第九章吸光光度法知识点
吸光光度法是基于分子对光的选择性吸收而建立的一种分析方法，包括比色法、紫外一可见吸光光度法、红外光谱法等。

1．吸光光度法的基本原理
①物质对光的选择性吸收：当光照射到物质上时，会产生反射、散射、吸收或透射。

若被照射的物质为溶液，光的散射可以忽略。

当一束白光照射某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过，溶液的颜色由透射光的波长所决定。

吸收光与透射光互为补色光(它们混合在一起可组成白光)。

分子与原子、离子一样，都具有不连续的量子化能级，在一般情况下分子处于最低能态(基态)。

当入射光照射物质时，分子会选择性地吸收某些频率的光子的能量，由基态跃迁到激发态(较高能级)，其能级差E激发态一E基态与选择性吸收的光子能量hv的关系为Hv=E激发态一E基态
分子运动包括分子的转动、分子的振动和电子的运动。

分子转动、振动能级间隔一般小于1 eV，其光谱处于红外和远红外区。

电子能级间的能量差一般为1～20 eV，由电子能级跃迁而产生的吸收光谱位于紫外及可见光区，其实验方法为比色法和可见-紫外吸光光度法。

②吸收曲线：以波长为横坐标，以吸收光的强度为纵坐标绘制的曲线，称为吸收光谱图，也称吸收曲线。

它能清楚地描述物质对不同
波长的光的吸收情况。

③光的吸收定律——朗伯一比尔定律：当一束平行单色光垂直通过一厚度为b、非散射的均匀吸光物质溶液时，吸光物质吸收光能，致使透射光强度减弱。

若用I。

表示入射光强度，I t表示透射光强度，I。

与I t之比称为透光率或透光度T，T=I。

/I t，吸光物质对光的吸收程度，还常用吸光度A表示，A=lgT=log I。

/I t。

实验证明，当一束平行单色光垂直照射某一均匀的非散射吸光物质溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积成正比，此即朗伯一比尔定律，其数学表达式为
A=lgT=log I。

/I t =abc
式中，a为吸收系数。

溶液浓度以g·L-1为单位、液层厚度以cm 为单位时，a的单位为L·g-1·cm-1。

当溶液浓度以mol·L-1为单位、液层厚度以cm为单位时，此时吸收系数称为摩尔吸收系数，用符号k表示，其单位为L·mol-1·cm-1。

此时朗伯一比尔定律可写为A—Kbc。

摩尔吸收系数k是吸光物质在给定波长和溶剂下的特征常数，k越大，表示该物质对某波长光的吸收能力越强，测定方法的灵敏度也就越高。

根据朗伯一比尔定律，当吸光物质光程一定时，吸光度与吸光物质的浓度成线性关系，因此可以根据直接比较法和标准曲线法测定试样溶液中待测物质的浓度。

需要注意的是，在某些情况下，A—c关系并不严格遵守朗伯一比尔定律，这种现象称为偏离朗伯一比尔定律。

引起偏离朗伯一比尔定律的主要原因是，仪器不能提供真正的单色光和吸光物质的浓度过大。

一般说来，朗伯一比尔定律只适用于稀溶液。

2．吸光光度计的基本结构
①仪器的基本部件：尽管比色计、分光光度计的种类和型号繁多，但它们都是由图9—1所示的基本部件组成的。

②各部件的作用及性能：光源的作用是提供所需波长范围内的连续光，光源要有足够的光强度和稳定性，电源电压的微小波动会引起灯光强度的很大变化，因此需要用稳压电源。

可见分光光度计的光源多属热光源，如钨灯、碘钨灯等。

钨灯发射光的谱波长范围在可见和近红外区。

单色器的作用是将光源发出的连续光谱分解为单色光。

比色计的单色器一般是滤光片，分光光度计的单色器通常由棱镜或光栅等色散元件及狭缝和透镜等组成。

可见分光光度计常用玻璃棱镜，紫外一可见分光光度计常用石英棱镜，这是由于玻璃对紫外光有较强吸收的缘故。

光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的色散元件，它具有适用波长范围宽、色散率大和色散均匀等优点。

