《分析化学》课程授课教案（讲稿）第十章 吸光光度法

课程名称：《分析化学》摘要第九章吸光光度法第一节概述第二节光吸收的基本定律第三节吸光光度法的仪器授课题目（章、节）第四节显色反应的选择及其条件的选择第五节吸光光度法的测量误差及测量条件的选择第六节吸光光度法的应用本讲目的要求及重点难点：【目的要求】掌握光学分析法的原理、仪器：掌握实验条件和测量条件的选择；理解物质与光的相互作用和对光的选择性吸收：学会在实验中选择适宜分析方法；了解电磁辐射分类及相应的电磁波谱分析法；了解光度法若干新技术。【重点和难点】吸光度与被测物浓度间的关系，显色反应、测量条件、测量误差；差示光度法中标尺移动的理解难内容【本讲课程的内容】9.1概述吸光光度法(lightabsorptionmethod)是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。包括比色法（colorimetricmethod）和分光光度法（spectrophotometry）。前者是通过比较有色溶液颜色深浅来确定有色物质的含量；后者是根据物质对一定波长光的吸收程度来确定物质的含量的。分光光度法包括紫外分光光度法（ultravioletspectrophotometry）、可见光分光光度法（visiblespectrophotometry）、红外分光光度法（infraredspectrophotometry）。本章主要讨论可见光分光光度法。物质对光的选择性吸收我们知道，太阳光是复合光（白光），但我们却能看到自然界的物质呈现不同颜色，丰富多彩。那么物质为什么能呈现各种各样的颜色呢？物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。可用下图来说明。-

1 课程名称：《分析化学》 摘 要 授课题目（章、节） 第九章 吸光光度法 第一节 概述 第二节 光吸收的基本定律 第三节 吸光光度法的仪器 第四节 显色反应的选择及其条件的选择 第五节 吸光光度法的测量误差及测量条件的选择 第六节 吸光光度法的应用 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】 掌握光学分析法的原理、仪器；掌握实验条件和测量条件的选择；理解物质与光的相互作用和 对光的选择性吸收；学会在实验中选择适宜分析方法；了解电磁辐射分类及相应的电磁波谱分 析法；了解光度法若干新技术。 【重点和难点】吸光度与被测物浓度间的关系，显色反应、测量条件、测量误差；差示光度法中标尺移动的 理解难 内 容 【本讲课程的内容】 9.1 概述 吸光光度法(light absorption method)是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析 方法。包括比色法（colorimetric method）和分光光度法（spectrophotometry）。前者是通过 比较有色溶液颜色深浅来确定有色物质的含量；后者是根据物质对一定波长光的吸收程度 来确定物质的含量的。分光光度法包括紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）、可 见光分光光度法（visible spectrophotometry）、红外分光光度法（infrared spectrophotometry）。 本章主要讨论可见光分光光度法。 一、 物质对光的选择性吸收 我们知道，太阳光是复合光（白光），但我们却能看到自然界的物质呈现不同颜色，丰富 多彩。那么物质为什么能呈现各种各样的颜色呢？物质的颜色是因物质对不同波长的光具 有选择性吸收作用而产生的。可用下图来说明

