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1 第十三章 可见分光光度法和紫外分光光度法 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 例13-1用邻二氮杂菲光度法测定一含铁样品，已知其大致浓度在510 -7 gmL -1 ，此时摩尔吸光系 数为1.110 4 Lmol -1 cm -1 ，问欲使测定时吸光度在0.20.3之间，该选用多厚的比色皿(Fe = 55.85 g mol -1 ) 解 当c用mol L -1 表示有 A= b c 已知浓度为510 -7 gmL -1 则 1-6 1 1317 Lmol1095.8 molg85.55 LmL10mLg105 = = M a c c A b = 当A0.2时，cm2 cmmolL101.1Lmol1095.8 2.0 11416 = = b 当A0.3时，cm3 cmmolL101.1Lmol1095.8 3.0 11416 = = b 例13-2 某有色溶液在1cm比色皿中的 A=0.400。将此溶液稀释到原浓度的一半后，转移至3 cm的 比色皿中。计算在相同波长下的A和T值。 解 设 b 1 =1 cm b 2 =3 cm A 1 =0.400 c 2 =0.5 c 1 A 1 = b 1 c 1 ，A 2 = b 2 c 2 得 A 2 =0.60 T=10 -A2 =10 -0.6 =25 % 例13-3未知相对分子质量的胺试样，通过用苦味酸（Mr229）处理后转化为胺苦味酸盐（1：1 加成化合物）。当波长为380 nm时，胺苦味酸盐在95乙醇中的摩尔吸光系数为1.3510 4 Lmol 1 cm 1 。 现将0.0300 g胺苦味酸盐溶于95乙醇中，准确配制1.00 L溶液，在380 nm，b1.00 cm时，测得溶液 吸光度A0.800，试计算未知胺的相对分子质量。 解 设未知胺的相对分子质量为x。因为胺与苦味酸形成的胺苦味酸盐为1：1加成化合物，所以胺 苦味酸盐的相对分子质量为（229x） 2 VM m b V n bbcA = 代入 V1.00L，M229x 506229 molg)229(L1 g0300.0 cm00.1cmLmol1035.1800.0 1 114 =+ + = x x x227 g mol -1 例13-4尿液中的磷可用钼酸胺处理，再与氨基萘酚磺酸形成钼蓝，在波长690 nm处进行分光光度 法测定。某病人24h排尿1270 mL，取1.00 mL尿样，用上述方法显色后稀释至50.00 mL，在1.00 cm吸 收池中测得吸光度为0.625。另外，取1.00 mL磷（以P计算）标准溶液（c=6.4610 -5 molL -1 ）代替尿样 进行同样处理，在相同条件下测得吸光度为0.410。试计算该病人每天从尿液中排出的磷（以P计算）为 多少克( M (P)=31.0 gmol -1 )？ 解 根据标准对照法，尿液中P的浓度为： 1515 Lmol1085.9Lmol1046.6 410.0 625.0 = 标 标 尿 尿 c A A c 该病人每天从尿液中排出的磷（以 P计算）的质量为： g1088.3molg0.31L27.1Lmol1085.9)( 3115 =Pm 学生自测题 判断题 选择题 填空题 问答题 计算题 一、判断题（对的打，错的打） 1. 符合Lambert-Beer定律的有色物质溶液的浓度越大，其摩尔吸光系数就越大。（ ） 2. 吸光度表示物质对光吸收的程度，物质浓度越大，吸光度一定越大。（ ） 3. 当溶液中无其它干扰离子存在时，应选择波长为 max 的光作入射光进行分光光度法测定。（ ） 4. 吸光系数与入射波长、溶剂及溶液浓度有关。（ ） 5. 分光光度法灵敏度高，特别适用于常量组分的测定。（ ） 二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出） 1硫酸铜溶液呈兰色是由于它吸收了白光中的（ ） A蓝色光 B绿色光 C黄色光 D紫色光 E橙色光 2某一有色溶液，测得其透光率为T。若将该溶液浓缩至其原来浓度的2倍，则在同样条件下，测 得的透光率为（ ） 3 A2T BT /2 CT 2 D、T 1/2 E、4T 3下述有关Lambert-Beer 定律的数学表达式错误的是（ ） A- lgT=bc BA =bc ClgT -1 =bc Dlg T=bc Elg T= -bc 4下列叙述正确的是（ ） A被测物质浓度改变对其吸收光谱形状影响很小 B吸收光谱与被测物质本性无关 C在实验条件一定的情况下，吸光度与测定波长成正比 D在一定波长下，通过测定不同浓度溶液的吸光度而绘制的曲线称为吸收曲线，又称标准曲 线 E被测物质浓度愈大，吸光系数愈大。 5 在一定条件下用厚度为L的吸收池测定某一溶液的吸光度为A，若改用厚度为2L的吸收池测 定溶液的吸光度，其测定值为（ ） AA/2 B2 A CA DA 2 EA 1/2 三、填空题 1分光光度分析中，偏离Lambert -Beer定律的主要因素有 （1） 和 （2） 。 