为：的关系为： 或：或： T = 10-A 溶液的透光率越小，吸光度越大，表溶液的透光率越小，吸光度越大，表明溶液对光的吸收越强。明溶液对光的吸收越强。 例例121 某溶液的透光率为某溶液的透光率为40.2%，其吸光度，其吸光度是多少是多少?解：已知解：已知T = 40.2% = 0.402 则：则：A= lg T = lg 0.402 = 0.396透光率为透光率为40.2%时，吸光度为时，吸光度为0.396。例例122 122 测得某溶液的吸光度为测得某溶液的吸光度为0.4340.434，其，其透光率是多少透光率是多少? ?解：已知解：已知A=0.434A=0.434根据根据A= lg TA= lg T得得T=10T=10AA=10=100.4340.434=36.8%=36.8%吸光度为吸光度为0.4340.434时，透光率为时，透光率为36.8%36.8%。朗伯朗伯比耳定律比耳定律 实践证明，实践证明，吸光度吸光度与溶液与溶液浓度浓度、液层、液层厚度厚度及及入射入射光波长光波长等因素有关。等因素有关。若入射光波长不变若入射光波长不变 朗伯朗伯(Lambert)(Lambert)于于17601760年阐明了光的吸收程度和吸年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。收层厚度的关系。A Ab b 比耳比耳(Beer) 1852(Beer) 1852年又提出了光的吸收程度和吸收年又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。物浓度之间也具有类似的关系。A A c c 二者的结合称为二者的结合称为朗伯朗伯比耳定律比耳定律，也，也称为称为光的吸光的吸收定律。收定律。其数学表达式为：其数学表达式为：朗伯朗伯- -比耳定律的数学表达式为：比耳定律的数学表达式为： A A = = Kbc Kbc 它表明：当一束它表明：当一束平行单色光平行单色光通过通过均匀均匀的的非散射非散射的溶液时，溶液的吸光度的溶液时，溶液的吸光度A A与吸光物与吸光物质的浓度质的浓度c c和液层厚度和液层厚度b b的乘积成的乘积成正比。正比。 K K为常数，它与吸光物质的性质、入射光波为常数，它与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。长及温度等因素有关。 它与它与b b、c c 的单位的单位有关（但与有关（但与c c 大小无关大小无关）2 2、吸光系数、吸光系数a a和摩尔吸光系数和摩尔吸光系数吸光系数吸光系数a：当浓度以当浓度以g L-1表示，液层厚度用表示，液层厚度用cm表表示时，常数示时，常数K用用a表示，其单位为表示，其单位为L g-1 cm-1。此时。此时朗伯朗伯比尔定律表示为：比尔定律表示为： 摩尔吸光系数摩尔吸光系数：当浓度以当浓度以mol L-1表示，液层厚度表示，液层厚度用用cm表示时，常数表示时，常数K用用表示，其单位为表示，其单位为L mol-1 cm-1。此时朗伯。此时朗伯比尔定律表示为：比尔定律表示为：A = abcA= bc 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 摩尔吸光系数摩尔吸光系数在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1moL L1、光程（液层厚度）为光程（液层厚度）为 1cm溶液的吸光度。溶液的吸光度。是吸光物质在特定波长下的特征常数，它与是吸光物质在特定波长下的特征常数，它与入射入射光波长光波长、溶液的、溶液的性质性质以及以及温度温度等因素等因素有关有关，而与，而与溶液的溶液的浓度浓度及液层及液层厚度厚度无关无关，通常所说某物质的，通常所说某物质的摩尔吸光系数是指在最大吸收波长处的摩尔吸光摩尔吸光系数是指在最大吸收波长处的摩尔吸光系数系数max。值愈大，值愈大，显色反应的灵敏度愈高。一般认为，显色反应的灵敏度愈高。一般认为， 如果改变入射光的波长，则摩尔吸如果改变入射光的波长，则摩尔吸光系数光系数、max 也改变也改变? ?错。错。 改变，改变，max 不变。不变。 104 属低灵敏度，属低灵敏度， 104 5104 属中等灵敏度，属中等灵敏度， 5104 属高灵敏度。属高灵敏度。 在实际分析中，为了提高灵敏度常选择在实际分析中，为了提高灵敏度常选择值较值较大的有色化合物为被测物质，选择有最大大的有色化合物为被测物质，选择有最大值的光值的光波波 作为入射光。作为入射光。