不同波长的光呈现不同的颜色，溶液的颜色由透过光的波长决定。物质的颜色正是由子质对不同波长的光选择性吸收而产生的界面反射2清出蓝二溶液散射入射光透射光白光：10吸收透射光与吸收光互为补色光。光可分为单色光与复合光，单色光（chromaticlight）是仅具有单一波长的光，而复合光（polychromaticlight）是由不同波长的光（不同能量的光子）所组成。人们肉眼所见的白光（如阳光等）和各种有色光实际上都是包含一定波长范围的复合光。物质呈现的颜色与光有着密切关系。一种物质呈现什么颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。当一束白光（日光、白炽电灯光等）通过分光器件后，就可分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种颜色的光，这种现象称光的色散。相反，不同颜色的光按照一定的强度比例混合后又可成为白光。如果两种适当的色光按一定的强度比例混合后形成白光这两种光称为互补色光。图中处于直线关系的两种单色光，图光的互补色如绿光和紫光、蓝光和黄光为互补色的光。当用不同波长的混合光照射物质分子时，不同结构的分子只选择性地吸收一定波长的光，其他波长的光（吸收光的互补色光）会透过，这就是分子对光的选择性吸收特征。物质所呈现的颜色是未被吸收的透过光的颜色。如有一束白光照射KMnO4溶液时，KMnO4溶液会选择性地吸收白光中的绿青色光，而透过紫红色，即呈现紫红色。如果物质能把白色光完全吸收，则呈现黑色，如果对白色光完全不吸收，则呈现无色。二、吸收曲线.吸收光谱曲线或光吸收曲线（absorptioncurve）：让不同波长的单色光依次照射某一物质，并测量该物质在每一波长处对光的吸收程度大小（吸光度A），以波长（2）为横坐标，吸光度为纵坐标作图。②．最大吸收波长（maximumabsorptionwavelengh）：光吸收程度最大处的波长，用入max表示。I

2 光可分为单色光与复合光，单色光（chromatic light）是仅具有单一波长的光，而复合 光（polychromatic light）是由不同波长的光（不同能量的光子）所组成。人们肉眼所见的 白光（如阳光等）和各种有色光实际上都是包含一定波长范围的复合光。 物质呈现的颜色与光有着密切关系。一种物质呈现什么 颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。当一束白光（日 光、白炽电灯光等）通过分光器件后，就可分解为红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等 7 种颜色的光，这种现象称光的色散。 相反，不同颜色的光按照一定的强度比例混合后又可成为白 光。如果两种适当的色光按一定的强度比例混合后形成白光， 这两种光称为互补色光。图中处于直线关系的两种单色光， 如绿光和紫光、蓝光和黄光为互补色的光。 当用不同波长的混合光照射物质分子时，不同结构的分子只选择性地吸收一定波长的 光，其他波长的光（吸收光的互补色光）会透过，这就是分子对光的选择性吸收特征。物 质所呈现的颜色是未被吸收的透过光的颜色。如有一束白光照射 KMnO4 溶液时，KMnO4 溶液会选择性地吸收白光中的绿青色光，而透过紫红色，即呈现紫红色。如果物质能把白 色光完全吸收，则呈现黑色，如果对白色光完全不吸收，则呈现无色。 二、吸收曲线 ①．吸收光谱曲线或光吸收曲线（ absorption curve）：让不同波长的单色光依次照 射某一物质，并测量该物质在每一波长处对光的吸收程度大小（吸光度 A），以波长（λ） 为横坐标，吸光度为纵坐标作图。 ②．最大吸收波长（maximum absorption wavelengh ）：光吸收程度最大处的波长， 用 λmax 表示。 图光的互补色

0.40030.3000. 200初步定性分析：由于不同物质具有不同0.100的结构，能级也不同，所以其吸收曲线的形状400500600即具有各自特征的吸收曲和入max不同，亦-1,10-邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线线，据此可进行物质的初步定性分析。(1) 0.2 μg·mL-; (2) 0.4 μg·mL-;定量分析：不同C的同一物质在吸收峰(3) 0.6 μg·mL-l附近的A随C↑而增大，据此可进行物质的定量分析。吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的主要依据。三、吸光光度法的特点(1)灵敏度高吸光光度法适用于微量和痕量组分的分析，可以测定组分的浓度下限（最低浓度）可达10-5~10-6mol-L-，相当于含量为0.001%~0.0001%的微量组分。(2）准确度较高一般比色分析的相对误差为5%～20%，分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法，但对微量组分的分析而言，基本满足准确度的要求。如一滴0.02molL-的KMnO4溶液稀释至100mL时，仍可适用于比色分析；但一滴溶液所含的KMnO4的量只相当于约0.06mg。显然，滴定分析法及重量分析法很难准确测定。(3）选择性好通过选择适当的测定条件，不经分离可直接测定混合体系中各组分的含量。(4）操作简便、快速比色法及分光光度法的仪器设备简单，操作简便。进行分析时，试样处理成溶液后，般只经过显色和比色两个步骤，即可得到分析结果。(5）应用广泛几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用比色法或分光光度法进行测定。不仅用于组分的定性、定量分析，还可用于化学平衡及配合物组成的研究。3

