1、分光光度法分光光度法Spectrophotometry分光光度法分光光度法 概念：是利用物質分子對光的選擇性吸收概念：是利用物質分子對光的選擇性吸收而建立的分析方法。也叫吸光光度法。而建立的分析方法。也叫吸光光度法。 是利用物質所特有的吸收光譜來是利用物質所特有的吸收光譜來鑒別鑒別物質或物質或測定測定其含量其含量的一項技術。的一項技術。 定性定性 定量定量 定量定量- 特點：靈敏度高、精確度高、操作簡便、特點：靈敏度高、精確度高、操作簡便、快速。對于復雜的組分系統，無須分離即快速。對于復雜的組分系統，無須分離即可檢測出其中所含的可檢測出其中所含的微量微量組分的特點。組分的特點。第一節第一節 物

2、質的吸收光譜物質的吸收光譜一、基本概念一、基本概念復色光復色光：不同波長組成的光：不同波長組成的光單色光單色光：單一波長的光：單一波長的光 可見光可見光：380 780 nm紫外光：紫外光：200 380 nm互補色光互補色光：按適當的強度比例混合可成白：按適當的強度比例混合可成白光的兩種顏色的光光的兩種顏色的光白光白光藍藍黃黃紅紅青青橙橙紫紫青藍青藍綠綠物質的吸收光譜物質的吸收光譜互補色光示意圖互補色光示意圖二、物質對光具有選擇性吸收二、物質對光具有選擇性吸收若溶液選擇性吸收某種顏色的光，則溶液呈若溶液選擇性吸收某種顏色的光，則溶液呈吸收光的互補色光。吸收光的互補色光。如硫酸銅溶液選擇吸收黃

3、色光，故溶液呈如硫酸銅溶液選擇吸收黃色光，故溶液呈藍色藍色物質的吸收光譜物質的吸收光譜M(基態）基態）h M*(激發態激發態)選擇性吸收：選擇性吸收：E= h 光子光子h =hc/ E不同物質，不同物質， E不同，選擇吸收光子能量也不不同，選擇吸收光子能量也不同，即吸收的波長不同同，即吸收的波長不同三、吸收光譜三、吸收光譜 max (2)(1)A物質的吸收光譜物質的吸收光譜A:吸光度，物質對單色光的吸收程度吸光度，物質對單色光的吸收程度吸收光譜：吸收光譜：A 作圖作圖 C2C1n吸光度最大處的波長為最大吸收吸光度最大處的波長為最大吸收波長，用波長，用 max表示。表示。n max是定性鑒別物質

4、的基礎是定性鑒別物質的基礎 n不同濃度的溶液，不同濃度的溶液， max不變，濃度不變，濃度與峰值成正比，這是進行定量分析與峰值成正比，這是進行定量分析的依據。的依據。n一般用一般用 maxmax單色光測定單色光測定第二節第二節 分分光光度法基本原理光光度法基本原理一、一、Lambert-Beer law透光率透光率T ： 透射光強度與入射光強度之比透射光強度與入射光強度之比 T = It/I0吸光度吸光度A A：透光率的負對數透光率的負對數 A = -lgTI0 = Ia+ It 分分光光度法基本原理光光度法基本原理一、一、Lambert-Beer 定律定律1、Lambert 定律定律 一定條

5、件下，某溶液吸光度一定條件下，某溶液吸光度與單色光通過的液層厚度與單色光通過的液層厚度b成正比成正比。 A = k1b2、Beer 定律定律 一定條件下（液層厚度一定條件下（液層厚度固定固定），），單色光通過溶液時，吸光度與溶液的濃度成正比。單色光通過溶液時，吸光度與溶液的濃度成正比。 A = k2C3. Lambert-Beer 定律定律 A = bc1 A = abc2 = aM分分光光度法基本原理光光度法基本原理: 摩爾吸光系數摩爾吸光系數 L.mol-1.cm-1b :液層厚度液層厚度 cmC1: 量濃度量濃度 mol.L-1a: 質量質量吸光系數吸光系數 L.g-1.cm-1C2 :