max 例例123 有一浓度为有一浓度为1.0g mL1的的Fe2+溶液，以邻二溶液，以邻二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为2.0cm，在波长，在波长510nm处测得吸光度处测得吸光度A=0.380，计算，计算该显色反应的吸光系数该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数和摩尔吸光系数。解：已知解：已知 b=2.0cm A=0.380 铁的摩尔质量铁的摩尔质量M=55.85 g mol1(1) Fe2+的浓度用的浓度用g L1表示时，表示时，c=1.0103 g L1吸光系数吸光系数a = bcA1 -3L g 100 . 1cm0 . 2380. 0=1.9102 L g1 cm1 例例123 有一浓度为有一浓度为1.0g mL1的的Fe2+溶液，以邻二溶液，以邻二氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为氮菲显色后，用分光光度计测定，比色皿厚度为2.0cm，在波长，在波长510nm处测得吸光度处测得吸光度A=0.380，计算，计算该显色反应的吸光系数该显色反应的吸光系数a和摩尔吸光系数和摩尔吸光系数。(2) F(2) Fe e2+2+的浓度用的浓度用mol Lmol L11表示时，表示时， c=c= =1.8 mol L =1.8 mol L111 -13mol g 85.55L g100 . 1 摩尔吸光系数摩尔吸光系数= bcA1 -5L mol108 . 1cm0 . 2380. 0= 1.1104 L mol1 cm133例例12-4 某有色溶液在某有色溶液在2.00cm比色皿中，测得比色皿中，测得透光率透光率T=50.0%，若改用，若改用1.00cm比色皿时，比色皿时，其其T1和和A1各为多少？各为多少？解：有色溶液在解：有色溶液在2.00cm比色皿中的吸光度为：比色皿中的吸光度为：A = lgT = lg0.500 = 0.301根据朗伯根据朗伯比尔定律，吸光度与液层厚度成正比，比尔定律，吸光度与液层厚度成正比，则改用则改用1.00cm比色皿时，其比色皿时，其A1和和T1各为：各为：A1 = 1/2A=0.150 由于由于A1 = lgT1 则则 T1 =10=10 = 0.708=70.8%3、标准曲线的绘制及其应用标准曲线的绘制及其应用 根据根据 A A = = Kbc Kbc 若若b b不变，不变，A A c c 这是分光光度法进行定量分析的基础，这是分光光度法进行定量分析的基础，标准曲线就是根据这一原理制作的。标准曲线就是根据这一原理制作的。 标准曲线的绘制标准曲线的绘制：在选定的实验条件下：在选定的实验条件下分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光分别测量一系列浓度递增的标准溶液的吸光度，以待测组分的含量为横坐标，吸光度为度，以待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到的通过原点的直线称为标纵坐标作图，得到的通过原点的直线称为标准曲线或工作曲线。准曲线或工作曲线。 标准曲线法标准曲线法：在同样条件下，测量待测：在同样条件下，测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上查到与之相对应溶液的吸光度，在标准曲线上查到与之相对应的待测物质的含量。的待测物质的含量。 标准曲线的绘制及标准曲线法标准曲线的绘制及标准曲线法 1 2 3 4 5 样品标液 C1 C2 C3 C4 C5 CX A A1 A2 A3 A4 A5 AXACXAX标准曲线不通过原点原因标准曲线不通过原点原因* *（后讲）（后讲）可能是由于参比溶液选择不当，比色皿厚可能是由于参比溶液选择不当，比色皿厚度不等，比色皿位置不妥，比色皿透光面不度不等，比色皿位置不妥，比色皿透光面不清洁等原因所引起的。清洁等原因所引起的。如果有色配合物的解离度较大，特别是当如果有色配合物的解离度较大，特别是当溶液中还有其他配合物时，常使待测物质在溶液中还有其他配合物时，常使待测物质在低浓度时显色不完全，这也是标准曲线有时低浓度时显色不完全，这也是标准曲线有时不通过原点的原因。不通过原点的原因。 4. 4.偏离朗伯偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，有时标准曲标准曲线法测定未知溶液的浓度时，有时标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯象称为对朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。 引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）： （1 1）物理性因素；）物理性因素； （2 2）化学性因素。）