3 初步定性分 析：由于不同物质具有不同 的结构，能级也不 同，所以其吸收曲线的形状 和 λmax 不同，亦 即具有各自特征的吸收曲 线，据此可进行物 质的初步定性分析。 定量分析：不 同 C 的同一物质在吸收峰 附近的 A 随 C ↑ 而增大，据此可进行物质的 定量分析。吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的主要依据。 三、吸光光度法的特点 (1) 灵敏度高 吸光光度法适用于微量和痕量组分的分析，可以测定组分的浓度下限（最低浓度）可 达 10−5～10−6 mol·L−1，相当于含量为 0.001%～0.0001%的微量组分。 (2) 准确度较高 一般比色分析的相对误差为 5%～20%，分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法，但对微量组分的分析而言，基本满足准确度的要求。如一滴 0.02 mol·L−1 的 KMnO4 溶液稀释至 100 mL 时，仍可适用于比色分析；但一滴溶液所含的 KMnO4 的量只相当于约 0.06 mg。显然，滴定分析法及重量分析法很难准确测定。 (3) 选择性好 通过选择适当的测定条件，不经分离可直接测定混合体系中各组分的含量。 (4) 操作简便、快速 比色法及分光光度法的仪器设备简单，操作简便。进行分析时，试样处理成溶液后， 一般只经过显色和比色两个步骤，即可得到分析结果。 (5) 应用广泛 几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用比色法或分光光度法进行测 定。不仅用于组分的定性、定量分析，还可用于化学平衡及配合物组成的研究。 1,10-邻二氮杂菲亚铁溶液的吸收曲线 （1）0.2 μg·mL −1；（2）0.4 μg·mL −1； （3）0.6 μg·mL −1

9.2光吸收的基本定律一、朗伯一比尔定律（Lambert-Beerlaw）1760年，Lambert用实验指出，当光通过透明介质时，光的减弱程度与光通过介质的光程成正比。1852年，Beer研究证明了，光的吸收程度与透明介质中光所遇到的吸光质点的数目成正比，在溶液中即与吸光质点的浓度成正比。将二者结合起来就是光吸收的基本定律.-朗伯一比尔定律。当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、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。如图所示，设人射光强度为1o，吸收光强度为la，透过光强度为l，反射光强度为Ir。1T=则令A=lgl/lo=lg1/T1.A和T都是物质对光吸收程度的量度。T取值为0.0%~100.0%T/，溶液对光的吸收；T>，溶液对光的吸收／。全部吸收：T=0.0%全部透射：T=100.0%A=lg1/T=Kbc此式即为光吸收的基本定律-..-朗伯一比尔定律的数学表达式。物理含义：当一束平行单色光，通过单一均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液的A与溶液的浓度C，液层厚度b的积成正比。这是分光光度法定量分析的依据，4

4 9.2 光吸收的基本定律 一、朗伯－比尔定律（Lambert-Beer law） 1760 年，Lambert 用实验指出，当光通过透明介质时，光的减弱程度与光通过介质的 光程成正比。1852 年，Beer 研究证明了，光的吸收程度与透明介质中光所遇到的吸光质点 的数目成正比，在溶液中即与吸光质点的浓度成正比。将二者结合起来就是光吸收的基本 定律-朗伯－比尔定律。 当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、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。如图所示，设人射光强度为 I0，吸收光强度 为 Ia，透过光强度为 It，反射光强度为 Ir。 令 则 A= lgIt/I0=lg1/T A 和 T 都是物质对光吸收程度的量度。 T 取值为 0.0 % ~ 100.0 % T ↗，溶液对光的吸收 ↘； T ↘，溶液对光的吸收 ↗。 全部吸收：T = 0.0 % 全部透射：T = 100.0 % A=lg1/T=Kbc 此式即为光吸收的基本定律-朗伯－比尔定律的数学表达式。 物理含义：当一束平行单色光，通过单一均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液的 A 与 溶液的浓度 C ，液层厚度 b 的积成正比。这是分光光度法定量分析的依据。 0 t I T I =

