分光光度法

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(一)分光光度法的特点

当一定波长的光通过某物质的溶液时，根据物质对光的吸收程度来确定该物质含量的分析方法，称为分光光度法。

分光光度法主要用于测定微量组分，其特点是：

1．灵敏度高 测定物质的浓度，下限一般为10^－5～10^－6mol／L，相当于含量10^－8～10^－4%的微量组分；如果被测组分预先富集，可测定10^－5～10^－6%的痕量组分。

2．准确度较高 一般相对误差为2～5%，对微量组分的测定已能满足要求。如采用精密分光光度计测量，相对误差可减少至1～2%。

3．应用广泛 分光光度法使用的仪器不复杂，操作简捷，几乎可以直接或间接测定所有的无机离子和许多有机化合物。目前已成为生产和科研部门测定微量元素普遍应用的分析方法。

(二)物质的颜色和光的选择性吸收

物质呈现的颜色与光的组成和物质本身的结构有关。

日常所见的自光如日光，其波长范围为400～760nm，它是由红、橙、黄、绿、青蓝、紫等色光按一定强度比例混合而成的复合光。各种颜色的光具有不同的波长范围，见表7－2－1。

表7－2－1 不同波长光线的颜色

物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择吸收作用而产生的。物质颜色和吸收光颜色之间的关系，见表7－2－2。

表7－2－2 物质颜色和吸收光颜色的关系

如果测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以吸光度为纵坐标，波长为横坐标作图，可得到一条曲线，称为吸收光谱曲线或光吸收曲线。

(三)分光光度法的基本定律

1．朗伯定律

当入射光的波长不变，溶液的浓度和温度一定时，溶液的吸光度与液层的厚度成正比。

式中 A——吸光度

I₀——入射光强度

I——透过光强度

T——透光度

k₁——比例常数，与入射光波长及溶液的性质、浓度和温度有关。

L——液层厚度

2．比耳定律

当入射光的波长不变，液层厚度和溶液温度一定时，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比。

式中 k₂——比例常数，与入射光波长及溶液的性质、液层厚度和温度有关

C——溶液浓度

3．朗伯－比耳定律

为了同时考虑溶液浓度和液层厚度对光吸收的影响，将朗伯定律和比耳定律合并为朗伯－比耳定律。即当一束单色光通过均匀溶液时，其吸光度与溶液的浓度和厚度的乘积成正比。

式中 K——比例常数，与入射光波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关

K值随溶液的浓度C和液层厚度L所用的单位不同而不同。如溶液浓度C以g／L表示、液层厚度以cm表示，K以a表示，称为吸光系数，单位为L／(g·cm)；如浓度C用mol／L表示、液层厚度用cm表示，则K称为摩尔吸光系数(或克分子消光系数)，用另一符号ε表示，单位为L／(mol·cm)。

摩尔吸光系数表明物质对某一特定波长光的吸收能力。ε值愈大，表示该物质对某一波长光的吸收能力愈强，比色测定的灵敏度就愈高。因此，为了提高分析的灵敏度，在进行比色测定时，必须选择摩尔吸光系数大的有色化合物和具有最大ε值的入射光波长。