6、 質量濃度質量濃度 g.L-1 (a) ,溶液對入射光吸收溶液對入射光吸收 。 103,可進行分光光度分析可進行分光光度分析摩爾吸光系數摩爾吸光系數的討論的討論（1）吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數）吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數（2）不隨濃度）不隨濃度c和液層厚度和液層厚度b的改變而改變。的改變而改變。 在溫度和波長等條件一定時，在溫度和波長等條件一定時，僅與吸收物質本僅與吸收物質本身的性質有關，與待測物濃度無關；身的性質有關，與待測物濃度無關；（3）同一吸光物質在不同波長下的）同一吸光物質在不同波長下的值是不同的。在值是不同的。在最大吸收波長最大吸收波長max處的摩爾吸光

7、系數，常以處的摩爾吸光系數，常以max表示表示 max表明了該吸收物質最大限度的吸光能力。表明了該吸收物質最大限度的吸光能力。 例：濃度為例：濃度為0.150mmol/L某化合物某化合物 (Mr=251)溶液，在溶液，在480nm波長處用波長處用2.00cm吸收池測得吸收池測得透光率為透光率為39.8%, 求求 、a.解：解： =Acb=-lgTcb=-lg0.3980.15010-32.00=1.33103L.mol.cm-1分分光光度法基本原理光光度法基本原理一、一、Lambert-Beer 定律定律a= /M=1.33103251=5.30L.g-1.cm-1例：某有色溶液在例：某有色溶

8、液在1.00cm吸收池中，測得其吸收池中，測得其透光率透光率T=60%，若改用，若改用2cm的吸收池時，其的吸收池時，其T為？為？ 解：解： A = k b = - lgT b=1.00 時時 A1= -lg0.6b=2.00 時時 A2 2A1 -2lg0.6 = -lg0.36 T=0. 36練習題：練習題：1.在波長為508nm處，以鄰二氮菲光度法測定某元素，該元素的溶液濃度為2.5104g/L，吸收池厚為2.0cm，測得其吸光度為0.190，已知該物質的為21223.0，試計算該元素的相對分子質量。2.稱鋼樣1.500g，用酸溶解后，以過硫酸鉀將其中的錳氧化成高錳酸根，轉移到100mL

9、容量瓶內，稀釋至刻度后，用1.0cm吸收池在520nm處測得其吸光度為0.620，試計算試樣中的錳含量（=2235、MMn=54.94）第三節第三節 可見分光光度法可見分光光度法一、分光光度計一、分光光度計光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測器檢測器信號放大器信號放大器顯示器顯示器二、單組份測定方法二、單組份測定方法（一）、標準曲線法（一）、標準曲線法分光光度計的基本結構分光光度計的基本結構光源光源單單色色光器光器吸收池吸收池檢測檢測器器顯顯示示鎢絲鎢絲燈燈 可見光源可見光源3501000nm3501000nm氫氫燈燈氘氘燈燈紫外光源紫外光源 200360nm200360nm棱鏡棱鏡衍射光衍射

10、光柵柵玻璃比色杯玻璃比色杯石英比色杯石英比色杯硒硒光光電電池池光光電電管管光光電電倍增管倍增管玻璃玻璃能吸收能吸收UVUV光，僅適用于可見光，僅適用于可見光區。光區。石英石英不能吸收不能吸收紫外光，適用于紫紫外光，適用于紫外光區。外光區。將光信號轉變為將光信號轉變為電信號的裝置。電信號的裝置。記錄裝置：記錄裝置： 訊號處理和訊號處理和顯示系統。顯示系統。AC0取標準品配置一系列不同濃取標準品配置一系列不同濃度的標準溶液，置于液層厚度的標準溶液，置于液層厚度相同吸收池，測定相應吸度相同吸收池，測定相應吸光度，以光度，以AC作圖，得一條作圖，得一條通過原點的直線通過原點的直線Beers law 當