1.01000A0.5T50CCT=10-4=10xbcA=-IgT=-Ig(I/l)=xbc对-朗伯一比尔定律的几点说明：①.适应于所有电磁辐射和所有吸光物质；②.前提条件：a.入射光为单色光且垂直照射：b.吸光物质为均匀非散射体系：c.吸光质点之间无相互作用：d.辐射与物质之间仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。③.吸光度的加和性：共存的多种吸光物质对同一波长光吸收的光度值分别为AI，A2，..An则总吸光度为：A=A+A2+...+An（据此可进行多组分的测定）2．吸收系数和柔德尔灵敏度(1).吸收系数aA=KbcA=abc(b:cm;c:g/L;a:L/gcm)(2).摩尔吸收（光）系数kA=KbcA=kbc(b:cm;c:mol/L;K:L.cm.mol-l)物理意义：一定波长下，b=1cm，c=1mol/L时的吸光度。相当于工作曲线的斜率，故能反映方法的灵敏度。一般：104，很灵敏：105。但实际工作中不能用c=1mol/L的溶液测吸光度（A=0.2-0.7)。摩尔吸光系数k的讨论（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数（2）不随浓度和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，K仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；（3）可作为定性鉴定的参数：5

5 对-朗伯－比尔定律的几点说明： ①. 适应于所有电磁辐射和所有吸光物质； ②.前提条件：a.入射光为单色光且垂直照射； b.吸光物质为均匀非散射体系； c.吸光质点之间无相互作用； d. 辐射与物质之间仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。 ③.吸光度的加和性：共存的多种吸光物质对同一波长光吸收的光度值分别为 A1，A2，.An， 则总吸光度为： A=A1+A2+.+An （据此可进行多组分的测定） 2．吸收系数和桑德尔灵敏度 (1). 吸收系数 a A＝Kbc A= abc (b：cm；c：g/L；a ：L/g•cm ) (2).摩尔吸收（光）系数 κ A＝Kbc A=κbc (b：cm；c：mol/L；κ：L.cm-1 .mol-1 ) 物理意义：一定波长下，b＝1cm，c＝1 mol/L 时的吸光度。相当于工作曲线的斜率，故能 反映方法的灵敏度。一般：104，很灵敏：105。 但实际工作中不能用 c＝1 mol/L 的溶液测吸光度(A＝0.2-0.7)。 摩尔吸光系数 κ 的讨论 （1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）不随浓度 c 和光程长度 b 的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，κ 仅与吸收物 质本身的性质有关，与待测物浓度无关； （3）可作为定性鉴定的参数；

（4）同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸收波长处的摩尔吸光系数，常以k表示。K表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。（5）max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。在分光光度法中，灵敏度除了用k，还用桑德尔灵敏度(Sandell)S来表示。其定义为：在光度仪器的检测极限为A=0.001下，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量。S与k的关系：A=0.001=kbc，bc=0.001/k0.001×M×103Mg/cm2)S=b(cm)×c(mol/dm)xM(g/mol)x106 g/g =6可见，K越大，S越小，即该方法测定的灵敏度越高。Fe2+与邻二氮菲生成红色络合物，K=1.1×104，（灵敏度高）Fe2+与磺基水杨酸络合物，K=5.8×103双硫粽与Pb的k=6.8×10，S=M/k=207/6.8×10+=0.0030(g/cm2)双硫粽与Cu的K=4.52×104，S=M/k=63.5/4.52×10+=0.0014（g/cm2）（灵敏度高）3．标准曲线的绘制及其应用①.标准曲线的绘制c（标液）cC2c3.CA:AiA2A3...A,绘制A--*c曲线，得以过原点的直线，即为标准曲线。其斜率即为k。②在相同条件下，测的未知试液的Ax，由标准曲线可得到cx。TA正偏差负偏差L③．标准曲线有一线性范围，未知试液的Ax应在此范围。6

