驗(yàn)證朗伯比爾定律

驗(yàn)證朗伯比爾定律德州學(xué)院物理與電子信息學(xué)院2012級(jí)應(yīng)用物理學(xué)AbstractThematerialinthesolutionisexcitedbytheirradiationofthelight.Theabsorptioneffectofthelightisproduced,andtheabsorptionofthematerialtothelightisselective.Inspectrophotometricanalysis,eachasinglecolor,respectivelyinturnthroughasolution.Determinationoftheabsorbanceofthesolutiontoeachkindoflight,toabsorbancewasplottedagainstthewavelengthlambda,wecanobtainthesubstanceabsorptionspectrumcurve.Amaximumabsorptionpeakcorrespondingtoawavelengthofawavelengthisusedtohavethebestsensitivityoftheincidentlightthroughthesolution.摘要溶液中的物質(zhì)在光的照射激發(fā)下，產(chǎn)生了對(duì)光的吸收效應(yīng)，物質(zhì)對(duì)光的吸收是具有選擇性的。在分光光度分析中，將每一種單色光，分別依次地通過某一溶液，測定溶液對(duì)每一種光波的吸光度，以吸光度A對(duì)波長久作圖，就可以得到該物質(zhì)的吸收光譜曲線。對(duì)應(yīng)于某一波長有一個(gè)最大的吸收峰，用這一波長的入射光通過該溶液就有最佳的靈敏度。KeywordsLongbowBill'sabsorptioncoefficientofmonochromaticlight關(guān)鍵詞朗伯比爾定律吸光系數(shù)單色光1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1掌握并驗(yàn)證朗伯比爾定律1.2掌握吸光系數(shù)的測定2、 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑紫外可見分光光度計(jì)；容量瓶；量筒；燒杯；移液管；滴管；比色皿。檸檬酸3、實(shí)驗(yàn)原理朗伯(Lambert)定律闡述為：光被透明介質(zhì)吸收的比例與入射光的強(qiáng)度無關(guān)；在光程上每等厚層介質(zhì)吸收相同比例值的光。又稱比爾定律、比耳定律、朗伯-比爾定律、布格-朗伯-比爾定律(Bouguer-Lambert-Beerlaw),是光吸收的基本定律，適用于所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)，包括氣體、固體、液體、分子、原子和離子。比爾-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光電比色法的定量基礎(chǔ)。光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目。3.1范圍入射光為平行單色光且垂直照射.吸光物質(zhì)為均勻非散射體系.吸光質(zhì)點(diǎn)之間無相互作用.輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收,無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生.3.2偏離原因在分光光度分析中，比爾定律是一個(gè)有限的定律，其成立條件是待測物為均一的稀溶液、氣體等，無溶質(zhì)、溶劑及懸濁物引起的散射；入射光為單色平行光。導(dǎo)致偏離朗伯-比爾定律的原因很多，但基本上可分為物理和化學(xué)兩個(gè)方面。物理方面主要是入射光的單色性不純所造成的；化學(xué)方面主要是由于溶液本身化學(xué)變化造成的。3.3單色光不純引起的偏離嚴(yán)格說來，朗伯-比爾定律只適用于單色光。但由于儀器分辯能力所限，入射光實(shí)際為一很窄波段的譜帶。由于分光光度計(jì)分光系統(tǒng)中的色散元件分光能力差，即在工作波長附近或多或少含有其他雜色光，雜散光(非吸收光)也會(huì)對(duì)比爾定律產(chǎn)生影響，這些雜色光將導(dǎo)致朗伯-比爾定律的偏離。實(shí)際上，理論上的單色光是不存在的，我們所做的只能是讓入射光的光譜帶寬盡可能的小，要盡可能的靠近單色光。3.4溶液性質(zhì)引起的偏離樣品溶液濃度的影響比爾定律是一個(gè)有限的定律，它只適用于濃度小于0.01mol/L的稀溶液。