福建专升本无机与分析化学吸光光度分析法.docx

第十一章吸光光度分析法
一、概述
吸光光度法:依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。
主要有:
红外吸收光谱：吸收光波长范围2.5~1000mm,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外吸收光谱：吸收光波长范围200~400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。
可见吸收光谱：吸收光波长范围400~750nm，主要用于有色物质的定量分析
1、光的性质
光是一种电磁波。
可见光：人的眼睛能感觉到的波长范围在400～760nm的光
单色光：只具有一种波长的光
互补色光：如果将两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合，可以得到白光，通常将这两种颜色的单色光

2、物质对光的选择性吸收：
当一束白光通过某溶液时，如果溶液对各种颜色的光均不吸收，则溶液是无色的；如果溶液只吸收了白光中一部分波长的光，而其余的光都透过溶液，则溶液呈现出透过光的颜色即呈现出吸收光的互补色光的颜色
例如，CuSO4溶液选择性地吸收了白光中的黄色光而呈现蓝色；KMnO4溶液选择性地吸收了白光中的绿色光而呈现紫红色。
3、吸收光谱
物质的光吸收曲线或吸收光谱:
以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到的曲线
最大吸收波长（maximumabsorption）：
对应于光吸收程度最大处的波长称最大吸收波长，以λ最大或λmax表示

由图可见：
在可见光范围内，KMnO4水溶液对不同波长的光的吸收情况不同
四条曲线的最大值均出现在525nm波长处，即KMnO4水溶液的最大吸收波长λmax=525nm，不随浓度的变化而改变，且不同浓度KMnO4水溶液的吸收光谱形状是完全相似的。
不同浓度的同种物质的溶液，在一定波长处吸光度随溶液浓度的增加而增大。

二、光吸收基本定律

1、朗伯一比耳定律
透光率或透光度T:透过光强度It与入射强度I0之比
T=It/I0
溶液的透光率愈大，表示它对光的吸收愈小；相反，透光率愈小，表示它对光的吸收愈大。
吸光度A的定义为：
A=lg（I0/It）=lg1/T=-lgT
显然，A大，则吸收程度大，A小则吸收程度小。
朗伯一比耳定律：当一束单色光通过含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质浓度及液层厚度成正比
其数学表达式：A=kbc
A为吸光度；b为液层厚度，单位是cm；c为溶液浓度；k为比例常数，它与入射光的波长、有色物质的性质和溶液的温度等有关。
2、吸光系数与摩尔吸光系数
当c的单位为g·L-1时，比例常数k以a表示，称为吸光系数，单位为L·g-1·cm-1此时，朗伯比尔定律变为
A=abc
当c的单位为mol·L-1时，k以ε表示，称为摩尔吸光系数,单位为L·mol-1·cm-1这时，朗伯比耳定律变为：
A=εbc
例有浓度为1.6´10-5mol·L-1的有色溶液，在430nm处的摩尔吸光系数为3.3´104L·mol-1·cm-1，液层厚度为1.0cm，计算其吸光度和透光率
解：

例用邻二氮菲光度法测定铁。已知Fe2+浓度为1000μg·L-1，液层厚度为2.0cm，在波长510nm处测得吸光度为0.38，计算摩尔吸光系数。
解：

三、分光光度计
分光光度计的主要组成部件：
光源6～12V钨丝灯
单色器由狭缝、色散元件及透镜组成
吸收池（也称比色皿）由光学玻璃或石英玻璃制成（紫外光必须采用石英池）
检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管
显示记录系统
四、偏离朗伯-比耳定律
非单色光引起的偏离；
介质不均匀引起偏离；
因吸光物质离解、缔合等导致偏离

五、测量条件的选择
选择合适的入射波长最大吸收波长
控制适当的读数范围0.2～0.8
选择适当的参比溶液（空白溶液）
若样品溶液、试剂、显色剂均无色时，可用溶剂作参比（溶剂空白）；若显色剂或其它试剂是有色的，应选用不加待测液的试剂溶液作参比（试剂空白）；如果试剂是无色的，而被测试液中存在其它有色离子，则选用不加显色剂的被测试液作参比（试液空白）
六、显色反应及其影响因素
1、显色反应
显色反应：将被测组分转变成有色化合物的反应
显色剂：显色反应中所加入的试剂
2、影响显色反应的因素
显色剂用量
吸光度A与显色剂用量CR的关系会出现如图所示的几种情况。选择曲线变化平坦处。

溶液的酸度
在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的pH范围
显色温度
显色时间
溶剂
加入适量的有机溶剂或用有机溶剂萃取，可以使有色化合物颜色加深，提高显色反应的灵敏度