光吸收分析

内容摘要：根据光吸收定律，在理论上，吸光度对溶液浓度作图所得的直线的截距为零，斜率为￡6。实际上吸光度与浓度关系有时是非线性的，或者不通过零点，这种现象称为偏离光吸收.如果溶液的实际吸光度比理论值大，则为正偏离吸收定律；吸光度比理论值小，为负偏离吸收定律。1.物质的吸收光谱曲线物质的吸收光谱曲线是通过实验获得的，具体方法是：将不同波长的光依次通过某一固定浓度和厚度的有色溶液，分别测出它们对各种波长光的吸收程度(用吸光度A表示)，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，画出曲线，此曲线即称为该物质的光吸收曲线(或吸收光谱曲线)，它描述了物质对不同波长光的吸收程度。图2—21所示为三种不同浓度的 KMnOt溶液的三条光吸收曲线。由图中可以看出：①高锰酸钾溶液对不同波长的光的吸收程度是不同的，对波长为525nm的绿色光吸收最多，在吸收曲线上有一高峰(称为吸收峰)。光吸收程度最大处的波长称为最大吸收波长(常以Amax表示)。在进行光度测定时，通常都是选取在A。。。的波长处来测量，因为这时可得到最大的灵敏度。②不同浓度的高锰酸钾溶液，其吸收曲线的形状相似，最大吸收波长也一样。所不同的是吸收峰峰高随浓度的增加而增高。③不同物质的吸收曲线，其形状和最大吸收波长各不相同。因此，可利用吸收曲线来作为物质定性分析的依据。2.光吸收定律(1)朗伯一比尔定律朗伯定律：当一束平行的单色光垂直照射到一定浓度的均匀透明溶液时，入射光被溶液吸收的程度与溶液厚度的关系为式中，志为另一比例常数，它与入射光波长、液层厚度、溶液性质和温度有关；c为溶液浓度。这就是比尔(Beel’)定律。比尔定律表明；当溶液液层厚度和入射光通量一定时，光吸收的程度与溶液浓度成正比。必须指出的是：比尔定律只能在一定浓度范围内才适用。因为浓度过低或过高时，溶质会发生电离或聚合而产生误差。光吸收定律(朗伯一比尔定律)：当溶液厚度和浓度都可改变时，这时就要考虑两者同时对透射光通量的影响，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。这就是朗伯一比尔定律，即光吸收定律。它是紫外一可见分光光度法进行定量分析的理论基础。光吸收定律表明：当一束平行单色光垂直入射通过均匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。光吸收定律应用的条件：一是必须使用单色光；二是吸收发生在均匀的介质中；三是吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。(2)吸光系数K称为吸光系数，其物理意义是：单位浓度的溶液液层厚度为1cm时，在一定波长下测得的吸光度。K值的大小取决于吸光物质的性质、入射光波长、溶液温度和溶剂性质等，与溶液浓度大小和液层厚度无关。但K值大小因溶液浓度所采用的单位不同而异。①摩尔吸光系数e。当溶液的浓度以物质的量浓度(mol／L)表示，液层厚度以厘米(cm)表示时，相应的比例常数K称为摩尔吸光系数。以e表示，其单位为L／(m01．cm)。这样，可以改写成A—abe’.摩尔吸光系数的物理意义是：浓度为ltool／L的溶液，于厚度为1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度。摩尔吸光系数是吸光物质的重要参数之一，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力。e愈大，表示该物质对某波长光的吸收能力愈强，测定的灵敏度也就愈高。因此，测定时，为了提高分析的灵敏度，通常选择摩尔吸光系数大的有色化合物进行测定，选择具有最大e值的波长作入射光。一般认为s6×10。L／(。mol·cm)属高灵敏度。摩尔吸光系数由实验测得。在实际测量中，不能直接取1mol／L这样高浓度的溶液去测量摩尔吸光系数，只能在稀溶液中测量后，换算成摩尔吸光系数。已知含Fe。+浓度为500tzg／L溶液用KCNS显色，在波长480nm处用2cm吸收池测得A—O．197，计算摩尔吸光系数。②质量吸光系数。质量吸光系数适用于摩尔质量未知的化合物。若溶液浓度以质量浓度p(g／L)表示，液层厚度以厘米(cm)表示，相应的吸光度则为质量吸光度，以n表示，其单位为L／(g·cm)。这样可表示为A—n(3)吸光度的加和性在多组分体系中，在某一波长下，如果各种对光有吸收的物质之间没有相互作用，则体系在该波长处的总吸光度等于各组分吸光度的和，即吸光度具有加和性，称为吸光度加和性原理。各吸光度的下标表示组分1，2，…，n。吸光度的加和性对多组分同时定量测定、校正干扰等都极为有用。(4)影响吸收定律的主要因素根据光吸收定律，在理论上，吸光度对溶液浓度作图所得的直线的截距为零，斜率为￡6。实际上吸光度与浓度关系有时是非线性的，或者不通过零点，这种现象称为偏离光吸收.如果溶液的实际吸光度比理论值大，则为正偏离吸收定律；吸光度比理论值小，为负偏离吸收定律。引起偏离光吸收定律的原因主要有下面几方面。①入射光非单色性引起偏离。吸收定律成立的前提是：入射光是单色光。但实际上，一般单色器所提供的入射光并非是纯单色光，而是由波长范围较窄的光带组成的复合光。而物质对不同波长光的吸收程度不同(即吸光系数不同)，因而导致了对吸光定律的偏离.入射光中不同波长的摩尔吸光系数差别愈大，偏离光吸收定律就愈严重。实验证明，只要所选的入射光，其所含的波长范围在被测溶液的吸收曲线较平坦的部分，偏离程度就要小。②溶液的化学因素引起偏离。溶液中的吸光物质因离解、缔合，形成新的化合物而改变了吸光物质的浓度，导致偏离吸收定律。因此，测量前的化学预处理工作是十分重要的，如控制好显色反应条件，控制溶液的化学平衡等，以防止产生偏离。③比尔定律的局限性引起偏离。严格说，比尔定律是一个有限定律，它只适用浓度小于O．01 mol／I。的稀溶液。因为浓度高时，吸光粒子问平均距离减小，以致每个粒子都会影响其邻近粒子的电荷分布。这种相互作用使它们的摩尔吸光系数e发生改变，因而导致偏离比。尔定律。为此，在实际工作中，待测溶液的浓度应控制在0．01 mol／L以下。

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