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吸收光度法的原理


化學(xué)家 / 2018-06-20

    吸收光度法是通過測(cè)量溶液中物質(zhì)又對(duì)光的吸收程度而測(cè)量其含量的方法。它是一種靈敏、準(zhǔn)確、特效、快速而簡(jiǎn)便的分析方法,目前廣泛用于工廠試驗(yàn)室中,主要包括比色分析法和分光光度分析法。
    每種物質(zhì)對(duì)一定波長(zhǎng)的光線具有選擇性吸收能力(溶液的顏色正是由于對(duì)光線選擇性吸收的結(jié)果)。為了提高測(cè)定的靈敏度和選擇性,吸收光度分析要求采用單色光源,通常有兩種途徑:是采用濾色器件,使使白熾燈光源發(fā)出的“白光”通過它之后,大部分光線被吸收,只有所需要的一定顏色的光通過,以作為測(cè)量光源;另一方式是采用棱鏡、光柵之類的分光器件,稱為單色器。白光通過它之后,由于折射或行射作用,將光分解成按一定順序排列的不同波長(zhǎng)的單色光,通過狹縫選擇所需部分,作為測(cè)量光源。通常把采用濾光光源的吸收光度法稱做比色法,而把采用分光器件的稱為分光光度法,統(tǒng)稱吸收光度法。相應(yīng)測(cè)量?jī)x器分別稱做比色計(jì)和分光光度計(jì)。

    目前國(guó)內(nèi)外由于廣泛采用最新電子技術(shù),已制造出準(zhǔn)確度高,測(cè)定速度快,穩(wěn)定性好,操作簡(jiǎn)便的各類型式的先進(jìn)光度計(jì),它是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)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.當(dāng)有色物質(zhì)的濃度(C)一定時(shí),,改變液層厚度L,即吸光度與液層厚度成正比,稱朗伯定律。
    其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
                                                   I0

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

                                           I

式中   I。一 入射光光的強(qiáng)度;
       I—— 透射光的強(qiáng)度
      L-一 液層厚度;
       E一- 有色物質(zhì)的吸光度;
       K'——比例系數(shù)。
它適用于一切有色溶液。
    2.當(dāng)液層厚度一定時(shí),改變有色物質(zhì)的濃度,吸光度與有色物質(zhì)的濃度成正比,稱比爾定律。
    其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
過在當(dāng)點(diǎn)時(shí)

                                          I0

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

                                           I

    但并非所有有色溶液都符合比爾定律,因?yàn)楫?dāng)溶液的濃度改變時(shí),有色溶液的電離,或聚合程度也隨著改變,因因而影響溶液的顏色的改變和光線的吸收。

    3.如果同時(shí)改變液層厚度和有色溶液濃度兩個(gè)因素的影響,則可得:

 

                                          I0

                                       log--—=KCL 或 E= KCL

                                           I

 

    這就是朗伯一比爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,其物理意義是:有色物質(zhì)的吸光度,即對(duì)于光線的吸收程度,與溶液中有色物質(zhì)的濃度及液層厚度的乘積成正比例。式中K為常數(shù),稱為“吸光系數(shù)”。如如溶液濃度(C)為1克分子/升(M),液層厚度(L)為1厘米時(shí),則K稱為克分子吸光系數(shù)。不同的有色化合物,其K值也不同??朔肿游庀禂?shù)K是有色化合物的重要特性,對(duì)于某種有色化合物及一定波長(zhǎng)的入射光為一固定常數(shù)。K值愈大,說(shuō)明該物質(zhì)對(duì)光的吸收愈大,吸收光度測(cè)定的靈敏度也就愈高。

    因此,作為吸收光度測(cè)定的有色化合物,應(yīng)盡可能具有較大的克分子吸光系數(shù)(K)有色化合物的離解常數(shù)應(yīng)小,這樣有色化合物就愈穩(wěn)定,其組成也較恒定,比色測(cè)定的準(zhǔn)確度也就愈高。

    在吸收光度法中生成有色化合物的化學(xué)反應(yīng)主要有:氧化還原反應(yīng),絡(luò)合物形成的反應(yīng)等,其中以絡(luò)合物形成的反應(yīng)用得最廣。

    無(wú)機(jī)試劑的比色法以硫氰酸鹽(用 NHCNS作顯色劑)和雜多酸(用(NH4)2MoO,等作顯色劑)兩大類型為主。前者可用來(lái)測(cè)鐵(Fe)、鎢(We+)、銷(Mo+)等;后者用以測(cè)硅、磷、砷(As")等.

    有機(jī)顯色劑即為絡(luò)合劑,以偶氮染料(如二甲酚橙等)和三苯甲烷堿性染料(如PAN等)應(yīng)用最廣最多。

 


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