朗伯-比爾定律的偏離及理論解釋

1、郎伯 -比爾定律為 UV-Vis 定量的基本公式， 適用的前提是 ： 1.入射光為 單色平行光， 2.吸收發(fā)生在均勻介質(zhì)中， 3.吸收物質(zhì)及溶劑互不作用。 干擾因素包括 ：雜散光或復(fù)合光引起的負(fù)偏移， 非平行光引起的正偏移， 化學(xué)因素引起的偏移等。 另外該定律推導(dǎo)時未考慮反射分?jǐn)?shù)的影響，因 此在濃溶液及混濁液中也有偏離。 雜散光引起的誤差： 雜散光對吸光度的測定引起負(fù)偏移，且在吸光度愈 大時愈明顯。另外，對儀器輸出的邊緣波長來說,單色器的透射率、光 源光強(qiáng)和接收器的靈敏度都是比較低的,這時雜散光影響就更為明顯 , 所以在紫外分光光度計(jì) 中，首先應(yīng)該檢查200220 nm處的雜散光。由 于雜散光

2、強(qiáng)度在邊緣波段較大 ,因此在波長小于 220 nm 進(jìn)行紫外分光 光度 ,測定時 ,常出現(xiàn)一種假峰 ,其原因 ,主要是樣品隨波長變短而吸 收增大 ,可是由于雜散光在短波時急劇增大 ,因而使原來逐漸增大的吸 收反而變小 ,就會出現(xiàn)不應(yīng)有的 “假峰”。 雜散光產(chǎn)生的原因： 雜散光有兩種 ,一種是雜散光的波長與測量波長相 同,它是由于測量波長因種種原因偏離正常光路,在不通過樣品的情況 下,就直接射到光電接收器上。 引起這種雜光的原因是由于光學(xué)、 機(jī)械零 件包括樣品本身的反射和散射所引起。 這種雜散光可以通過一個對測定 波長不透明的樣品來檢查。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)放在試樣池中的不透明樣品的透光率 不為零時 ,說明

3、儀器中有上述雜光存在。但當(dāng)光度存在零位誤差時,可 能令造成混淆 ,如果在不透明的樣品上涂上白色,則可增強(qiáng)樣品本身反 射和散射的效果 ,以提高測量靈敏度。 第二種雜散光是由光學(xué)系統(tǒng)中的缺陷所引起,如不必要的反射面、光束 孔徑不匹配、灰塵的散射、光學(xué)表面的擦痕、光學(xué)系統(tǒng)的象差、不均勻 色散等都會降低光線的單色性 ,使雜光增加。儀器光源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良、 機(jī)械零部件加工不良、位置錯移、儀器內(nèi)壁防眩黑漆脫落等等也是造成 雜散光的原因。通常所指的雜散光是上述的第二種。 使用過程中減小雜散光的方法： （1 ）因光學(xué)零件表面沾污、積塵而使雜 散光增大 ,則可用清潔的軟毛刷或吹氣球除去積塵,或經(jīng)脫脂的軟布和 純凈

4、的溶劑 （如乙醚 :酒精 =2 :1 的混合液 ） ,小心地擦試光學(xué)零件 （不 包括反光鏡 ） 表面。 （2 ）如果是由于光學(xué)零部件 （如棱鏡、通光窗口等 ）表面潮解發(fā)毛 ,或由 于反射鏡面失澤甚至膜層破壞而使雜散光增大,則必須重新拋光或重新 鍍膜或者更換光學(xué)零件。 （3 ）如果光學(xué)零件受震后松動、 移位、光束不能準(zhǔn)確行進(jìn) （ 偏離正常光路 光束被切割或射到非工作表面等 ）。則必須仔細(xì)調(diào)節(jié)光源和反射鏡 ,使 它們重新回到正常工作位置。 為了防止儀器雜散光增大 ,在日常工作中應(yīng)經(jīng)常注意保護(hù)儀器 ,特別是 防塵和防潮 ,防沾染 ,所以不要輕易打開單色器和光度計(jì)部分的封蓋 板 ,不能用手直接觸摸光學(xué)

5、零件表面。 吸收定律是一個有限的定律 最近看到一個帖子，問吸光度指標(biāo)在多少范圍好？簡單地說，吸光度 A 在 0.2 1.4 范圍內(nèi)和濃度 C 之間的線性關(guān)系較好。 濃度越高誤差越大。 原因是多方面的 1. 吸收定律基本性質(zhì)的限制 A = abC這是朗伯一比耳定律。其中比耳定律部分表示吸光度（A）和濃度 （C）之間呈線性關(guān)系。但這只適用于稀溶液時才成立。在高濃度時吸收 成分之間的平均距離縮小，臨近質(zhì)點(diǎn)間電荷分布互相受到影響，同時改 變了他們對特定輻射的吸收能力。此現(xiàn)象使得A C的線性關(guān)系發(fā)生偏 差。濃度越高，偏差越大。 此外，定律的偏差還與溶液的折射率有關(guān)。溶液的吸光系數(shù)a和折射率 有一定的函數(shù)

6、關(guān)系， 而折射率是隨濃度變化的。這是偏差造成的另一原 因。 當(dāng)然，采用適當(dāng)?shù)姆绞饺钥稍诟邼舛葧r進(jìn)行定量分析， 如差示光度法等。 2. 實(shí)際條件的偏離 吸收定律有四個隱含的假設(shè)。 1），光和被測成分之間的相互作用只是光 被成分吸收。 2），采用 “單色光 ”。 3），吸收成分相互無關(guān)，而不論數(shù)量 和種類。 4），吸光要限于同樣的光程和橫斷面。實(shí)際情況并不是這樣， 四個假設(shè)均會出現(xiàn)偏差。 1）.熒光，磷光和散射都會引起不同程度的 “非真 ”吸收。熒光，磷光可以 加適當(dāng)?shù)臑V光片濾除。而散射的問題就比較復(fù)雜，不容忽視。 2）.所有的單色器均不能輸出真正的單色光，只是寬窄不同。 所以對吸收 當(dāng)濃度 的影

7、響也不同。此外，不同的物質(zhì)其吸收峰寬度是不同的。因此儀器的 光譜帶寬亦成為分析工作者十分重視的一項(xiàng)指標(biāo)。 3）.不同組分的物質(zhì)同時出現(xiàn)在被測溶液中的情況是十分普遍的 增大時往往產(chǎn)生某些附加效應(yīng)，如凝聚，聚合，水解等，從而影響物質(zhì) 的吸光效應(yīng)。 4) .光程的不一致性是引起吸光度偏差的另一原因。 多數(shù)儀器通過樣品池 的光是不平行的。而為了得到足夠光強(qiáng)，光束必須有一定孔徑角。計(jì)算 證明，入射孔徑角為 10 度時，即會產(chǎn)生 0.3%的吸收誤差。此外，池壁 的平行度，光潔度，光的內(nèi)反射，干涉等都可能引起不同程度的吸光度 偏離。 3. 測試過程中產(chǎn)生誤差 采用分光光度法進(jìn)行定量分析的過程中， 均可能產(chǎn)生化學(xué)的誤差， 儀器 的誤差以及人為的誤差。 有經(jīng)驗(yàn)的分析工作者都會采取相應(yīng)的措施，以