1.Lambert-Beer定律的推導
⑴Lambert-Beer定律的數學表達式
I0:入射光強(平行單色光);I:透射光強
S:吸光物質截面積;l:吸光物質厚度
n:吸光質點(原子、離子或分子)數
dS = kdndS/S =(kdn)/S
(負號表示光強因被吸收而減弱)
∵ S = V(體積)/ l(厚度),n = V·C(濃度) ∴ n / S = l·C
Lambert-Beer定律的數學表達式:-lg(I/I0)= ECl
[概念]
透光率(transmitance,T):T = I/I0
吸光度(absorbance,A):A = -lg T =-lg(I/I0)= ECl (A與C成正比關係)
T = 10-A = 10-ELC(T與C成指數函式關係) ⑵Lambert-Beer定律的物理意義及成立條件
Lambert-Beer定律:當一束平行單色光通過均勻的非散射樣品時,樣品對光的吸光度與樣品的濃度及厚度成正比,A = ECl。
2.吸光係數(absorptivity)
[引入] Lambert-Beer定律:A = ECl中E為比例常數,稱為吸光係數。
⑴吸光係數的物理意義:吸光物質在單位濃度、單位厚度時的吸光度。是定性和定量的依據。
⑵吸光係數的兩種表示方法:
摩爾吸光係數(ε或EM):在一定波長時,濃度為1mol/L、厚度為1cm時的吸光度。多用於分子結構研究。
百分吸光係數(比吸光係數,):在一定波長時,濃度為1%(W/V)、厚度為1cm時的吸光度。多用於含量測定。
⑶兩種吸光係數的區別及其相互關係
①區別:
濃度單位不同:摩爾吸光係數為mol/L;百分吸光係數為g/100ml。
用途不同:摩爾吸光係數多用於分子結構研究;百分吸光係數多用於含量測定。
②兩種吸光係數間的換算關係式:
3.吸光度的加和性——測定混合組分的依據
[含義]溶液中同時存在多種無相互作用的吸光物質時,體系總吸光度等於各組分吸光度之和: A = Aa + Ab + Ac + ……
二、偏離比爾定律的因素
[引入]Lambert-Beer定律:當一束平行單色光通過均勻的非散射樣品時,樣品對光的吸光度與樣品的濃度及厚度成正比,A = ECl(過原點直線)
1.化學因素
[來源]建立Beer定律時,利用了n=C·V這一關係,其意義是將巨觀濃度C與微觀吸光粒子數n看成是等效的,即認為被測物質都是以對特定波長電磁輻射吸收有效的形態存在。但實際情況並非如此,從而引起偏離Beer定律。
[影響]
離解:
Cr2O72-+H2O2HCrO4-2H++2CrO42-
λmax=350nm,450nm(橙色);λmax=375nm(黃色)
締合:亞甲藍陽離子
溶劑化:碘在四氯化碳中呈紫色,而在乙醇中呈綠色。
[減免]控制一定的實驗條件。
2.光學因素
⑴非單色光
[來源]紫外-可見分光光度計使用連續光源,經單色器分光,分出的單色光波長寬度取決於單色器的解析度和狹縫大小。為保證有足夠光強(靈敏度),狹縫要求有一定寬度,所以得到並非純粹的單色光,而是具有一定波長範圍的複合光,從而引起偏離Beer定律。
譜頻寬度(S):峰高一半的寬度(即半峰寬)。
譜頻寬度越小,單色性越好,但仍是複合光。
單色光:
複合光(λ1+λ2):
[影響]E1=E2,A=ECl,A與C成線性關係;E1≠E2,設λ1是所需波長,則干擾波長λ2的影響是:①E1<E2,A↑,正偏差;②E1>E2,A↓,負偏差;③E1與E2差值愈大,偏差愈大。
⑵雜散光
