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1、第十二章 光度分析1本讲稿第一页，共四十七页12-1 12-1 概概 述述 光度分析：光度分析：比色分析法和分光光度法。比色分析法和分光光度法。分光光度法：分光光度法：在光谱分析中，依据物质在光谱分析中，依据物质对光的对光的选择性吸收选择性吸收而建立起来的分析方而建立起来的分析方法称为分光光度法。法称为分光光度法。2本讲稿第二页，共四十七页分光光度法的特点：分光光度法的特点：1.1.灵敏度较高灵敏度较高2.2.准确度高准确度高3.3.仪器设备简单、操作简便快速仪器设备简单、操作简便快速4.4.应用广泛应用广泛3本讲稿第三页，共四十七页12-2 12-2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收

2、 一、光的基本性质一、光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。光是一种电磁波，具有波粒二象性。光是由光子流组成，光子的能量：光是由光子流组成，光子的能量：E E=h h =h c/h c/（PlanckPlanck常数常数：h h=6.626=6.626 10 10-34 -34 J J S)S)光的波动性可用波长光的波动性可用波长、频率、频率、光速、光速c c、波数（、波数（cmcm-1-1）等参数来描述：）等参数来描述：=c c4本讲稿第四页，共四十七页白光白光(太阳光太阳光)：由各种单色光组成的复合由各种单色光组成的复合光光可见光区：可见光区：400-760 nm400-760 nm

3、紫外光区：紫外光区：近紫外区近紫外区200-400 nm200-400 nm 远紫外区远紫外区10-200 nm 10-200 nm（真空紫外区）（真空紫外区）5本讲稿第五页，共四十七页二、物质对不同波长光的吸收特性二、物质对不同波长光的吸收特性单色光：单色光：单波长的光单波长的光(由具有相同能量的由具有相同能量的光子组成光子组成)互补色光：互补色光：两种颜色的光按适当的强度比两种颜色的光按适当的强度比混合可成白光，则这两种光称为互补色光。混合可成白光，则这两种光称为互补色光。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补物质呈吸收光的互补色光的颜色物质呈吸收光的互补色光的颜

4、色6本讲稿第六页，共四十七页物质的颜色物质的颜色 物质的颜色是由于物质对不同波长的光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。具有选择性吸收而产生的。7本讲稿第七页，共四十七页光的互补：光的互补：蓝蓝 黄黄8本讲稿第八页，共四十七页 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用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度，度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，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。绘制曲线，描述物质对不同波长光的吸收能力。9本讲稿第九页，共四十七页KMnOKMnO4 4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线 （KMnOKM

5、nO4 4:abcd:abcd）10本讲稿第十页，共四十七页 吸收曲线讨论：吸收曲线讨论：定性分析的依据定性分析的依据：不同物质由于其组成和不同物质由于其组成和结构不同，其吸收曲线的结构不同，其吸收曲线的形状形状和和maxmax也不也不相同；不同浓度的相同；不同浓度的同一种物质，其吸收曲线同一种物质，其吸收曲线形状相似形状相似maxmax不变。不变。定量分析的依据定量分析的依据：同一种物质，在一定波长同一种物质，在一定波长下的下的吸光度吸光度A A随浓度的增加而增加。随浓度的增加而增加。在在maxmax处处吸光度吸光度A A的差异最大。的差异最大。11本讲稿第十一页，共四十七页12-3 12-

6、3 光的吸收定律光的吸收定律一、朗伯一、朗伯比耳定律比耳定律布格布格(Bouguer)(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。度的关系。A Ab b 18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和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。吸收物浓度之间也具有类似的关系。A Ac c12本讲稿第十二页，共四十七页13本讲稿第十三页，共四十七页I0：入射光强度；：入射光强度；It：透射光强度；：透射光强度；14本

7、讲稿第十四页，共四十七页朗伯比尔定律的数学表达式：朗伯比尔定律的数学表达式：b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，常以，常以cm为单位；为单位；k：比例常数：比例常数；c：物质浓度。物质浓度。15本讲稿第十五页，共四十七页 朗伯朗伯-比耳定律：比耳定律：当平行单色光通过均匀的当平行单色光通过均匀的吸光物质溶液时吸光物质溶液时,溶液的吸光度与溶液溶液的吸光度与溶液浓度浓度和和液层厚度液层厚度的乘积成正比。的乘积成正比。朗伯朗伯-比耳定律是比耳定律是吸光光度法的理论基吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。础和定量测定的依据。广泛地应用于紫外光、广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区的吸收测量，

8、也适用于原可见光、红外光区的吸收测量，也适用于原子吸收测量。子吸收测量。16本讲稿第十六页，共四十七页例例 已知透光率为已知透光率为1010，求吸光度。，求吸光度。A A lglgT T lg 0.1lg 0.1 1.01.0例例 已知吸光度为已知吸光度为1.01.0，求透光率。，求透光率。T T 1010A A 10101.0 1.0 0.100.10 17本讲稿第十七页，共四十七页b：以：以cm为单位；浓度为单位；浓度c单位单位gL-1。Aa b c a：吸光系数，：吸光系数，单位单位Lg-1cm-1。二、吸光系数、摩尔吸光系数二、吸光系数、摩尔吸光系数b：以：以cm为单位；浓度为单位；浓

