朗伯-比尔定律的偏离及理论解释

1、郎伯 -比尔定律为 UV-Vis 定量的基本公式， 适用的前提是 ： 1.入射光为 单色平行光， 2.吸收发生在均匀介质中， 3.吸收物质及溶剂互不作用。 干扰因素包括 ：杂散光或复合光引起的负偏移， 非平行光引起的正偏移， 化学因素引起的偏移等。 另外该定律推导时未考虑反射分数的影响，因 此在浓溶液及混浊液中也有偏离。 杂散光引起的误差： 杂散光对吸光度的测定引起负偏移，且在吸光度愈 大时愈明显。另外，对仪器输出的边缘波长来说,单色器的透射率、光 源光强和接收器的灵敏度都是比较低的,这时杂散光影响就更为明显 , 所以在紫外分光光度计 中，首先应该检查200220 nm处的杂散光。由 于杂散光

2、强度在边缘波段较大 ,因此在波长小于 220 nm 进行紫外分光 光度 ,测定时 ,常出现一种假峰 ,其原因 ,主要是样品随波长变短而吸 收增大 ,可是由于杂散光在短波时急剧增大 ,因而使原来逐渐增大的吸 收反而变小 ,就会出现不应有的 “假峰”。 杂散光产生的原因： 杂散光有两种 ,一种是杂散光的波长与测量波长相 同,它是由于测量波长因种种原因偏离正常光路,在不通过样品的情况 下,就直接射到光电接收器上。 引起这种杂光的原因是由于光学、 机械零 件包括样品本身的反射和散射所引起。 这种杂散光可以通过一个对测定 波长不透明的样品来检查。 当发现放在试样池中的不透明样品的透光率 不为零时 ,说明

3、仪器中有上述杂光存在。但当光度存在零位误差时,可 能令造成混淆 ,如果在不透明的样品上涂上白色,则可增强样品本身反 射和散射的效果 ,以提高测量灵敏度。 第二种杂散光是由光学系统中的缺陷所引起,如不必要的反射面、光束 孔径不匹配、灰尘的散射、光学表面的擦痕、光学系统的象差、不均匀 色散等都会降低光线的单色性 ,使杂光增加。仪器光源系统设计不良、 机械零部件加工不良、位置错移、仪器内壁防眩黑漆脱落等等也是造成 杂散光的原因。通常所指的杂散光是上述的第二种。 使用过程中减小杂散光的方法： （1 ）因光学零件表面沾污、积尘而使杂 散光增大 ,则可用清洁的软毛刷或吹气球除去积尘,或经脱脂的软布和 纯净

4、的溶剂 （如乙醚 :酒精 =2 :1 的混合液 ） ,小心地擦试光学零件 （不 包括反光镜 ） 表面。 （2 ）如果是由于光学零部件 （如棱镜、通光窗口等 ）表面潮解发毛 ,或由 于反射镜面失泽甚至膜层破坏而使杂散光增大,则必须重新抛光或重新 镀膜或者更换光学零件。 （3 ）如果光学零件受震后松动、 移位、光束不能准确行进 （ 偏离正常光路 光束被切割或射到非工作表面等 ）。则必须仔细调节光源和反射镜 ,使 它们重新回到正常工作位置。 为了防止仪器杂散光增大 ,在日常工作中应经常注意保护仪器 ,特别是 防尘和防潮 ,防沾染 ,所以不要轻易打开单色器和光度计部分的封盖 板 ,不能用手直接触摸光学

5、零件表面。 吸收定律是一个有限的定律 最近看到一个帖子，问吸光度指标在多少范围好？简单地说，吸光度 A 在 0.2 1.4 范围内和浓度 C 之间的线性关系较好。 浓度越高误差越大。 原因是多方面的 1. 吸收定律基本性质的限制 A = abC这是朗伯一比耳定律。其中比耳定律部分表示吸光度（A）和浓度 （C）之间呈线性关系。但这只适用于稀溶液时才成立。在高浓度时吸收 成分之间的平均距离缩小，临近质点间电荷分布互相受到影响，同时改 变了他们对特定辐射的吸收能力。 此现象使得 AC 的线性关系发生偏 差。浓度越高，偏差越大。 此外，定律的偏差还与溶液的折射率有关。溶液的吸光系数a和折射率 有一定的

6、函数关系， 而折射率是随浓度变化的。这是偏差造成的另一原 因。 当然，采用适当的方式仍可在高浓度时进行定量分析， 如差示光度法等。 2. 实际条件的偏离 吸收定律有四个隐含的假设。 1），光和被测成分之间的相互作用只是光 被成分吸收。 2），采用 “单色光 ”。 3），吸收成分相互无关，而不论数量 和种类。 4），吸光要限于同样的光程和横断面。实际情况并不是这样， 四个假设均会出现偏差。 1）.荧光，磷光和散射都会引起不同程度的 “非真 ”吸收。荧光，磷光可以 加适当的滤光片滤除。而散射的问题就比较复杂，不容忽视。 2）.所有的单色器均不能输出真正的单色光，只是宽窄不同。 所以对吸收 当浓度

7、的影响也不同。此外，不同的物质其吸收峰宽度是不同的。因此仪器的 光谱带宽亦成为分析工作者十分重视的一项指标。 3）.不同组分的物质同时出现在被测溶液中的情况是十分普遍的 增大时往往产生某些附加效应，如凝聚，聚合，水解等，从而影响物质 的吸光效应。 4) .光程的不一致性是引起吸光度偏差的另一原因。 多数仪器通过样品池 的光是不平行的。而为了得到足够光强，光束必须有一定孔径角。计算 证明，入射孔径角为 10 度时，即会产生 0.3%的吸收误差。此外，池壁 的平行度，光洁度，光的内反射，干涉等都可能引起不同程度的吸光度 偏离。 3. 测试过程中产生误差 采用分光光度法进行定量分析的过程中， 均可能产生化学的误差， 仪器 的误差以及人为的误差。 有经验的分析工作者都会采取相应的措施，以