吸收池用来盛放试液，按制作材料可分为石英吸收池和玻璃吸收池，前者用于紫外和可见区，后者仅用于可见区。

检测系统由检测器与显示器组成。

检测器的功能是检测光信号，
并将光信号转变为电信号。

在简易型可见分光光度计中，广泛使用光电池或光电管作检测器，中、高档紫外一可见分光光度计中，常用光电倍增管或光电二极管阵列替代单个检测器。

常用的显示器有检流计、电位计、数字显示装置和自动记录仪等。

3．显色反应及显色剂
可见吸光光度分析中，对于颜色较深的溶液可直接测量吸光度；对于无色或色泽很浅的物质，必须先使之显色。

将待测组分变成有色化合物的反应称为显色反应，与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。

显色反应多为配位反应和氧化还原反应。

显色剂有无机显色剂和有机显色剂。

①显色反应的条件：显色反应一般应符合以下条件，如灵敏度高、选择性好、形成的有色物质应组成恒定并性质稳定；另外，显色剂在测定波长处最好无吸收或吸光值低。

显色反应的影响因素较多，一般应进行反应酸度、显色剂用量、溶剂、显色时间与温度、显色产物的稳定性等条件实验。

还应对共存物质的可能干扰情况进行考察，并选择适当的消除干扰物质的方法。

②显色剂：显色剂有无机显色剂和有机显色剂，无机显色剂应用不多，原因是其生成配位化合物不稳定，灵敏度及选择性不高。

有机显色剂应用广泛，多是含有生色团和助色团的化合物，大多能与金属离子生成极其稳定的螯合物，具有特征颜色，其选择性、灵敏度均高。

不少螯合物易溶于有机溶剂，可以进行萃取比色。

4．吸光光度法的测量技术
(1)测量波长的确定
根据吸收光谱图，按照灵敏度高、干扰少的原则选择测量波长。

(2)参比溶液的选择
①参比溶液的作用：为了扣除吸光光度法测量中因比色皿、溶剂或试剂等多种非待测组分对光吸收的影响，采用扣除参比溶液吸光度的方法，以保证分析方法的准确性。

②参比溶液的选择原则：若试液、显色剂和所加的试剂均无色，则可选用纯溶剂(若溶剂是水，可选用蒸馏水)作参比溶液；若试液无色，而显色剂或所加的试剂有色，则可选用不加试液的空白溶液作参比溶液；若试液中其他组分在测定波长处有吸收，但不与显色剂反应，且显色剂无色，则可用试液作参比溶液；若显色剂和试液均有色，则可将一份试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。

(3)吸光度的测量范围的选择
为了使测量有较高的准确度，应将测量值控制在测量的相对误差较小的范围内。

当吸光度在0．15～1．0时，浓度测量的相对误差为1．4％～2．2％。

(4)工作曲线的绘制
工作曲线法是吸光光度法中最常用的一种定量分析手段。

即在选择的实验条件下，从低浓度到高浓度分别测量一系列(aq少于5个)不同含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，绘得的直线称为标准曲线(或工作曲线)。

然后
在相同条件下，测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上查到与之相对应的被测物质的含量。

5．吸光光度法的应用
(1)吸光光度法的特点
①灵敏度高。

吸光光度法测定物质的浓度下限一般可达1％～o．001％的微量组分，比前面介绍的化学分析法灵敏。

如果对待测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高1～2个数量级。

②准确度较高。

一般吸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分析法，但对微量组分来说，还是比较满意的。

③操作简便，测定速度快。

④应用广泛。

几乎所有的无机离子和有机化合物可直接或间接地用吸光光度法进行测定。

(2)吸光光度法的应用
①示差法：当待测组分的浓度过高或过低时，可采用示差法测定。

用得较多的是高浓度示差法。

即选用浓度稍低于试液的标准溶液作参比溶液，测定试液的吸光度，从而求出它的含量。

②多组分分析：可用双波长法、多波长法，或与计量方法结合的光度法消除共存组分的可能干扰，同时测定多组分的含量。

③吸光光度法在研究化学平衡、配合物的组成(如络合物形成常数、酸碱离解常数的测定)、摩尔质量的测定、光度滴定分析等方面都有广泛的应用。

④紫外分光光度法的应用：利用紫外吸收光谱的最大吸收波长或吸收光谱的形状，可以进行有机物的定性分析或分子结构的推断。

该方法广泛用于有机化合物的各种异构体，诸如顺一反异构体、互变异构体和旋光异构体的判别，以及有机化合物分子量的测定。

在有机物的定量测定中该方法也有广泛的应用。