化学性因素。 （1）物理性因素物理性因素 难以获得真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。 朗伯朗伯比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。 分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。 非单色光、杂散光、非平行入非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯射光都会引起对朗伯比耳定律的比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。射光引起的偏离。 图图12-3 12-3 工作曲线工作曲线 很小时，则可近似认为是单色光。为很小时，则可近似认为是单色光。为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射光波长选定在待测的单色器。此外还应将入射光波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。介质不均匀、散射引起正偏离介质不均匀、散射引起正偏离 朗伯朗伯比尔定律只适用于均匀溶液。不均匀的比尔定律只适用于均匀溶液。不均匀的胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，散射（均匀溶液没胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，散射（均匀溶液没有散射）使透光率减少，所测吸光度增大，导致对有散射）使透光率减少，所测吸光度增大，导致对朗伯朗伯比尔定律的偏离比尔定律的偏离 。 (2)(2)化学性因素化学性因素 高浓度引起的偏差高浓度引起的偏差 朗伯朗伯- -比耳定律假定：所有的吸光质点之间不发比耳定律假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用，实验证明，这种假定只有在稀溶液时生相互作用，实验证明，这种假定只有在稀溶液时才基本符合。才基本符合。朗伯朗伯- -比耳定律只适用于稀溶液比耳定律只适用于稀溶液。 当溶液浓度当溶液浓度c c 10 10-2-2molLmolL-1-1时，吸光质点间可时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。 反应条件变化引起的偏差反应条件变化引起的偏差 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。因此，严格控制显色反应的条化，影响吸光度。因此，严格控制显色反应的条件，就可减少和防止偏离朗伯件，就可减少和防止偏离朗伯比尔定律。比尔定律。 例如，以例如，以Cr2O72- 形式测定铬的含量在水溶液中形式测定铬的含量在水溶液中存在如下平衡：存在如下平衡： Cr2O72-（橙色）（橙色）+H2O = 2H+2 CrO42- (黄色黄色)吸光度大吸光度大 吸光度小吸光度小因此，要严格控制因此，要严格控制pH值值在符合朗伯在符合朗伯比尔定律的范围内，有色物质比尔定律的范围内，有色物质浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系为浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系为 A、增加，增加，增加、增加，增加，增加 B、减小，不变，减小、减小，不变，减小 C、减小，增加，增加、减小，增加，增加 D、增加，不变，减小、增加，不变，减小下列因素中下列因素中不会不会引起偏离朗伯引起偏离朗伯比尔定律的因素比尔定律的因素（ A ） 单 色 光 不 纯） 单 色 光 不 纯 （ B ） 溶 液 浓 度 太 高） 溶 液 浓 度 太 高 （C）比色皿的厚度）比色皿的厚度 （D）介质不均匀）介质不均匀12-3 12-3 吸光光度法的仪器吸光光度法的仪器目 视 -溶 液 颜 色 深 浅 -透 过 光目 视 比 色 法光 电 比 色 计 -滤 光 片 -吸 收光 电 比 色 法分 光 光 度 计 - 棱 镜 光 栅 - 吸 收分 光 光 度 法 吸 光 光 度 法分光光度法目前应用最广泛，其主要特点如下：分光光度法目前应用最广泛，其主要特点如下：1.准确度高。利用分光光度法测定，准确度高。利用分光光度法测定，可以得到纯可以得到纯度较高的单色光度较高的单色光，使偏离朗伯，使偏离朗伯比尔定律的现象比尔定律的现象大为减少，标准曲线的线性范围更宽，分析结果大为减少，标准曲线的线性范围更宽，分析结果的准确度更高。的准确度更高。2.