朗伯-比爾定律的偏離及理論解釋

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(shí)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(duì)吸光度的測(cè)定引起負(fù)偏移，且在吸光度愈大時(shí)愈明顯。另外，對(duì)儀器輸出的邊緣波長(zhǎng)來(lái)說(shuō),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(shí)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200?220nm處的雜散光。由于雜散光強(qiáng)度在邊緣波段較大,因此在波長(zhǎng)小于220nm進(jìn)行紫外分光光度,測(cè)定時(shí),常出現(xiàn)一種假峰,其原因,主要是樣品隨波長(zhǎng)變短而吸收增大,可是由于雜散光在短波時(shí)急劇增大,因而使原來(lái)逐漸增大的吸收反而變小,就會(huì)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(zhǎng)與測(cè)量波長(zhǎng)相同,它是由于測(cè)量波長(zhǎng)因種種原因偏離正常光路,在不通過(guò)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(guò)一個(gè)對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)不透明的樣品來(lái)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(shí),說(shuō)明儀器中有上述雜光存在。但當(dāng)光度存在零位誤差時(shí),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(cè)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(huì)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(cuò)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(guò)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(dòng)、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(kāi)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)零件表面。吸收定律是一個(gè)有限的定律最近看到一個(gè)帖子，問(wèn)吸光度指標(biāo)在多少范圍好？簡(jiǎn)單地說(shuō)，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。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(shí)才成立。在高濃度時(shí)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(shí)改變了他們對(duì)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)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(shí)進(jìn)行定量分析，如差示光度法等。實(shí)際條件的偏離吸收定律有四個(gè)隱含的假設(shè)。1)，光和被測(cè)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(wú)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(gè)假設(shè)均會(huì)出現(xiàn)偏差。.熒光，磷光和散射都會(huì)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(wèn)題就比較復(fù)雜，不容忽視。.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(duì)吸收的影響也不同。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)。.不同組分的物質(zhì)同時(shí)出現(xiàn)在被測(cè)溶液中的情況是十分普遍的。當(dāng)濃度增大時(shí)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)。.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(guò)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(shí)，即會(huì)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。測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生誤差采用分光光度法進(jìn)行定量分析的過(guò)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(huì)采取相應(yīng)的措施，以減少