9、度c单位单位molL-1；A bc：摩尔吸光系数，：摩尔吸光系数，单位单位Lmol-1cm-1。18本讲稿第十八页，共四十七页 与与a的关系的关系 =M M a （M M为物质的摩尔质量）为物质的摩尔质量）摩尔吸光系数摩尔吸光系数(Lmol(Lmol-1-1cmcm-1-1)在数值上等在数值上等于浓度为于浓度为1molL1molL-1-1、液层厚度为、液层厚度为1cm1cm时该时该溶液在某一波长下的吸光度。溶液在某一波长下的吸光度。吸光系数吸光系数a a(Lg(Lg-1-1cmcm-1-1)相当于浓度为相当于浓度为1gL1gL-1-1，液层厚度为，液层厚度为1cm1cm时该溶液在某一波长时该溶

10、液在某一波长下的吸光度。下的吸光度。19本讲稿第十九页，共四十七页比吸光系数比吸光系数(specific absorptivity)指浓度指浓度0.01g/mL,b为为1cm时的吸光度值。时的吸光度值。用用E1cm1%表示，单位表示，单位mL/gcm。E1cm1%10 a=10/M/M20本讲稿第二十页，共四十七页例例1 1 一含一含FeFe2 2溶液浓度为溶液浓度为0.5 mg/L0.5 mg/L，用邻二氮菲显色，用邻二氮菲显色测定，吸收池厚度为两厘米，在测定，吸收池厚度为两厘米，在508nm508nm处测得吸光处测得吸光度为度为0.190.19，求摩尔吸光系数和比吸光系数。，求摩尔吸光系数

11、和比吸光系数。21本讲稿第二十一页，共四十七页摩尔吸光系数摩尔吸光系数的讨论的讨论（1 1）不随浓度）不随浓度c c和光程长度和光程长度b b的改变而改变。的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，在温度和波长等条件一定时，仅与物质本身仅与物质本身的的性质有关，性质有关，与待测物与待测物浓度无关。浓度无关。（2 2）同一物质在）同一物质在不同波长不同波长下的下的值不同。值不同。（3 3）maxmax越大表明该物质的吸光能力越强，测越大表明该物质的吸光能力越强，测定该物质的定该物质的灵敏度灵敏度越高。越高。22本讲稿第二十二页，共四十七页三、桑德尔灵敏度（三、桑德尔灵敏度（S）定义定义：产生：产生

12、0.001吸光度时，单位截面积吸光度时，单位截面积（cm2）光程内所含吸光物质的质量。单位）光程内所含吸光物质的质量。单位（g/cm2）S越小，显色反应灵敏度越高。越小，显色反应灵敏度越高。23本讲稿第二十三页，共四十七页（一）物理性因素（一）物理性因素（二）化学性因素。（二）化学性因素。四、偏离朗伯四、偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因24本讲稿第二十四页，共四十七页（一）（一）物理性因素物理性因素（1 1）入射光为非单色光。）入射光为非单色光。朗伯朗伯比耳定律的前提条件之一是入射光比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。分光光度计只能获得近

13、乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯复合光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏比耳定律的正或负偏离。离。25本讲稿第二十五页，共四十七页(2)(2)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。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，这种假定只有在生相互作用，这种假定只有在稀溶液稀溶液时才基本时才基本符合。符合。当溶液浓度较大时，吸光质点间可能发生缔当溶液浓度较大时，吸光质点间可能发生缔合、离解、互变异构等相互作用，直接影响合、离解、互变异构等相互作用，直接影响了对光的吸收。了对光的吸收。26本讲稿第二十六页，共四十七页(二二)化学性

14、因素化学性因素27本讲稿第二十七页，共四十七页12-4 12-4 吸光度的测量吸光度的测量一、分光光度计的基本组成一、分光光度计的基本组成光源单色器样品室检测器显示28本讲稿第二十八页，共四十七页29本讲稿第二十九页，共四十七页 1 1光源光源钨灯钨灯 320 3202500 nm 2500 nm 可见光区可见光区氘灯氘灯 190 190400 nm 400 nm 紫外光区紫外光区 2 2单色器单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可从中将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出任一波长单色光的光学系统。选出任一波长单色光的光学系统。核心器件为：棱镜或光栅核心器件为：棱镜或光栅30本讲稿第三十

15、页，共四十七页 3.3.样品室样品室 吸收池主要有吸收池主要有石英池石英池和和玻璃池玻璃池两种。紫外区须两种。紫外区须用石英池，可见区用玻璃池。用石英池，可见区用玻璃池。4.4.检测器检测器 光信号变成可测的电信号，常用的有光电光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。池、光电管或光电倍增管。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制和检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。结果处理。31本讲稿第三十一页，共四十七页32本讲稿第三十二页，共四十七页二、二、吸光光度测量条件的选择吸光光度测量条件的选择（一）选择适当的（一）选择适当