利用物质利用物质吸光度的加和性吸光度的加和性，可以同时测定溶液中，可以同时测定溶液中两种或两种以上的共存组分。两种或两种以上的共存组分。33.分光光度法有紫外分光光度法、可见分光光度分光光度法有紫外分光光度法、可见分光光度法和红外分光光度法之分，不但可以进行法和红外分光光度法之分，不但可以进行定量分定量分析析还可以进行还可以进行物质结构分析物质结构分析。1、分光光度计的结构分光光度计的结构主要部件主要部件光源单色器样品室检测器显示装置（1）光源光源 光源的作用是发射出特定波长范围光源的作用是发射出特定波长范围的连续光谱。可见光区通常用的连续光谱。可见光区通常用612V的钨丝的钨丝灯，在近紫外区，常采用氢灯或氘灯作为光源，灯，在近紫外区，常采用氢灯或氘灯作为光源，其光波范围为其光波范围为160375nm。（2）. 单色器单色器 单色器是将光源发出的连续光单色器是将光源发出的连续光谱谱分解为单色光分解为单色光的装置，它是分光光度计的核的装置，它是分光光度计的核心部件。单色器的色散能力越强，分辨率越高，心部件。单色器的色散能力越强，分辨率越高，所获得的单色光就越纯。单色器由色散元件及所获得的单色光就越纯。单色器由色散元件及其附件组成。常用的色散元件为棱镜和光栅。其附件组成。常用的色散元件为棱镜和光栅。47 入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；或光栅； 聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；所得单色光聚焦至出射狭缝； 出射狭缝。出射狭缝。49 3. 3. 样品室样品室 样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在玻璃池两种。在紫外区须采用石英池紫外区须采用石英池，可见可见区一般用玻璃池。区一般用玻璃池。 4.4.检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。光电倍增管。 5.5.信号显示记录系统信号显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。制和结果处理。50 光电管示意图光电管示意图光电倍增管示意图光电倍增管示意图2 2、分光光度计的类型简介、分光光度计的类型简介 （1 1） 单光束分光光度计：简单，价廉，适单光束分光光度计：简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。具有很高的稳定性。光源单色器参比样品检测器显示器 只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位置，使它们分别置于光路来进行测定53545556 （2 2）. . 双光束分光光度计：自动记录，快速双光束分光光度计：自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。析。仪器复杂，价格较高。5758（3 3）双波长分光光度计）双波长分光光度计* *（本书未介绍）：（本书未介绍）： 将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光( (1 1、2 2) ) 快速快速交替通过同一吸收池而后到达检测器，产生交替通过同一吸收池而后到达检测器，产生交流信号，无需参比池。两波长同时扫描交流信号，无需参比池。两波长同时扫描（ = = 1 12nm2nm）即可获得导数光谱。）即可获得导数光谱。图8-9 分光光度计的类型12-4 12-4 吸光光度法分析条件的选择吸光光度法分析条件的选择1、 显色反应及显色反应条件的选择显色反应及显色反应条件的选择（1 1）显色反应显色反应将待测组分转变为将待测组分转变为有色有色化合物的反应称为显色反应。显色反应主要化合物的反应称为显色反应。显色反应主要有有配位反应配位反应和和氧化还原氧化还原反应两类，配位反应反应两类，配位反应是最主要的显色反应。是最主要的显色反应。要求要求显色反应的选择性好显色反应的选择性好 （只与待测物质发生（只与待测物质发生显色反应；干扰少或干扰易消除）。显色反应；干扰少或干扰易消除）。显色反应的灵敏度高显色反应的灵敏度高 （摩尔吸光系数摩尔吸光系数应大于应大于104）显色反应定量进行（显色反应定量进行（组成要恒定，并符合一定的化学组成要恒定，并符合一定的化学式式）有色化合物的稳定性好有色化合物的稳定性好 （稳定稳定20分钟以上分钟以上*）有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大 （两者最（两者最大吸收波长之差大吸收波长之差大于大于60nm）。）。