2在分光光度分析中，当空白溶液置入光路时，应使T= （3） , A = （4） 。 3Lambert -Beer定律A=bc其中符号c代表 （5） ，b代表 （6） ，称为 （7） 。 四、问答题 1Lambert -Beer定律的物理意义是什么？它对吸光光度分析有何重要意义？ 2绘制吸收曲线和标准曲线意义何在？ 五、计算题 1用邻菲咯啉法测定铁，已知试液中Fe 2+ 离子的质量浓度为2.510 -3 gL -1 ，用1cm吸收池在波长508nm 处测得吸光度A为0.50。计算Fe 2+ -邻菲罗啉配合物的质量吸光系数和摩尔吸光系数。 2某化合物M在270nm处有最大吸收，取M标准样品0.0250g配成5.00L溶液,用1.0cm吸收池在 270nm处测得其吸光度为0.625。另称取含M样品0.0750g，配成2.00L溶液，用2.0cm吸收池在270nm 处测得该样品的吸光度为0.750。求该样品中M的百分含量。 学生自测答案 一、判断题 4 1 2 3 4 5 二、选择题 1C 2C 3D 4A 5B 三、填空题 1（1）非单色光 （2）化学因素 2（3）T =100% （4）A=0 3（5）溶液的量浓度 （6）比色皿厚度 （7）摩尔吸收系数 四、问答题 1物理意义：当一束单色光平行照射并通过均匀的，非散射的吸光物质的溶液时，溶液的吸光度A 与溶液的浓度c和液层厚度b的乘积成比例，它是吸光光度法进行定量分析的理论依据。 2（1）以A吸光度为纵坐标，相应波长为横坐标，绘制做图，则得一曲线，这种描述其组分吸光 度A与波长的关系曲线，称吸收曲线，所以从中找到该溶液的最大的吸收波长，以其作为射光波长。 （2）以A为纵坐标，浓度c为横坐标，绘制浓度与吸收度的关系曲线，称为标准曲线，从标准曲 线上可以查得试液的浓度。 五、计算题 1解 试液中Fe 2+ 离子的浓度为： 15 3 Lmol105.4 85.55 105.2 = = = M c 由于1molFe 2+ 离子生成1molFe 2+ -邻菲咯啉配合物，故配合物的浓度也是4.510 -5 molL -1 。根据 Lambert-Beer定律，Fe 2+ -邻菲咯啉的摩尔吸光系数为： 114 5 cmmolL101.1 1105.4 5.0 = = bc A 2解 bA =Q )1( 0.1 5 0250.0 625.0 = )2(0.2750.0 2 = （1）、（2）两式相除得： 13 2 2 100.3 0.2 0050.075.0 625.0 0.2 0050.0 75.0 625.0 = = = Lg 5 样品中M的百分率为： %8 0750.0 2100.3 3 = 章后习题解答 习题 1. 与化学分析法相比，分光光度法的主要特点是什么？ 答 与化学分析法相比，分光光度法的主要特点有灵敏度高，被测物质的最低可测浓度可达 10 -5 molL -1 10 -6 molL -1 ，准确度较好，测量的相对误差一般为2%-5%，仪器设备要求简单，操作简便， 测定速度快等特点，特别适用于微量及痕量组分的测定。 2. 什么是质量吸光系数？什么是摩尔吸光系数？两者关系如何？为什么要选用波长为 max 的单色 光进行分光光度法测定？ 答 质量吸光系数在数值上等于质量浓度1gL -1 、液层厚度为1cm时被测溶液的吸光度，单位为 Lg -1 cm -1 。摩尔吸光系数在数值上等于物质的量浓度为1 molL -1 、液层厚度为1cm时被测溶液的吸光 度，单位为Lmol -1 cm -1 。质量吸光吸数与摩尔吸光系数的定量关系为 aM，M为吸光物质的摩尔 质量。选择波长为 max 的单色光进行分光光度测定，是为了提高测定的灵敏度，因为在该波长处溶液 的摩尔吸光系数最大，测定的灵敏度最高。 3. 什么是吸收光谱？什么是标准曲线？各有什么实际应用？ 答 浓度一定的有色溶液，测定不同波长下的吸光度A ，以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标作 图，可得一曲线，此曲线称为吸收光谱。吸收光谱可作为物质定性分析的依据，也可以作为分光光度法 中选择入射光波长的依据。 在一定条件和浓度范围内，测定不同浓度的吸光度A，以溶液的浓度c为横坐标，吸光度A为纵坐 标作图，可得到一条通过坐标原点的直线，此直线称为标准曲线。标准曲线的实际应用，是在相同条件 下测定被测溶液的吸光度A，根据吸光度数值，从标准曲线上查到吸光物质的对应的浓度。 4. 分光光度计主要由哪些部件组成？各部件的功能如何？ 答 分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器、指示器等部分组成。光源的功能是发出一 定波长范围的连续光谱；单色器可从连续波长的光谱中分离出所需波长的单色光；吸收池用来盛装参比 溶液和被测溶液；检测器是将光信号转变为电信号；指示器是将信号放大处理后，通过显示器获得测定 的吸光度。 