AP化学 | 3分钟带你解读“分光光度计”，助力AP拿5分！

AP化学 | 3分钟带你解读“分光光度计”，助力AP拿5分！

“分光光度计（spectrophotometer）是啥，它有什么用处？”这是很多高中生看到这几个字的第一反应。（如图）这是分光光度计的样子，同学们主要会接触的是可见分光光度计，它是大学期间检测有颜色溶液浓度的基础仪器。

一般大学选择化学，生物等理科相关专业的同学们在实验中都会用到它。而且有关分光光度计的实验是近几年AP化学考试中FRQ大题非常容易考到，而容易被同学们漏掉的知识点。因为它是大学常用仪器，所以在一些高中的化学课堂上并没有讲到这个实验。如果备考中有关分光光度计的实验没有复习到，很有可能考试中遇到相关考题完全没有思路。

说到这里，同学们可能会想，有关分光光度计的实验，AP化学考试会考哪些内容呢？其实AP化学考试，有关分光光度计的考题并不难，只需要掌握两点内容，下面我来和同学们分析一下。

Part I

首先同学们需要掌握——使用分光光度计检测有颜色溶液的浓度。仪器检测溶液浓度的相关原理是什么呢？同学们需要掌握比尔定律。

当入射光照射待检测溶液，溶液会对入射光进行吸收。通过比尔定律（Beer’s law）可知吸光度A=abc。

A---吸光度（absorbance）

a---吸光度系数（molarabsorptivity）

b---光程长（pathlength）

c---浓度（concentration）

吸光度系数a取决于被检测溶液的种类，如果检测的是同一种物质，那么a值相同。b为光的穿行路径，也就是盛放被检测溶液的容器——比色皿（cuvette）的宽度（如图），比色皿宽度增大，b值增大。如果题目中没有说换一个比色皿，b值就是一个常数，不会发生改变。

b=1.0cm

b=2.0cm

同学们掌握原理后，需要理解通过分光光度计可以检测溶液浓度的变化。c为溶液的浓度，吸光度A与溶液浓度c成正比，浓度c越大，吸光度A越大。也就是浓度c和吸光度A是成正比的关系，由此我们可以检测溶液浓度的变化。

当同学们检测的溶液种类没有变，比色皿不变，那么a,b 都为常数。通过分光光度计，我们可以得到吸光度A 的读数，例如当A 值变为初始读数一半，由此可知被检测溶液的浓度也变为开始浓度的1/2（如图显示，观察随着吸光度的改变，溶液浓度的变化）。

当然我们可以通过分光光度计实验得出被检测溶液的浓度。首先我们可以通过测量已知浓度溶液的吸光度，绘制出浓度和吸光度成一条直线关系，然后测量未知浓度溶液的吸光度，通过对应图像可得到相应的溶液浓度。接下来我们可以做一道相关真题来加深理解。

题目中溶液吸光度为A=0.74，要求出Co2+的浓度。题目中已知已经给出Co2+浓度和吸光度的直线关系，我们可以直接从图像中找到纵坐标吸光度为0.74，对应横坐标浓度的值就可以了。

Part II

其次有关分光光度计的实验我们需要掌握的是波长的选择。物质有颜色是因为它们吸收一部分可见光，没有被吸收的可见光反射到人的眼睛中显示出相应颜色。不同颜色的物质会对不同的波长有较大吸收值（如图）。

针对分光光度计实验我们选择的波长一定要满足两点条件。第一被检测的物质一定要对入射光有较大的吸收值，不然从分光光度计中显示不出读数会发生明显的变化。第二被检测的溶液中混有其他物质时，只有我们要检测的物质对这个波长有较大吸收值，其他物质要对这个波长有较小吸收值，也就是满足唯一性，不然我们会分不清吸光度由哪一个物质产生的。我们可以做一道相关真题。

题目中要分析Cu2+的浓度，但溶液中混有了Co2+,所以我们选择的波长一定是Cu2+对它有较大吸收值，而Co2+对它有较小的吸收值。题目要求从400nm-700nm进行选择，由上分析选700nm最为合适。答案要求比较宽松，650-700nm都是对的。

通过相关真题的分析，同学们也可以看出有关分光光度计的考题相对容易，只需要掌握上面所讲的两点知识：第一，同学需要掌握根据比尔定律，检测有色溶液的浓度；第二，入射光波长的选择，被检测的溶液对波长有较大吸收值，且满足唯一性。

相信同学们现在已经对分光光度计的实验有一定的理解了，当然还需要去做一些相关的真题以增加做题的熟练度（文末有真题福利可以领取哦！）。还有很值得强调的一点是，AP化学属于大学预科课程，整体内容还是有一定难度的，近几年的5分率只有10%左右，所以想要备考AP化学的同学们还需要多花一些时间和精力来认真备考，这样才能取得理想的5分。

专业名词

Spectrophotometer分光光度计

Beer’s law比尔定律

Absorbance吸光度

Absorptivity吸光度系数

Pathlength 光程长

Concentration浓度

Wavelength波长

Cuvette比色皿