显色反应的条件要容易控制显色反应的条件要容易控制 如果反应条件过于严格如果反应条件过于严格难于控制，则测定结果的精密度和准确度均较差。难于控制，则测定结果的精密度和准确度均较差。 （2 2）显色剂显色剂与待测组分形成有色化合与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。物的试剂称为显色剂。无机显色剂无机显色剂 ：少。：少。生成的配合物不够稳定，灵生成的配合物不够稳定，灵敏度和选择性也不高。目前，仅有硫氰酸盐、钼敏度和选择性也不高。目前，仅有硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢和碘化物等尚有使用价值。例如，酸铵、过氧化氢和碘化物等尚有使用价值。例如，用用KSCN作显色剂测定铁、钼、钨元素；用钼酸作显色剂测定铁、钼、钨元素；用钼酸胺作显色剂测定磷、硅、钒元素。胺作显色剂测定磷、硅、钒元素。有机显色剂有机显色剂 在吸光光度分析中广泛应用。能生在吸光光度分析中广泛应用。能生成极其稳定的螯合物，选择性和灵敏度都较高。成极其稳定的螯合物，选择性和灵敏度都较高。一般都含有生色团和助色团。一般都含有生色团和助色团。 生色团生色团是某些含不饱和键的基团，如偶氮基是某些含不饱和键的基团，如偶氮基 （ - -N= N）、亚硝基（）、亚硝基（N=O）、羰基（）、羰基（C=O）、）、硫羰基（硫羰基（C=S）等，）等，电子易被激发而生色。电子易被激发而生色。 助色团助色团是某些含有孤对电子的基团，如是某些含有孤对电子的基团，如NH2、NR2、OH、OR、SH、Cl、Br等。等。这些基团本身虽没有颜色，但它们与生色团上的不饱这些基团本身虽没有颜色，但它们与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响生色团对光的吸收而使颜色和键相互作用，可以影响生色团对光的吸收而使颜色加深。加深。 常见的有机显色剂有：丁二酮肟（常见的有机显色剂有：丁二酮肟（NiNi2+2+） 、邻、邻二氮菲（二氮菲（FeFe2+2+）、磺基水杨酸（）、磺基水杨酸（FeFe3+3+） 和二苯硫腙和二苯硫腙（PbPb2+2+、CuCu2+ 2+ 、ZnZn2+2+、 HgHg2+2+、 CdCd2+ 2+ ）等。）等。 2. 显色反应条件的选择显色反应条件的选择（1）显色剂的用量：适宜用量是通过实验的）显色剂的用量：适宜用量是通过实验的方法确定。方法确定。 (2)溶液的酸度溶液的酸度 (3)显色反应的时间显色反应的时间 (4)显色反应的温度显色反应的温度 (1).(1).显色剂用量：显色剂用量： 吸光度吸光度A A与显色与显色剂用量剂用量 c cR R的关系曲的关系曲线如图线如图12-912-9所所 示。示。选择曲线变化平坦选择曲线变化平坦处处 作为显色条件。作为显色条件。图12-9 吸光度与显色剂用量关系曲线cRcRcRAAAa.a.最好。配合物稳定性高。最好。配合物稳定性高。abab区宽，均可选。区宽，均可选。B B、较好。配合比与颜色不完全成正比。、较好。配合比与颜色不完全成正比。abab区较窄。区较窄。C C、不好。需严格控制某一用量。如、不好。需严格控制某一用量。如FeFe3+3+与与SCNSCN- -，n=1-6n=1-6，颜色：浅红，颜色：浅红- -红红- -血红血红a ba b a b a b65（2 2）. .溶液的溶液的pHpH值值 大多数金属离子很容易水解大多数金属离子很容易水解 显色剂很多都是有机弱酸显色剂很多都是有机弱酸 pH 不同，酸度对不同，酸度对显色剂平衡浓度和颜色有影响，如显色剂平衡浓度和颜色有影响，如XOXO。 酸度不同配合物的配合比往往不同，其颜色酸度不同配合物的配合比往往不同，其颜色也不相同。例如，磺基水杨酸与也不相同。例如，磺基水杨酸与FeFe3+3+的显色的显色反应，在不同酸度条件下，可生成反应，在不同酸度条件下，可生成1 1?1 1（紫红（紫红色）、色）、1:1:2 2 （ 棕褐色）和棕褐色）和1 1?3 3（黄色）三种（黄色）三种颜色的配合物，故测定时应严格控制溶液的颜色的配合物，故测定时应严格控制溶液的酸度。酸度。 在相同实验条件下，分在相同实验条件下，分别测定不同别测定不同pHpH值条件下显值条件下显色溶液的吸光度。选择曲色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的平坦区所对应的pHpH范围。范围。pHA(3)(3)显色反应的速度有快有慢，生成的有色配合物的显色反应的速度有快有慢，生成的有色配合物的稳定性也各不相同。因此，必须用实验来确定最适稳定性也各不相同。因此，必须用实验来确定最适合测定的时间区间。合测定的时间区间。