第7章分光光度法..doc

第7章 分光光度法 （约3万字 编者：史建军） [内容简介] 分光光度法是目前应用最为广泛的一种分子吸收光谱法，主要用于试样中微量组分的定量测定。本章着重介绍分光光度法的基本原理、分光光度计的主要部件和几种常见仪器的使用操作方法、可见分光光度法测定分析技术、目视比色法的原理和方法、分光光度法的实际应用等。 [学习要求] 通过对本章的学习，要重点掌握光吸收定律、影响显色反应的因素和测量条件的选择、仪器的基本构造及使用方法、掌握利用分光光度计对试样进行分析测定的技能。 7. 1 概 述 许多物质都是有颜色的，例如KMnO4水溶液呈紫红色，K2Cr2O7水溶液呈橙色，Ni(NO3)2水溶液呈绿色，Cu2+在水中呈蓝色等。有些物质本身无色或是浅色，但当它们与某些试剂发生反应后，也可以生成有色物质，例如Fe3+与CNS –生成血红色配合物；Fe2+与1.10-邻菲罗啉（1,10-邻二氮菲）生成橙红色配合物；Cu2+与NH3生成深蓝色配合物等。这些有色物质溶液颜色的深浅与溶液的浓度有关，溶液的浓度愈大，颜色就愈深。浓度愈小，颜色就愈浅。因此，在分析中利用比较溶液颜色的深浅来测定溶液中有色物质含量的方法称为比色分析法。以人眼来检测溶液颜色深浅的方法称为目视比色法；以光电转换器来检测溶液颜色深浅的方法称为光电比色法。利用分光光度计测定溶液对某一波长光的吸收程度来分析被测物质含量的方法称为分光光度法。分光光度法不仅能在可见光区（400～780nm）测定有色物质的含量，还能在紫外（200～400nm）和红外光区（3000～40000nm）测定物质的含量和结构。所以，分光光度法又分为可见分光光度法、紫外分光光度法、红外分光光度法。本章仅着重讨论可见分光光度分析。 分光光度法具有以下特点： （1）灵敏度高 重量分析和容量分析一般只适应于常量组分（＞1％）的测定，不能测定微量组分（ 0.01％～1％）和痕量组分（＜0.01﹪），而分光光度法可测定浓度为10-5～10-6mol·L-1(达微克量级)的物质，相当于含量为0.001～0.0001﹪,甚至更低。如果将被测组分事先加以富集（采用萃取、共沉淀等方法），灵敏度还可以提高。非常适用于微量组分的测定。 （2）准确度较高 分光光度分析一般相对误差为2﹪～5﹪，看起来它的准确度比重量分析法和容量分析法低得多，但对于微量组分的测定，已完全满足要求。在微量的情况下，重量分析法和容量分析法是无法进行准确测定。 （3）操作简便，分析速度快 分光光度法所使用的仪器设备并不复杂，操作也比较简单。试验溶液进行分析时，一般只经历显色和吸光度测定两个步骤，就可以得出分析结果。在生产过程的例行分析中，一般几分钟，甚至数十秒就可报出结果。 （4）使用成本低 仪器设备价格便宜，分析时所用的试剂数量较少，因而使用费用较低。 （5）应用范围广 几乎所有的无机物和许多有机物都可以直接或间接用此法进行分析测定。因此，在石油、化工、冶金、国防、刑侦、环保、食品、质检、科研等领域应用十分广泛。 随着科学技术的迅猛发展，计算机技术在分析仪器制造中的广泛应用，各种新型智能分析仪器将不断出现，例如可自动计算、储存、分析数据，打印、显示反应浓度、酸度、时间、速度、温度与吸光度的关系等功能。使人们获得更多、更准确、更全面的信息。 7.2 光的吸收定律 7.2.1朗伯-比尔定律 7.2.1.1 光的基本性质 光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。光既是一种波，它具有波长（λ）、频率（ν）和光速（c），它们的关系是 λ · ν = c （7-1） 式中λ的单位为nm(纳米)；ν的单位为Hz（赫兹）；c为3×1010cm·s-1（真空中）光也是一种粒子，它具有能量（E）。它们的关系是 E = hν = h·