16、的入射波长入射波长 一般应该选择一般应该选择maxmax为入射光波长。为入射光波长。（二）选择适当的（二）选择适当的参比溶液参比溶液 消除吸收池表面及溶液对入射光的反射和吸收消除吸收池表面及溶液对入射光的反射和吸收带来的误差。带来的误差。33本讲稿第三十三页，共四十七页参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则：当待测组分、显色剂及其他试剂均无色，用纯当待测组分、显色剂及其他试剂均无色，用纯溶剂（水溶剂（水)作参比溶液；作参比溶液；当显色剂无色，而待测试液有色，用当显色剂无色，而待测试液有色，用“试试样空白样空白”(”(不加显色剂不加显色剂)作参比溶液；作参比溶液；34本讲

17、稿第三十四页，共四十七页当显色剂或其它试剂有色，而试液本身无色，当显色剂或其它试剂有色，而试液本身无色，用用“试剂空白试剂空白”(”(不加试样溶液不加试样溶液)作参比溶液；作参比溶液；平行操作空白平行操作空白35本讲稿第三十五页，共四十七页 （三）控制适宜的吸光度读数范围（三）控制适宜的吸光度读数范围误差表示：误差表示：c c/c c=（0.434/0.434/T TlglgT T）T T 浓度测量值的相对误差（浓度测量值的相对误差（c c/c c）不仅与）不仅与仪器的透光度误差仪器的透光度误差T T 有关，而且与其透光度有关，而且与其透光度读数读数T T 的值也有关。的值也有关。36本讲稿第

18、三十六页，共四十七页最佳读数范围与最佳值最佳读数范围与最佳值T T 在在10%10%70%70%浓度相对误差浓度相对误差较小，较小，最佳读数范围。最佳读数范围。用仪器测定时应尽量使溶液透用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在光度值在T T%=10%=1070%(70%(吸吸光度光度 A A=0.15=0.151.01.0)。相对误差最小相对误差最小 T Tminmin36.8%,36.8%,A Aminmin0.4340.43437本讲稿第三十七页，共四十七页12-512-5显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择一、对显色反应的要求一、对显色反应的要求1 1、选择性好、选择性好2 2、灵

19、敏度高、灵敏度高3 3、生成物稳定、生成物稳定4 4、显色剂在测定波长处无明显吸收、显色剂在测定波长处无明显吸收38本讲稿第三十八页，共四十七页二、显色条件的选择二、显色条件的选择 1.1.显色剂用量：显色剂用量：选择曲线变化平坦处作为显色条件。选择曲线变化平坦处作为显色条件。吸光度与显色剂用量关系曲线cRcRcRAAA39本讲稿第三十九页，共四十七页2.2.溶液的溶液的pHpH值值 选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的所对应的pHpH范围。范围。pHA3.3.显色时间与温度显色时间与温度 显色反应一般在室温下进行，有的反应需加显色反应一般在室温下进行，

20、有的反应需加热，应通过实验找出适宜的温度范围。热，应通过实验找出适宜的温度范围。40本讲稿第四十页，共四十七页三、干扰的消除三、干扰的消除 1.加入掩蔽剂加入掩蔽剂 2.选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件 3.选择适宜的波长选择适宜的波长 4.分离干扰离子分离干扰离子41本讲稿第四十一页，共四十七页四、常用显色剂四、常用显色剂分类：分类：无机显色剂无机显色剂和和有机显色剂有机显色剂，常用有机，常用有机显色剂。显色剂。有机显色剂可以同金属离子形成稳定的有特有机显色剂可以同金属离子形成稳定的有特征颜色的螯合物，灵敏度高。征颜色的螯合物，灵敏度高。常用的有：铬天菁常用的有：铬天菁S S、偶

21、氮胂、偶氮胂、邻菲罗林、邻菲罗林、二硫腙。二硫腙。42本讲稿第四十二页，共四十七页12-6 12-6 分光光度法的定量方法分光光度法的定量方法一、标准曲线法一、标准曲线法0.20.80.40.6A 0 1 2 3 4 5C/mgL-143本讲稿第四十三页，共四十七页二、标准对比法二、标准对比法44本讲稿第四十四页，共四十七页 三、多组分的同时测定三、多组分的同时测定 45本讲稿第四十五页，共四十七页A A1 1=aa1 1bCbCa abb1 1bCbCb b A A2 2=aa2 2bCbCa abb2 2bCbCb b AA1122双组分的吸收曲线46本讲稿第四十六页，共四十七页12-9 12-9 应用实例应用实例例一例一 全血中铁的测定全血中铁的测定 Fe3+2SCN-Fe(SCN)2+红色例二例二 尿铜的测定尿铜的测定 Cu和二乙氨基二硫代甲酸钠 黄棕色例三例三 血液中的葡萄糖血液中的葡萄糖 葡萄糖和邻甲苯胺 蓝色蓝色47本讲稿第四十七页，共四十七页