(4)(4)显色反应的温度显色反应的温度 显色反应一般在室温下进行，但有些显色反应速度显色反应一般在室温下进行，但有些显色反应速度较慢，必须加热到一定温度才能完成。适宜的反应较慢，必须加热到一定温度才能完成。适宜的反应温度也应通过实验来确定。温度也应通过实验来确定。 2、吸光光度法的测定误差及测定条件的选择吸光光度法的测定误差及测定条件的选择 测量误差可分为仪器测量误差和读数误差。测量误差可分为仪器测量误差和读数误差。 （1）. 仪器测量误差仪器测量误差 主要来源于主要来源于仪器光源的发光强度不稳定，仪器光源的发光强度不稳定，光电效应的非线性，单色器的质量不好，光电流光电效应的非线性，单色器的质量不好，光电流测量不准，杂散光的影响，比色皿的透光率不一测量不准，杂散光的影响，比色皿的透光率不一致等因素。高质量的分光光度计仪器测量误差很致等因素。高质量的分光光度计仪器测量误差很小。从某种意义上说，小。从某种意义上说，仪器测量误差是不可避免仪器测量误差是不可避免的。的。 2、吸光光度法的测定误差及测定条件的选择吸光光度法的测定误差及测定条件的选择 （2）. 读数误差读数误差 一般分光光度计，透光率的读数误差一般分光光度计，透光率的读数误差T为一为一常数，在常数，在0.010.02之间。测定结果的准确度常用浓之间。测定结果的准确度常用浓度的相对误差度的相对误差 表示。表示。 与与 之间的关系：之间的关系：ccccTbcTAbcTA303. 2lnlg（1 1） cbTTAbdcdTTdAbcTA14343. 014343. 0ln4343. 0（3 3）（3 3）/ /（1 1）：）：AATTTcclg4343. 0 此式表明：此式表明：浓度的相对误差等于吸光度的相对误差，但不等浓度的相对误差等于吸光度的相对误差，但不等于透光率的相对误差。于透光率的相对误差。浓度的相对误差不仅与透光率的读数误差浓度的相对误差不仅与透光率的读数误差 有有关，而且还与透光率关，而且还与透光率T值的大小有关。若透光率读值的大小有关。若透光率读数误差数误差 ，将不同的透光率将不同的透光率T代代入（入（128）式可得到浓度测定的相对误差，与）式可得到浓度测定的相对误差，与T或或A的关系见图的关系见图1211所示。所示。T%101. 0T 是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？T%T% A A36.836.865651515 0.8 0.434 0.2 0.8 0.434 0.2 由图可以看出（由图可以看出（指一般仪器；高精度仪器不同指一般仪器；高精度仪器不同）误差最小：误差最小：当当T=36.8%或吸光度或吸光度 A=0.434时，测定时，测定的相对误差的相对误差 最小。最小。最佳读数范围：最佳读数范围：T= =15%65%或或 A=0.20.8之间，之间，测定结果的相对误差测定结果的相对误差 才小于才小于4%，才能满足一般，才能满足一般的测定要求。的测定要求。 cc cc 在吸光光度分析中，吸光度（在吸光光度分析中，吸光度（A）在）在 范范围内，即透光率在（围内，即透光率在（T）在）在 范围内浓度测范围内浓度测量的相对误差最小，当吸光度为量的相对误差最小，当吸光度为 或透光率为或透光率为 误差最小。误差最小。0.20.815%65%0.43436.8% 、测定条件的选择测定条件的选择 （1 1）. .入射波长的选择入射波长的选择根据被测物质的根据被测物质的吸收曲线吸收曲线来进行选择，选择来进行选择，选择的原则是的原则是“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”。一般应该选一般应该选择择maxmax为入射光波长。但如果为入射光波长。但如果maxmax处有共存组分处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。的入射光波长。 （1 1）. .入射波长的选择入射波长的选择曲线曲线A A为钴络合物的吸收曲线为钴络合物的吸收曲线曲线曲线B B为显色剂的吸收曲线为显色剂的吸收曲线maxmax测定测定“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小” （2）吸光度读数范围的选择）吸光度读数范围的选择0.20.8，就可以使测定结果符合一般仪，就可以使测定结果符合一般仪器的准确度要求。当溶液的吸光度不在此范围内时，器的准确度要求。当溶液的吸光度不在此范围内时，可以通过改变称样量、稀释溶液以及选择不同的液可以通过改变称样量、稀释溶液以及选择不同的液层厚度（比色皿厚度）来控制吸光度。层厚度（比色皿厚度）来控制吸光度。某金属离子浓度为某金属离子浓度为4.010-5 molL-1，采用，采用1比色皿，比色皿，测得吸光度测得吸光度A1=0.40；将溶液稀释一倍后，改用