6 （4）同一吸收物质在不同波长下的 κ 值是不同的。在最大吸收波长 λ max 处的摩尔吸光系 数，常以 κ max 表示。 κ max 表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定 该物质可能达到的最大灵敏度。 （5） κ max 越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。 在分光光度法中，灵敏度除了用 κ，还用桑德尔灵敏度(Sandell)S 来表示。其定义为： 在光度仪器的检测极限为 A=0.001 下，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低 含量。 S 与 κ 的关系：A＝0.001＝κbc，bc＝0.001/κ S=b(cm)×c(mol/dm3 ) ×M(g/mol)×106 g/g ＝ ( g/cm2 ) 可见，κ 越大，S 越小，即该方法测定的灵敏度越高。 Fe2+与邻二氮菲生成红色络合物，κ＝1.1×104 ， （灵敏度高） Fe2+与磺基水杨酸络合物，κ＝5.8×103， 双硫腙与 Pb 的 κ＝6.8×104，S＝M/κ＝207/6.8×104=0.0030( g/cm2 ) 双硫腙与 Cu 的 κ＝4.52×104，S＝M/κ＝63.5/4.52×104=0.0014( g/cm2 ) （灵敏度高） 3．标准曲线的绘制及其应用 ①．标准曲线的绘制 c（标液）: c1 c2 c3 .cn A: A1 A2 A3 .An 绘制 A -c 曲线，得以过原点的直线，即为标准曲线。其斜率即为 κ。 ②．在相同条件下，测的未知试液的 Ax，由标准曲线可得到 cx。 ③．标准曲线有一线性范围，未知试液的 Ax 应在此范围。 3 0.001 10 M M     =

二、偏离朗伯一比尔定律的原因1.物理因素根据A=Kbc，当b不变时，A与c成正比，标准曲线应该是通过原点的一条直线。但在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈直线的情况，特别是当吸光物质浓度较高时，明显地看到通过原点向浓度轴弯曲（吸光度轴弯曲)或向浓度轴弯曲的现象。这种情况称为偏离朗伯-比尔定律。若在曲线弯曲部分进行定量，将会引起较大的误差。偏离朗伯一比尔定律的原因主要是仪器或溶液的实际条件与朗伯-比尔定律所要求的理想条件不一致。①非单色光引起的偏离朗伯-比尔定律只适用于单色光，但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要保持-定的宽度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的复合光。由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯一比尔定律的偏离。克服非单色光引起的偏离的措施：a使用较好的单色器，从而获得纯度较高的“单色光”，使标准曲线有较宽的线性范围。b.人射光波长选择在被测物质的最大吸收处，保证测定有较高的灵敏度，此处的吸收曲线较为平坦，在此最大吸收波长附近各波长的光的值大体相等，由于非单色光引起的偏离要比在其他波长处小得多。C.测定时应选择适当的浓度范围，使吸光度读数在标准曲线的线性范围内。②非平行入射光引起的偏离朗伯-比尔定律要求采用平行光速垂直入射。若入射光束为非平行光，就不能保证全部光束垂直通过吸收池，可能导致部分光束的光程大于吸收池的厚度，使实际测得的A偏大，产生正偏离。③介质不均匀引起的偏离朗伯一比尔定律要求吸光物质的溶液是均匀的。如果被测溶液不均匀，是胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，入射光通过溶液后，除一部分被试液吸收外，还有一部分因散射现象而损失，使透射比减少，因而实测吸光度增加，便标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲。故在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊。2.化学因素①.溶液浓度过高引起的偏高朗伯一比尔定律A=kbc，要求入为单色光，同时假设粒子是独立的，吸光质点之间没7

