食品伙伴网
检验技术
光的吸收定律
2005-10-06  

. Lambert-Beer 定律――光吸收基本定律


      “ Lambert-Beer 定律是说明物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度(c)和 液层厚度 b)间的关系的定律,是光吸收的基本定律,是紫外-可见光度法定量的基础。


Lambert定律 ―― 吸收与液层厚度 b)间的关系


  Beer 定律 ―― 吸收与物质的浓度(c)间的关系


    “ Lambert-Beer 定律可简述如下:


    当一束平行的单色光通过含有均匀的吸光物质的吸收池(或气体、固体)时,光的一部分被溶液吸收,一部分透过溶液,一部分被吸收池表面反射;


设:入射光强度为 I0,吸收光强度为Ia,透过光强度为It,反射光强度为Ir,则它们之间的关系应为:


                 I0 = Ia + It + Ir                                (4)


    吸收池的质量和厚度都相同,则 Ir 基本不变,在具体测定操作时 Ir 的影响可互相抵消(与吸光物质的 c b 无关)


上式可简化为:           I0 = Ia + It                                    (5)



实验证明:当一束强度为 I0 的单色光通过浓度为 c、液层厚度为 b 的溶液时,一部分光被溶液中的吸光物质吸收后透过光的强度为  It ,则  它们之间的关系为:


                称为透光率,用 T % 表示。


                称为 吸光度,用 A 表示


                      A = -lgT = K b c                      (7)


      此即    Lambert-Beer  定律  数学表达式。


    L-B 定律 可表述为:当一束平行的单色光通过溶液时,溶液的吸光度 (A) 与溶液的浓度 (C) 和厚度 (b) 的乘积成正比。它是分光光度法定量分析的依据。


. 吸光度的加和性


某一波长( l )的辐射通过几个相同厚度的不同溶液c1c2⋯⋯ cn,其透射光强度分别为 I1 I2 ⋯⋯ In,根据吸光度定义:这一吸光体系的总吸光度为  



各溶液的吸光度分别为:


   (8)


 吸光度的和为:                     (9)


  几个(同厚度)溶液的吸光度等于各分层吸光度之和。


    如果溶液中同时含有 n 中吸光物质,只要各组分之间无相互作用(不因共存而改变本身的吸光特性),则:


A = K1C1 b1 + K2C2 b2 + ⋯⋯ KnCn bn = A1 + A2+ ⋯⋯ + An     (10)


应用:进行光度分析时,试剂或溶剂有吸收,则可由所测的总吸光度 A 中扣除,即 以试剂或溶剂为空白的依据;


      测定多组分混合物;


      校正干扰。


. 吸光系数


    Lambert-Beer  定律中的比例系数K 的物理意义是:吸光物质在单位浓度、单位厚度时的吸光度。


    一定条件(T l 及溶剂)下, K 是物质的特征常数,是定性的依据。


    K 在标准曲线上为斜率,是定量的依据。常有两种表示方法:


1. 摩尔吸光系数(e):当 c mol/L b cm 为单位时,用摩尔吸光系数 e  表示,单位为 L/molcm


                    A = e b c                        (11)


     e b c 无关。 e  一般不超过 105 数量级,通常: e  > 104 为强吸收;             e < 102 为弱吸收; 102 > e  > 104 为中强吸收。


    吸收系数不可能直接用 1 mol/L 浓度的吸光物质测量,一般是由较稀溶液的吸光系数换算得到。


2. 吸光系数


    c g /L b cm 为单位时,K 用吸光系数 a 表示,单位为 L/gcm


                     A = a b c                      (12)


       e a 之间的关系为:    e = M a                       (13)


      e ――通常多用于研究分子结构


       a ――多用于测定含量。


. 引起偏离 Lambert-Beer  定律的因素


    根据 L-B  定律,Ac的关系应是一条通过原点的直线,称为标准曲线。但事实上往往容易发生偏离直线的现象而引起误差,尤其是在高浓度时。导致偏离L-B定律的因素主要有:


1. 吸收定律本身的局限性


     事实上, L-B  定律是一个有限的定律,只有在稀溶液中才能成立。由于在高浓度时(通常 C > 0.01mol/L),吸收质点之间的平均距离缩小到一定程度,邻近质点彼此的电荷分布都会相互受到影响,此影响能改变它们对特定辐射的吸收能力,相互影响程度取决于C,因此,此现象可导致 A C 线性关系发生偏差。


      此外,                      n 为折射率)


     只有当 c £ 0.01mol/L低浓度)时,n 基本不变,才能用e 代替e


2. 化学因素


     溶液中的溶质可因 c 的改变而有离解、缔合、配位以及与溶剂间的作用等原因而发生偏离 L-B 定律的现象。


例:在水溶液中,Cr()的两种离子存在如下平衡


Cr2O42- + H2O 2CrO42- + 2H+


Cr2O42- CrO42-  有不同的 A 值,溶液的 值是二种离子的 A 之和。但由于随着浓度的改变(稀释)或改变溶液的 pH 值, [Cr2O42- ] /[CrO42-] 会发生变化,使C A 的关系偏离直线。


消除方法:控制条件。


3. 仪器因素(非单色光的影响)


     L-B 定律的重要前提是单色光,即 只有一种波长的光;实际上,真正的单色光却难以得到。由于吸光物质对不同 l 的光的吸收能力不同( e 不同),就导致对的偏离。单色光仅是一种理想情况,即使用棱镜或光栅等所得到的单色光实际上是有一定波长范围的光谱带,单色光的纯度与狭逢宽度有关,狭缝越窄,他所包含的波长范围也越窄。


4. 其它光学因素


1)散射和反射:浑浊溶液由于散射光和反射光而偏离 L-B


2)非平行光

网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 网页版
©2008- 2021 食品伙伴网 All Rights Reserved
鲁ICP备14027462号-1
联系电话:0535-6730582
安装食品伙伴网App
×