5. 某遵守LambertBeer定律的溶液，当浓度为c 1 时，透光率为T 1 ，当浓度为0.5c 1 、2c 1 时，在液层 不变的情况下，相应的透光率分别为多少？何者最大？ 6 解 根据Beer定律 Alg Tkc 当浓度为c 1 时 lg T 1 kc 1 当浓度为0.5c 1 时 lg T 2 kc 2 k（0.5 c 1 ）lg（T 1 ） 1/2 T 2 T 1 1/2 当浓度为2c 1 时 lg T 3 k c 3 2（k c 1 ）2（lg T 1 ） T 3 T 1 2 0 T1 T 2 为最大 6. 用邻二氮菲测定铁时，已知每毫升试液中含Fe 2+ 0.500 g，用2.00 cm吸收池于508 nm波长处测得 吸光度为0.198，计算三(邻二氮菲)合铁(II)配合物的 (508 nm)。 解 三（邻二氮菲）合铁（II）配离子的浓度为： 16 3 16 Lmol1096.8 L1000.1 molg8.55/g10500.0 = =c 三（邻二氮菲）合铁（II）配离子的摩尔吸光系数为： 114 16 cmmolL1010.1 Lmol1096.8cm00.2 198.0 = = = cb A 7. 有一浓度为2.010 -4 molL -1 的有色溶液，当b 1 =3cm时测得A 1 =0.120。将其加等体积水稀释后改用 b 2 =5cm的吸收池测定，测得A 2 =0.200（相同）。问此时是否服从Lambert Beer定律？ 解 假设此时符合LambertBeer定律，A=bc, 则摩尔吸光系数 11 14 11 1 1 cmmolL200 Lmol100.2cm3 120.0 = = = cb A 14 14 1 2 Lmol100.1 2 Lmol100.2 2 = = c c 11 14 22 2 2 cmmolL400 Lmol100.1cm5 200.0 = = = cb A 1 2 假设条件不成立，即此时不符合LambertBeer定律 8. 强心药托巴丁胺( M =270)在260 nm波长处有最大吸收，摩尔吸光系数 (260nm) 703 Lmol -1 cm -1 ，取该片剂1片，溶于水稀释成2.00L，静置后取上清液用1.00 cm吸收池于260 nm波长处测 得吸光度为0.687，计算这药片中含托巴丁胺多少克？ 解 溶液的浓度为： 7 14 1 Lmol1077.9 cm00.1molL703 687.0 = = b A c 该药片中所含托巴丁胺的质量为： g528.0molg270L00.2Lmol1077.9 114 = cVMm 9. 某化合物，其相对分子质量Mr125，摩尔吸光系数2.510 5 Lmol 1 cm 1 ，今欲准确配制该 化合物溶液1L，使其在稀释200倍后，于1.00 cm吸收池中测得的吸光度A0.600，问应称取该化合物 多少克？ 解 设应称取该化合物x克， A b c cm00.1 200L1 molg125/ cmmolL1050.2600.0 1 115 = x g0600.0=x 10. 若将某波长的单色光通过液层厚度为1.0 cm的某溶液，则透射光的强度仅为入射光强度的1/2。 当该溶液液层厚度为2.0cm时，其透光率T和吸光度A各为多少？ 解 当液层厚度为1.0 cm时，溶液的透光率和吸光度分别为： 30.050.0lglg %50 2/ 11 0 0 0 1 = = TA I I I I T t 当溶液厚度为2.0 cm时，溶液的吸光度和透光率分别为： %2525.01010 60.0 cm0.1 30.0cm0.2 60.0 2 1 12 2 2 = = = A T b Ab A 11. 人体血液的容量可用下法测定：将1.00 mL伊凡氏蓝注入静脉，经10 min循环混均后采血样。 将血样离心分离，血浆占全血53%。在1.0 cm吸收池中测得血浆吸光度为0.380。另取1.00 mL伊凡氏 蓝，在容量瓶中稀释至1.0 L。取10.0 mL在容量瓶中稀释至50.0 mL，在相同条件下测得吸光度为0.200。 若伊凡氏蓝染料全分布与血浆中，求人体中血液的容量(L)。 解 若伊凡氏蓝试样的原浓度为c，则伊凡氏蓝在血浆中的浓度为： 血浆 血浆 V c c L1000.1 3 = 伊凡氏蓝稀释液的浓度为： mL0.50 mL0.10 mL1000 mL00.1 = cc 稀释 8 由LambertBeer定律可得： L63.2 380.0 200.0 L1000.1 mL0.50 mL0.10 3 血浆 血浆 血浆 稀释 血浆 稀释 V V c Lc A A c c 人体中血液的容量为： L0.5 53.0 L63.2 = 血浆 血浆 血浆 V V 12. 已知维生素C 1% 1cm E (245nm)=560，称取含维生素C的样品0.0500g溶于100 mL的5.0010 -3 molL -1 硫酸溶液中，再准确量取此溶液2.00 mL稀释至100.0 mL，取此溶液于1.00 cm吸收池中，在 max 245nm 处测得A值为0.551，求样品中维生素C的质量分数。 