7 二、偏离朗伯－比尔定律的原因 1．物理因素 根据 A＝Kbc，当 b 不变时，A 与 c 成正比，标准曲线应该是通过原点的一条直线。但 在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈直线的情况，特别是当吸光物质浓度较高时， 明显地看到通过原点向浓度轴弯曲 (吸光度轴弯曲)或向浓度轴弯曲的现象。这种情况称为 偏离朗伯-比尔定律。若在曲线弯曲部分进行定量，将会引起较大的误差。偏离朗伯－比尔 定律的原因主要是仪器或溶液的实际条件与朗伯-比尔定律所要求的理想条件不一致。 ① 非单色光引起的偏离 朗伯-比尔定律只适用于单色光，但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要保持一 定的宽度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的复合光。由 于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯－比尔定律的偏离。 克服非单色光引起的偏离的措施： a.使用较好的单色器，从而获得纯度较高的“单色光”，使标准曲线有较宽的线性范围。 b.人射光波长选择在被测物质的最大吸收处，保证测定有较高的灵敏度，此处的吸收 曲线较为平坦，在此最大吸收波长附近各波长的光的 值大体相等，由于非单色光引起的 偏离要比在其他波长处小得多。 c. 测定时应选择适当的浓度范围，使吸光度读数在标准曲线的线性范围内。 ② 非平行入射光引起的偏离 朗伯-比尔定律要求采用平行光速垂直入射。若入射光束为非平行光，就不能保证全部 光束垂直通过吸收池，可能导致部分光束的光程大于吸收池的厚度，使实际测得的 A 偏大， 产生正偏离。 ③ 介质不均匀引起的偏离 朗伯－比尔定律要求吸光物质的溶液是均匀的。如果被测溶液不均匀，是胶体溶液、 乳浊液或悬浮液时，入射光通过溶液后，除一部分被试液吸收外，还有一部分因散射现象 而损失，使透射比减少，因而实测吸光度增加，便标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲。故 在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊。 2.化学因素 ①.溶液浓度过高引起的偏离 朗伯－比尔定律 A=κbc， 要求 λ 为单色光，同时假设粒子是独立的，吸光质点之间没

有相互作用，即适应于稀溶液。但当溶液浓度过高时，吸光物质分子或离子之间的平均距离减小，由于相互作用会改变吸光微粒的电荷分布，从而改变他们对光的吸收能力，即改变K。因此，在高浓度时，K不恒定而导致A与c之间偏离线性（朗伯一比尔定律）。故朗伯一比尔定律只适应于稀溶液。②.化学反应引起的偏离溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化而分析浓度不等于其平衡浓度，因而导致偏离朗伯一比尔定律。例如，测定金属离子(M)时，常加入一种试剂（显色剂）与M形成有色络合物。可表示如下：M（无色）+R=MR（有色络合物）设待测金属离子(M)的浓度为c，那么理论上MR的浓度亦为c，根据朗伯一比尔定律有：A=kbcA与c之间呈现性关系。但由于络合物的离解，[MR]+c，故A实际=kb(1-α)cA与c之间不再呈现性关系，标准曲线发生弯曲，即对朗伯一比尔定律偏离。消除：加入过量的显色剂，使很α小，并基本不变。9.3吸光光度法的仪器一、分光光度计部件光源→单色器→吸收池→检测系统→记录系统1.光源作用：发射一定波长范围的复合光。要求：a.在广泛的光谱区域内发射连续光谱；b.要有足够的发射强度：c.要有良好的稳定性（为此，要求电源电压保持稳定）：d.辐射强度随波长没有明显的变化（实际上，大多数光源辐射能是随波长变化，但可通过调节狭缝的宽度来补偿）。光度分析中常用的光源有以下几种：，钨灯：属于白炽灯，发出的连续光谱在350~2500nm范围内，除了可用于可见分8