11、當 ,b等一定，等一定，A與與C成正比，成正比，A=KC相同條件下，測定樣品吸光度相同條件下，測定樣品吸光度Ax, 在標準曲在標準曲線上查出對應的被測物濃度線上查出對應的被測物濃度CxAxCx可見分光光度法可見分光光度法（一）標準曲線法（一）標準曲線法:標準曲線標準曲線可見分光光度法可見分光光度法（一）標準曲線法（一）標準曲線法:用空白液用空白液(參比液參比液)對儀器進行校正對儀器進行校正, 以消除溶劑、顯色劑對光的吸收，以消除溶劑、顯色劑對光的吸收， 以及光在吸收池中的散射和反射等。以及光在吸收池中的散射和反射等。標準曲線標準曲線偏離偏離Beers lawACAC 線性差，出現彎曲線性差，出

12、現彎曲（1）溶液中吸光物質不穩定）溶液中吸光物質不穩定（2）單色光純度差）單色光純度差物理、化學原因物理、化學原因可見分光光度法可見分光光度法（二）、標準對照法（二）、標準對照法配置一個與被測物濃度相近的標準溶液配置一個與被測物濃度相近的標準溶液Cs，在在 max附近處測出附近處測出As,則則As = kCsAx = kCxCx=AxAsCs適于個別樣品，誤差較大。只有在測定的濃度適于個別樣品，誤差較大。只有在測定的濃度區間內溶液完全遵從郎伯區間內溶液完全遵從郎伯-比爾定律。比爾定律。 Cs和和Cx相近時結果準確。相近時結果準確。可見分光光度法可見分光光度法（三）、增量法（三）、增量法 如果標

13、準試樣和未知試樣不能保持一致時，采用增量法。具體方法： 把未知試樣溶液分成體積相同的若干份溶液（不少于四份），其中一份不加入被測組分的標準溶液，在其他幾份中都加入不同量的標準溶液，然后在相同條件下，測定各試液吸光度，并繪制吸光度對增量的工作曲線。A C（增量（增量值）值）Cx可見分光光度法可見分光光度法（一）、（一）、顯色反應顯色反應選擇選擇（1）靈敏度高）靈敏度高 104 （2）選擇性好）選擇性好 只與被測物顯色只與被測物顯色（3）生成的有色物穩定、組成一定）生成的有色物穩定、組成一定（4）顯色劑在測定處無明顯吸收）顯色劑在測定處無明顯吸收第四節第四節顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條

14、件的選擇1、顯色劑用量、顯色劑用量通過實驗測定，合適用量通過實驗測定，合適用量在在ab之間（平坦區）之間（平坦區）C顯色劑顯色劑Aab2、溶液酸度、溶液酸度酸度過大酸度過大-酸效應酸效應Mn+ + n HL MLn nH+酸度過小酸度過小水解效應水解效應Mn+ + nOH- M(OH)n（二）、顯色條件的選擇（二）、顯色條件的選擇作吸光度作吸光度A-PH曲線來確定曲線來確定顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條件的選擇一般加緩沖液，控制溶液酸度（較佳酸度由一般加緩沖液，控制溶液酸度（較佳酸度由A-pH實驗曲線確定實驗曲線確定)3、溶液酸度、溶液酸度磺基水楊酸離子磺基水楊酸離子Sal2-與與F

15、e3+形成配合物形成配合物pH 配合物配合物 顏色顏色1.82.5 Fe(Sal)+ 紫色紫色48 Fe(Sal)2- 橙色橙色811 Fe(Sal)33- 黃色黃色12 Fe(OH)3顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條件的選擇4、顯色時間、顯色時間作吸光度作吸光度A與時間曲線，確定時間與時間曲線，確定時間5、干擾離子的掩蔽、干擾離子的掩蔽掩蔽：借助一定化學反應（加入掩蔽劑），不掩蔽：借助一定化學反應（加入掩蔽劑），不經分離而消除干擾的過程。如配合，氧還反應經分離而消除干擾的過程。如配合，氧還反應6、顯色溫度、顯色溫度（三）、（三）、顯色劑顯色劑無機無機顯色劑：配位不穩定，靈敏度和選擇性