解 稀释后维生素C溶液的质量浓度为： 13 11 Lg1084.9 cmgL560cm00.1 551.0 = = ba A 样品中维生素C的质量分数为： 984.0 g0500.0 L100.0 mL00.2 mL0.100 Lg1084.9 13 = = 13. 安络血的相对分子质量为236，将其配成每100 mL含0.4962 mg的溶液，盛于1.0 cm吸收池中， 在 max 为355 nm处测得A值为0.557，试求安络血的质量吸光系数及摩尔吸光系数值。 解 安络血的质量吸光系数和摩尔吸光系数分别为： 1141112 112 4 cmmolL1064.2molg236cmgL1012.1 cmgL1012.1 L100.0/g10962.4cm0.1 557.0 = = = aM b A a Exercises 1. 4.1210 -5 molL -1 solution of the complex Fe(Ophen) 3 2+ has a measured absorbance of 0.480 at =508nm in a sample cell with path length 1.00 cm . Calculate the molar sbsorptivity, then the absorptivity in units of milligrams of Fe per liter.(0.04mmolL -1 solution of the complex is also 0.04 mmolL -1 in iron, and the molar mass of Fe is 55.85) Solution Using Beer law, we calculate the molar absorptivity: 114 15 cmmolL1017.1 Lmol1012.4cm00.1 480.0 = = bc A 9 To express the concentration as milligrams of Fe per liter, we multiply 4.1210 -5 by 55.85 g Femol -1 ,and by 1000mgg -1 , to obtain 2.30 mg liter -1 . The absorptivity is then 11 1 cmmgL209.0 Lmg30.2cm00.1 480.0 = =a 2. If monochromatic light passes through a solution of length 1.0 cm. The ratio I t /I 0 is 0.25. Calculate the changes in transmittance and absorbance for the solution of a thickness of 2 cm. Solution b =1.0cm T 1 =I t /I 0 =0.25 A 1 =lg T 1 =lg0.25=0.6 A 1 =c1 A 2 =c2=2 A 1 =20.60=1.20 T 1 =10 - c b =10 - c1 T 2 =10 - c b =10 - c2 = (T 1 ) 2 =(0.25) 2 =0.063=6.3% 3. A solution containing 1.00 mg iron (as the thiocyanate complex) in 100 mL was observed to transmit 70.0% of the incident light compared to an appropriate blank. (1) What is the absorbance of the solution at this wavelength ? (2) What fraction of light would be transmitted by a solution of iron four times as concentrated ? Solution (1) T = 0.700 A=lg T=lg0.700=0.155 (2) A= b 0.155= b0.010gL -1 b =15.5 L g -1 Therefore A=15.5 L g -1 40.010gL -1 =0.620 lg T=0.620 T=0.240 The absorbance of the new solution could have been calculated more directly: A 1 /A 2 = b 1 /（ b 2 ）= 1 / 2 A 2 =A 1 2 / 1 =0.1554/1=0.620
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