8 有相互作用，即适应于稀溶液。但当溶液浓度过高时，吸光物质分子或离子之间的平均距 离减小，由于相互作用会改变吸光微粒的电荷分布，从而改变他们对光的吸收能力，即改 变 κ。因此，在高浓度时，κ 不恒定而导致 A 与 c 之间偏离线性（朗伯－比尔定律）。故 朗伯－比尔定律只适应于稀溶液。 ②.化学反应引起的偏离 溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化而分析浓度 不等于其平衡浓度，因而导致偏离朗伯—比尔定律。 例如， 测定金属离子(M)时，常加入一种试剂（显色剂）与 M 形成有色络合物。可 表示如下： M（无色）+R=MR（有色络合物） 设待测金属离子(M)的浓度为 c，那么理论上 MR 的浓度亦为 c，根据朗伯－比尔定律有： A=κbc A 与 c 之间呈现性关系。但由于络合物的离解，[MR]≠c，故 A 实际=κb(1-α)c A 与 c 之间不再呈现性关系，标准曲线发生弯曲，即对朗伯—比尔定律偏离。 消除：加入过量的显色剂，使很 α 小，并基本不变。 9.3 吸光光度法的仪器 一、分光光度计部件 光源 → 单色器 → 吸收池 → 检测系统 → 记录系统 1. 光源 作用：发射一定波长范围的复合光。 要求： a.在广泛的光谱区域内发射连续光谱； b.要有足够的发射强度； c.要有良好的稳定性（为此，要求电源电压保持稳定）； d.辐射强度随波长没有明显的变化（实际上，大多数光源辐射能是随波长变化，但可通过 调节狭缝的宽度来补偿）。 光度分析中常用的光源有以下几种： ①．钨灯：属于白炽灯，发出的连续光谱在 350~2500 nm 范围内，除了可用于可见分

光光度法的光源外，还可用作近红外吸收光谱的光源。钨灯的发射强度对电压非常敏感，能量输出与电压的四次方成正比。因此，严格控制钨灯的端电压是很重要的。用6~12V钨丝灯作可见光区的光源。②.氢灯或氛灯：属气体放电灯。用于紫外区。可发射185~375nm范围的连续光谱。在相同的条件下，氛等的发射强度比氢灯大4倍。这种灯的灯管必须采用石英窗，灯内充有102Pa的氢气，两极分别是涂有氧化物的热灯丝和金属电极，用40V的直流电压维持电弧。2.单色器单色器的作用是：将光源发射的连续光谱分解开，并能从中分出所需要的波长的光学装置。单色器一般由入射狭缝、准光元件、色散元件、聚焦镜和出射狭缝组成。a.滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。缺点：光谱通带宽，波长范围约20~50nm。b.棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃棱镜：可见（360~3200nm），石英棱镜：紫外、可见（200~4000nm）。c.光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200条/mm，衍射、干涉原理。P准直透镜d会聚透镜2焦点曲线入27出射狭缝棱镜A1入射狭缝A2<A,当一束平行复合光通过棱镜后，因棱镜对不同波长光的折射率不同，将复合光分成不同波长排列的单色光。通过转动棱镜或移动出射狭缝的位置，使所需波长的光通过出射狭缝进入吸收池。3.吸收池盛装吸光物质溶液。按材料分为：a.玻璃吸收池：适应于可见光区：b.石英吸收池：适应于紫外、可见光区。为了减少反射损失，吸收持的光学面必须完全垂直于入射光束。吸收池的规格是以光程为标志的：有0.5,1,2,3，5cm，等规格。使用比色皿时应注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。4.检测器检测系统（detectionsystem）通常利用光电效应将透过吸收池的光信号转变成可测的9

9 光光度法的光源外，还可用作近红外吸收光谱的光源。钨灯的发射强度对电压非常敏感， 能量输出与电压的四次方成正比。因此，严格控制钨灯的端电压是很重要的。 用 6~12 V 钨丝灯作可见光区的光源。 ②．氢灯或氘灯：属气体放电灯。用于紫外区。可发射 185~375nm 范围的连续光谱。 在相同的条件下，氘等的发射强度比氢灯大 4 倍。这种灯的灯管必须采用石英窗，灯内充 有 102Pa 的氢气，两极分别是涂有氧化物的热灯丝和金属电极，用 40V 的直流电压维持电 弧。 2．单色器 单色器的作用是：将光源发射的连续光谱分解开，并能从中分出所需要的波长的光学 装置。单色器一般由入射狭缝、准光元件、色散元件、聚焦镜和出射狭缝组成。 a．滤光片：有机玻璃片或薄膜，利用颜色互补原理。缺点：光谱通带宽，波长范围 约 20~50nm。 b．棱镜：根据物质的折射率与光的波长有关。玻璃棱镜:可见（360~3200nm）,石英 棱镜:紫外、可见（200~4000nm）。 c．光栅：在玻璃片或金属片上刻划均匀的线，1200 条/mm, 衍射、干涉原理。 当一束平行复合光通过棱镜后，因棱镜对不同波长光的折射率不同，将复合光分成不 同波长排列的单色光。通过转动棱镜或移动出射狭缝的位置，使所需波长的光通过出射狭 缝进入吸收池。 3．吸收池 盛装吸光物质溶液。按材料分为：a.玻璃吸收池:适应于可见光区；b.石英吸收池:适应 于紫外、可见光区。为了减少反射损失，吸收持的光学面必须完全垂直于入射光束。吸收 池的规格是以光程为标志的：有 0.5,1,2,3，5cm，等规格。使用比色皿时应注意保持清洁、 透明，避免磨损透光面。 4．检测器 检测系统（detection system）通常利用光电效应将透过吸收池的光信号转变成可测的 棱镜单色器示意图

