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吸收光度法的原理


化学家 / 2018-06-20

    吸收光度法是通过测量溶液中物质又对光的吸收程度而测量其含量的方法。它是一种灵敏、准确、特效、快速而简便的分析方法,目前广泛用于工厂试验室中,主要包括比色分析法和分光光度分析法。
    每种物质对一定波长的光线具有选择性吸收能力(溶液的颜色正是由于对光线选择性吸收的结果)。为了提高测定的灵敏度和选择性,吸收光度分析要求采用单色光源,通常有两种途径:是采用滤色器件,使使白炽灯光源发出的“白光”通过它之后,大部分光线被吸收,只有所需要的一定颜色的光通过,以作为测量光源;另一方式是采用棱镜、光栅之类的分光器件,称为单色器。白光通过它之后,由于折射或行射作用,将光分解成按一定顺序排列的不同波长的单色光,通过狭缝选择所需部分,作为测量光源。通常把采用滤光光源的吸收光度法称做比色法,而把采用分光器件的称为分光光度法,统称吸收光度法。相应测量仪器分别称做比色计和分光光度计。

    目前国内外由于广泛采用最新电子技术,已制造出准确度高,测定速度快,稳定性好,操作简便的各类型式的先进光度计,它是现代实验室普遍使用的重要的有效工具之一。
    吸收光度法基本定律:
    1.当有色物质的浓度(C)一定时,,改变液层厚度L,即吸光度与液层厚度成正比,称朗伯定律。
    其数学表达式为
                                                   I0

                                       log--—=K'L 或 E= K'L

                                           I

式中   I。一 入射光光的强度;
       I—— 透射光的强度
      L-一 液层厚度;
       E一- 有色物质的吸光度;
       K'——比例系数。
它适用于一切有色溶液。
    2.当液层厚度一定时,改变有色物质的浓度,吸光度与有色物质的浓度成正比,称比尔定律。
    其数学表达式为
过在当点时

                                          I0

                                       log--—=K''C 或 E= K''C

                                           I

    但并非所有有色溶液都符合比尔定律,因为当溶液的浓度改变时,有色溶液的电离,或聚合程度也随着改变,因因而影响溶液的颜色的改变和光线的吸收。

    3.如果同时改变液层厚度和有色溶液浓度两个因素的影响,则可得:

 

                                          I0

                                       log--—=KCL 或 E= KCL

                                           I

 

    这就是朗伯一比尔定律的数学表达式,其物理意义是:有色物质的吸光度,即对于光线的吸收程度,与溶液中有色物质的浓度及液层厚度的乘积成正比例。式中K为常数,称为“吸光系数”。如如溶液浓度(C)为1克分子/升(M),液层厚度(L)为1厘米时,则K称为克分子吸光系数。不同的有色化合物,其K值也不同。克分子吸光系数K是有色化合物的重要特性,对于某种有色化合物及一定波长的入射光为一固定常数。K值愈大,说明该物质对光的吸收愈大,吸收光度测定的灵敏度也就愈高。

    因此,作为吸收光度测定的有色化合物,应尽可能具有较大的克分子吸光系数(K)有色化合物的离解常数应小,这样有色化合物就愈稳定,其组成也较恒定,比色测定的准确度也就愈高。

    在吸收光度法中生成有色化合物的化学反应主要有:氧化还原反应,络合物形成的反应等,其中以络合物形成的反应用得最广。

    无机试剂的比色法以硫氰酸盐(用 NHCNS作显色剂)和杂多酸(用(NH4)2MoO,等作显色剂)两大类型为主。前者可用来测铁(Fe)、钨(We+)、销(Mo+)等;后者用以测硅、磷、砷(As")等.

    有机显色剂即为络合剂,以偶氮染料(如二甲酚橙等)和三苯甲烷碱性染料(如PAN等)应用最广最多。

 


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