Lambert_Beer定律——光的吸收定律

1、Lambert_Beer定律光的吸收定律簡(jiǎn)單理解被測(cè)組分對(duì)紫外光或可見(jiàn)光具有吸收，且吸收強(qiáng)度與組分濃度成正比。 一. Lambert-Beer 定律光吸收基本定律   “ Lambert-Beer 定律 ” 是說(shuō)明物質(zhì)對(duì)單色光吸收的強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)的濃度（c）和 液層厚度 （b）間的關(guān)系的定律，是光吸收的基本定律，是紫外-可見(jiàn)光度法定量的基礎(chǔ)。Lambert定律 吸收與液層厚度 （b）間的關(guān)系Beer 定律 吸收與物質(zhì)的濃度（c）間的關(guān)系    “ Lambert-Beer 定律 ”可簡(jiǎn)述如下：    當(dāng)一束平行的單

2、色光通過(guò)含有均勻的吸光物質(zhì)的吸收池（或氣體、固體）時(shí)，光的一部分被溶液吸收，一部分透過(guò)溶液，一部分被吸收池表面反射；設(shè)：入射光強(qiáng)度為 I0，吸收光強(qiáng)度為Ia，透過(guò)光強(qiáng)度為It，反射光強(qiáng)度為Ir，則它們之間的關(guān)系應(yīng)為：  I0 = Ia + It + Ir                            

3、    (4)    若 吸收池的質(zhì)量和厚度都相同，則 Ir 基本不變，在具體測(cè)定操作時(shí) Ir 的影響可互相抵消（與吸光物質(zhì)的 c及 b 無(wú)關(guān)）上式可簡(jiǎn)化為： I0 = Ia + It            (5)實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)一束強(qiáng)度為 I0 的單色光通過(guò)濃度為 c、液層厚度為 b 的溶液時(shí)，一部分光被溶液中的吸光物質(zhì)吸收后透過(guò)光的強(qiáng)度為  It ，則  它們之間的關(guān)系為： 稱(chēng)為透光率，

4、用 T % 表示。  稱(chēng)為 吸光度，用 A 表示則 A = -lgT = K · b ·c   (7) 此即    Lambert-Beer  定律  數(shù)學(xué)表達(dá)式。    L-B 定律 可表述為：當(dāng)一束平行的單色光通過(guò)溶液時(shí)，溶液的吸光度 (A) 與溶液的濃度 (C) 和厚度 (b) 的乘積成正比。它是分光光度法定量分析的依據(jù)。二. 吸光度的加和性設(shè) 某一波長(zhǎng)（ l ）的輻射通過(guò)幾個(gè)相同厚度的不同溶液c1，c2 cn，其透射光強(qiáng)度分別為

5、 I1， I2 In，根據(jù)吸光度定義：這一吸光體系的總吸光度為   而 各溶液的吸光度分別為：  (8) 吸光度的和為：              (9)即  幾個(gè)（同厚度）溶液的吸光度等于各分層吸光度之和。    如果溶液中同時(shí)含有 n 中吸光物質(zhì)，只要各組分之間無(wú)相互作用（不因共存而改變本身的吸光特性），則：A = K1C1 b1 + K2C2 b2 + KnCn bn = A1 +

6、 A2+ + An     (10)應(yīng)用：進(jìn)行光度分析時(shí)，試劑或溶劑有吸收，則可由所測(cè)的總吸光度 A 中扣除，即 以試劑或溶劑為空白的依據(jù)；      測(cè)定多組分混合物；      校正干擾。三. 吸光系數(shù)    Lambert-Beer  定律中的比例系數(shù)“K ”的物理意義是：吸光物質(zhì)在單位濃度、單位厚度時(shí)的吸光度。    一定條件（T、 l 及溶劑）下， K 是物質(zhì)的特征常數(shù)，是定性

7、的依據(jù)。    K 在標(biāo)準(zhǔn)曲線上為斜率，是定量的依據(jù)。常有兩種表示方法：1. 摩爾吸光系數(shù)（e）：當(dāng) c用 mol/L 、b 用 cm 為單位時(shí)，用摩爾吸光系數(shù) e  表示，單位為 L/mol·cmA=e · b · c             (11)     e 與 b及 c 無(wú)關(guān)。 e  一般不超過(guò) 105 數(shù)量級(jí)，通常： e  > 1

8、04 為強(qiáng)吸收； e < 102 為弱吸收； 102 > e  > 104 為中強(qiáng)吸收。    吸收系數(shù)不可能直接用 1 mol/L 濃度的吸光物質(zhì)測(cè)量，一般是由較稀溶液的吸光系數(shù)換算得到。2. 吸光系數(shù)    當(dāng) c 用 g /L ，b 用 cm 為單位時(shí)，K 用吸光系數(shù) a 表示，單位為 L/g·cmA= a · b · c            

9、0;         (12)e 與 a 之間的關(guān)系為： e=M · a                       (13)      e 通常多用于研究分子結(jié)構(gòu)       a

10、 多用于測(cè)定含量。四. 引起偏離 Lambert-Beer  定律的因素    根據(jù) L-B  定律，A與c的關(guān)系應(yīng)是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，稱(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)曲線”。但事實(shí)上往往容易發(fā)生偏離直線的現(xiàn)象而引起誤差，尤其是在高濃度時(shí)。導(dǎo)致偏離L-B定律的因素主要有：1. 吸收定律本身的局限性     事實(shí)上， L-B  定律是一個(gè)有限的定律，只有在稀溶液中才能成立。由于在高濃度時(shí)（通常 C > L），吸收質(zhì)點(diǎn)之間的平均距離縮小到一定程度，鄰近質(zhì)點(diǎn)彼此的電荷分布都會(huì)相互受到影響，此影響能改變它們對(duì)特定輻射

11、的吸收能力，相互影響程度取決于C，因此，此現(xiàn)象可導(dǎo)致 A與 C 線性關(guān)系發(fā)生偏差。      此外，                     （ n 為折射率）     只有當(dāng) c £ L（低濃度）時(shí)，n 基本不變，才能用e 代替e真 。2. 化學(xué)因素     溶液中的溶質(zhì)可因 c 的改變而有離解、締合、配位以及與溶劑間的作用等原因而發(fā)生偏離 L-B 定律的現(xiàn)象。例：在水溶液中，Cr()的兩種離子存在如下平衡Cr2O42- + H2O 2CrO42- + 2H+Cr2O42- 、CrO42-  有不同的 A 值，溶液的 A  值是二種離子的 A 之和。但由于隨著濃度的改變（稀釋?zhuān)┗蚋淖內(nèi)芤旱?pH 值， Cr2O42- /CrO42- 會(huì)發(fā)生變化，使C總與 A總 的關(guān)系偏離直線。消除方法：控制條件。3. 儀器因素（非單色光的影響）     L-B 定律的重要前提是“單色光”，即 只