16、不好，應用不多顯色劑：配位不穩定，靈敏度和選擇性不好，應用不多有機有機顯色劑顯色劑 螯合物螯合物 -重要課題重要課題一般有生色團和助色團一般有生色團和助色團 不飽和鍵不飽和鍵 孤對電子（影響生色團對光的吸收）孤對電子（影響生色團對光的吸收）有機有機顯色劑分類顯色劑分類1、偶氮類、偶氮類 2、三苯甲烷類、三苯甲烷類3、三元（或多元）配合物的應用、三元（或多元）配合物的應用 穩定、靈敏度、選擇性好，改善顯色條件穩定、靈敏度、選擇性好，改善顯色條件Ti-EDTA-H2O2（四）、吸光度測量條件的選擇（四）、吸光度測量條件的選擇1、入射光波長選擇、入射光波長選擇一般選一般選 max maxA 但共存物

17、或顯色劑等在但共存物或顯色劑等在 max處也有一定吸收處也有一定吸收時，應選時，應選 max附近附近 或或第二大第二大 被測物被測物、干擾物干擾物吸收光譜吸收光譜類型：類型：純溶劑純溶劑-待測物質與顯色劑的產物有吸收待測物質與顯色劑的產物有吸收試劑空白試劑空白-除式樣外的其他溶劑除式樣外的其他溶劑試樣溶液試樣溶液-顯色劑無吸收，其他組分有吸顯色劑無吸收，其他組分有吸收，但不參與顯色反應收，但不參與顯色反應2、參比溶液的選擇、參比溶液的選擇（四）、吸光度測量條件的選擇（四）、吸光度測量條件的選擇3、吸光度讀數范圍的選擇、吸光度讀數范圍的選擇（四）、吸光度測量條件的選擇（四）、吸光度測量條件的選擇

18、B0.434ddlgdTTd cT Blg=TAdc 兩式相除：兩式相除：BBd0.434dlgcTcTT 以有限值表示以有限值表示不同透光率時測定濃度的相對誤差不同透光率時測定濃度的相對誤差cB/cB(T=0.01) T/% 95 90 80 70 60 50 36.83020 10 5 2 20.6 10.7 5.6 4.0 3.3 2.9 2.7 2.8 3.2 4.3 6.5 13.0 測定相對誤差與透光率的關系測定相對誤差與透光率的關系BB(/)/% c c 在在 T = 36.8%(A=0.434)時，濃時，濃度測定的相對誤差最小。度測定的相對誤差最小。 在在實際測定時，常將吸光度

19、控實際測定時，常將吸光度控制在制在0.2 0.7(T=20% 65%)之間。之間。一、多組分的測定一、多組分的測定111A BAABBAcLcL 222A BAABBAcLcL a a 不重疊不重疊b b 重疊重疊第五節、吸光光度法的應用第五節、吸光光度法的應用了解了解 例：例：用光程為用光程為1cm的吸收池，在兩個測定波長處的吸收池，在兩個測定波長處測定含有測定含有K2Cr2O7和和KMnO4兩種物質溶液的吸光兩種物質溶液的吸光度。混合物在度。混合物在450nm處的吸光度為處的吸光度為0.38，在，在530nm處的吸光度為處的吸光度為0.71，求混合物的組成。已知，求混合物的組成。已知1.0

20、 10-3 mol/L的的K2Cr2O7 在在450nm處吸光度為處吸光度為0.20，而在，而在530nm處為處為0.05； 1.0 10-4mol/L的的KMnO4在在450nm處無吸收，在處無吸收，在530nm處吸光度為處吸光度為0.42。了解了解KMnO4K2Cr2O711AAAAcL 111130.20200L molcm1 101AAAAcL 22AAAAcL 221130.0550L molcm1 101AAAAcL 221140.424200L molcm1 101BBBAcL 22BBBAcL 450nm530nm530nm第五節、吸光光度法的應用第五節、吸光光度法的應用 酸堿解離常數的測定 配合物組成及穩定常數的測定 雙波長分光光度法了解了解第六節第六節 紫外分光光度法紫外分光光度法可見光可見光：380 780 nm紫外光：紫外光：200 380 nm可見分光光度法：只能測定有色或與顯色劑發可見分光光度法：只能測定有色或與顯色劑發生顯色的物質；生顯色的物質；紫外分光光度法：可測定在近紫外區（紫外分光光度法：可測定在近紫外區（200380nm）有