电信号，而且所产生的电信号应与照射于检测器上的光信号成正比。可见分光光度计常使用硒光电池或光电管作检测器，采用检流计作读数装置，两者组成检测系统。（1）硒光电池常用的硒光电池结构如图20-7所示。当光照射到光电池上时，半导体硒表面就有电子逸出，被收集于金属薄膜上（一般为金、银、铅等薄膜），使薄膜带负电，成为光电池的负极。由于硒的半导体性质，电子只能单向移动，使铁片成为正极。通过电阻很小的外电路连接起来，可产生10～100uA的光电流，能直接用检流计测量，电流的大小与照射光强度成正比。硒光电池具有坚固、价廉和不需外接电源等优点，但其内阻小，电流不易放大，当照射光强度较弱时不易测量，连续长时间强光照射易“疲劳”。图20-7硒光电池示意图1一铁片2一半导体3一金属薄片4一入射光（2）光电管光电管是一个由中心阳极和一个光敏阴极组成的真空二极管，结构如图20-8所示。当光照射表面涂有一层碱金属或碱土金属氧化物（如氧化艳）等光敏材料的光敏阴极时，阴极立刻发射电子并被阳极收集，因而在电路中形成电流。光电管在一定电压下工作时，光电管响应的电流大小取决于照射光强度。不同的阴极材料，其光谱响应的波长范围不同。在阴极表面沉积锑和时，光谱响应在“蓝敏"区，波长范围为210~625nm；当阴极表面沉积银和氧化时，光谱响应在"红敏"区，波长范围为625~1000nm。10

10 电信号，而且所产生的电信号应与照射于检测器上的光信号成正比。可见分光光度计常使 用硒光电池或光电管作检测器，采用检流计作读数装置，两者组成检测系统。 （1）硒光电池 常用的硒光电池结构如图 20-7 所示。当光照射到光电池上时，半导 体硒表面就有电子逸出，被收集于金属薄膜上（一般为金、银、铅等薄膜），使薄膜带负电， 成为光电池的负极。由于硒的半导体性质，电子只能单向移动，使铁片成为正极。通过电 阻很小的外电路连接起来，可产生 10～100μA 的光电流，能直接用检流计测量，电流的大 小与照射光强度成正比。 硒光电池具有坚固、价廉和不需外接电源等优点，但其内阻小，电流不易放大，当照 射光强度较弱时不易测量，连续长时间强光照射易“疲劳”。 （2）光电管 光电管是一个由中心阳极和一个光敏阴极组成的真空二极管，结构如图 20-8 所示。当光照射表面涂有一层碱金属或碱土金属氧化物（如氧化铯）等光敏材料的光 敏阴极时，阴极立刻发射电子并被阳极收集，因而在电路中形成电流。光电管在一定电压 下工作时，光电管响应的电流大小取决于照射光强度。不同的阴极材料，其光谱响应的波 长范围不同。在阴极表面沉积锑和铯时，光谱响应在“蓝敏”区，波长范围为 210  625 nm； 当阴极表面沉积银和氧化铯时，光谱响应在“红敏”区，波长范围为 625  1000 nm。 图 20-7 硒光电池示意图 1－铁片 2－半导体 3－金属薄片 4 －入射光