因?yàn)闈舛雀邥r(shí)，吸光粒子間的平均距離減小，受粒子間電荷分布相互作用的影響，他們的摩爾吸收系數(shù)發(fā)生改變，導(dǎo)致偏離比爾定律。因此，待測溶液的濃度應(yīng)該控制在0.01mol/L以下。3.5溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)例如，碘在四氯化碳溶液中呈紫色，在乙醇中呈棕色，在四氯化碳溶液中即使含有1%乙醇也會(huì)使碘溶液的吸收曲線形狀發(fā)生變化。這是由于溶質(zhì)和溶劑的作用，生色團(tuán)和助色團(tuán)也發(fā)生相應(yīng)的變化，使吸收光譜的波長向長波長方向移動(dòng)或向短波長方向移動(dòng)，即所謂的藍(lán)移和紅移。3.6介質(zhì)不均勻性朗伯-比爾定律是適用于均勻、非散射的溶液的一般規(guī)律，如果被測試液不均勻，是膠體溶液、乳濁液或懸浮液，則入射光通過溶液后，除了一部分被試液吸收，還會(huì)有反射、散射使光損失，導(dǎo)致透光率減小，使透射比減小，使實(shí)際測量吸光度增大，使標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向吸光度軸彎曲，造成對(duì)朗伯-比爾定律的偏離。所以，在分析條件選擇時(shí)，應(yīng)考慮往樣品溶液的測量體系中加入適量的表面活性劑等來改善溶質(zhì)的均勻度。3.7溶質(zhì)的變化比爾定律在有化學(xué)因素影響時(shí)不成立。解離、締合、生成絡(luò)合物或溶劑化等會(huì)對(duì)比爾定律產(chǎn)生偏離。離解是偏離朗伯-比爾定律的主要化學(xué)因素。溶液濃度的改變，離解程度也會(huì)發(fā)生變化，吸光度與濃度的比例關(guān)系便發(fā)生變化，導(dǎo)致偏離朗伯-比爾定律。溶液中有色質(zhì)點(diǎn)的聚合與締合，形成新的化合物或互變異構(gòu)等化學(xué)變化以及某些有色物質(zhì)在光照下的化學(xué)分解、自身的氧化還原、干擾離子和顯色劑的作用等，都對(duì)遵守朗伯-比爾定律產(chǎn)生不良影響。來自出射狹縫的光，其光譜帶寬度大于吸收光譜帶時(shí)，則投射在試樣上的光就有非吸收。這不僅會(huì)導(dǎo)致靈敏度的下降，而且使校正曲線彎向橫坐標(biāo)軸，偏離朗伯-比爾定律。非吸收光越強(qiáng)，對(duì)測定靈敏度影響就越嚴(yán)重。并且隨著被測試樣濃度的增加，非吸收光的影響增大。當(dāng)吸收很小時(shí)，非吸收光的影響可忽略不計(jì)。溶液中的物質(zhì)在光的照射激發(fā)下，產(chǎn)生了對(duì)光的吸收效應(yīng)，物質(zhì)對(duì)光的吸收是具有選擇性的。在分光光度分析中，將每一種單色光，分別依次地通過某一溶液，測定溶液對(duì)每一種光波的吸光度，以吸光度A對(duì)波長入作圖，就可以得到該物質(zhì)的吸收光譜曲線。對(duì)應(yīng)于某一波長有一個(gè)最大的吸收峰，用這一波長的入射光通過該溶液就有最佳的靈敏度。溶液對(duì)于單色光的吸收，遵守朗伯比爾定律：A=kbcA為吸光度；I/I0為透光率；K為吸收系數(shù)，是溶液的特性常數(shù)，b為被測溶液的厚度；c為溶液的濃度。對(duì)于固定長度吸收槽，在對(duì)應(yīng)最大吸收峰的波長下測定不同濃度c的吸光度，就可作出線性的A~C線，這就是光度法的定量分析基礎(chǔ)。4、實(shí)驗(yàn)步驟4.1準(zhǔn)備樣品配置檸檬酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取0.800g檸檬酸，加入30ml超純水。加蒸餾水稀釋全刻度，得實(shí)驗(yàn)所需樣品。4.2.調(diào)節(jié)儀器儀器預(yù)熱30分鐘后，然后按A/T/C/F鍵選擇T鍵，打開樣品室蓋子，按^/0%調(diào)零。蓋上蓋子，按△/100%鍵調(diào)滿度。4.3裝夾樣品，進(jìn)行測試將四種被測溶液倒入比色皿中，置于樣品室內(nèi)。波長為250nm處，測定各溶液的吸光度A。如果上述溶液符合朗伯比爾定律，則可得一條A-C直線，由此可求出入購對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)K。

5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分別將不同濃度溶液下；測定該溶液在250nm波長下的吸光度。由上圖可知，A-C是一條直線，所以檸檬酸溶液符合朗伯比爾定律，則檸檬酸在250nm處的吸收系數(shù)是k=A/bc=0.97/（10*0.008）=12.125；6、 實(shí)驗(yàn)分析6.1檸檬酸溶液對(duì)單色光的吸收，較