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朗伯-比尔定律的适用条件及引起偏离的因素

更新时间:2023-10-12      点击次数:1614

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      朗伯-比尔定律(Lambert-Beer law,A=ebc)是分光光度法的基本定律,也是利用分光光度法进行物质定量的理论基础。该定律描述了特定物质(摩尔吸收系数,e,属于物质的物理性质)对某一波长光吸收的强弱程度(吸光度,A)与吸光物质的浓度(c)、光程(即溶液厚度,b)之间的关系。

       其物理意义是,当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度(A)与吸光物质的浓度(c)、光程(b)均成正比例关系,而与透光率(T)成反比例关系。

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(1)入射光为平行单色光且垂直照射;

(2)吸光物质为均匀非散射体系,即待测物需为均一的稀溶液、气体等,无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射;

(3)吸光质点之间无相互作用;

(4)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生。



由此就可以分析出导致偏离朗伯-比尔定律的原因有以下几点:


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严格说来,朗伯-比尔定律只适用于单色光。但由于仪器分辨能力所限,入射光实际为一很窄波段的谱带。由于分光光度计分光系统中的色散元件分光能力差,即在工作波长附近或多或少含有其他杂色光,杂散光(非吸收光)也会对朗伯-比尔定律产生影响,这些杂色光将导致朗伯-比尔定律的偏离。实际上,理论上的单色光是不存在的,我们所做的只能是让入射光的光谱带宽尽可能的小,要尽可能的靠近单色光。

另外,来自出射狭缝的光,其光谱带宽度大于吸收光谱带时,则投射在试样上的光就存在非吸收。这不仅会导致灵敏度的下降,而且使标准曲线向下弯曲,从而偏离朗伯-比尔定律。非吸收光越强,对测定灵敏度影响就越严重。并且随着被测试样浓度的增加,非吸收光的影响增大。当吸收很小时,非吸收光的影响可忽略不计。


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朗伯-比尔定律只适用于稀溶液。当浓度过高时,吸光粒子间的平均距离减小,受粒子间电荷分布相互作用的影响,其摩尔吸收系数发生改变,导致偏离比尔定律。


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在不同的溶剂中,由于溶质和溶剂的作用,生色团和助色团会发生相应的变化,使吸收光谱的波长向长波长方向移动或向短波长方向移动,即所谓的红移和蓝移。例如,碘在四氯化碳溶液中呈紫色,在乙醇中呈棕色。

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朗伯-比尔定律是适用于均匀、非散射的溶液。那么,如果被测试液不均匀,是胶体溶液、乳浊液或悬浮液,则入射光通过溶液后,除了一部分被试液吸收,还会有反射、散射使光损失,导致透光率减小,使透射比减小,使实际测量吸光度增大,使标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲,造成对朗伯-比尔定律的偏离。所以,在分析条件选择时,应考虑往样品溶液的测量体系中加入适量的表面活性剂等来改善溶质的均匀度。

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朗伯-比尔定律也会受到化学因素的影响。解离、缔合、生成络合物或溶剂化等均会对朗伯-比尔定律产生偏离。离解是偏离朗伯-比尔定律的主要化学因素。当溶液浓度改变,其离解程度也会发生变化,这将导致吸光度与浓度的比例关系便发生变化,从而偏离朗伯-比尔定律。

溶液中有色质点的聚合与缔合,形成新的化合物或互变异构等化学变化,以及某些有色物质在光照下的化学分解、自身的氧化还原、干扰离子和显色剂的作用等,都对遵守朗伯-比尔定律产生不良影响。

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