[概念] 雜散光:從分光系統得到的單色光中,有些不在譜頻寬度範圍內,與所需波長相隔較遠的光。
[來源]儀器製造過程、使用和保養不良及光學元件受塵染和霉蝕。
[影響]吸光度變值,吸收曲線變形,尤其是在透射光很弱的情況下更為明顯。設入射光強為I0,透射光強為I,雜散光強為Is,則觀測到的吸光度為:
①若樣品不吸收雜散光,(I0+Is)/(I+Is)< I0/I,測得A偏低,產生負偏離(較常見);
②若樣品吸收雜散光,測得A偏高,產生正偏離。
③[注意]雜散光有時會在接近紫外末端吸收處出現假峰,因此在定量分析中選擇測定波長時一般不選末端吸收。
⑶散射光和反射光
[來源]溶液渾濁即會發生散射和反射現象。但在推導L-B定律時,忽略了散射和反射的影響,導致在實際測定中發生偏離Beer定律。
[影響]散射與反射均使透射光強度減弱,測得A偏高,產生正偏離。
[減免]
散射:真溶液質點小,散射光不強,可用空白對比補償;大分子懸浮物,散射光增強(尤其對短波光),一般不易製備相同空白補償。反射:一般可用空白來補償。但當空白與樣品的折射率有較大差異時,空白就不能完全補償。
反射率:
式中Ir為反射光強,I為入射光強,n為折射率。n1和n2差值越大,反射率越大,光能損失越多。
⑷非平行光
[來源]入射光不垂直於吸收池(盛放吸光物質的器皿)的光學平面(與光軸不平行),傾斜光在吸收池內實際通過的有效光程大於吸收池的幾何長度,相當於厚度l增大,從而導致偏離Beer定律。
[影響]入射光束與光軸的夾角為5°時,引起A最大偏差約為0.2%。同一物質用不同的儀器測量時,產生差異的原因之一就是實際厚度不一致。
3.透光率測量誤差(ΔT)
[來源與性質]儀器噪音,隨機誤差。
暗噪音——與光訊號無關。
散粒噪音——與光訊號變化有關。
測定結果的濃度相對誤差與透光率測量誤差的關係式:
⑴暗噪音:產生於檢測器及放大電路等各部件的不確定性,它的強弱取決於各元件的質量、狀態和環境,基本上是一個常數(約±0.002~0.01)。
測量最適宜的範圍:A=0.2~0.7(或T=20~65%)
誤差最小時所對應的A或T值:
lnT = -1 T = 0.368 A = 0.4343
⑵訊號噪音(散粒噪音):產生於光敏元件受光照射時被測光強不確定性。
紫外-可見分光光度法基本原理小結
Lambert-Beer定律的數學表達式及物理意義
吸光係數的物理意義、表示方式及相關計算
偏離Beer定律的因素(化學因素、光學因素)
相關詞條
-
郎伯比爾定律
l(厚度),n = =
-
機器人學三定律
阿西莫夫的《我,機器人》,在1950年末由格諾姆出版社出版。雖說這本書是“舊稿子”,但是這些短篇是在十年間零零散散發表的,這次集中出版,使讀者第一次領略...
法則提出 傳播發展 零定律 補充修改 繁殖原則 -
機器人三定律
機器人學三定律。一.機器人不得傷害人,也不得見人受到傷害而袖手旁觀。二.機器人應服從人的一切命令,但不得違反第一定律。三.機器人應保護自身的安全,但不得...
學者簡介 提出 定律的補充 機器人發展簡史 參考資料 -
《電腦史話》
與網路之父》《賽伯空間的異類》《沒有終點的旅程》等13部。 ●在省級...獲第六屆國際華人教育論壇 優秀論文獎。 ●學術論文《賽伯空間文化:知識...。 ●2002年12月,個人網站《賽伯時空網》獲全國中國小計算機教育研究中心...
-
吸光光度分析
顏色深淺反應出來,再由郎伯-比爾定律定量分析其濃度。原理“吸光光度分析方法...顏色深淺反應出來,再由郎伯-比爾定律定量分析其濃度。布格(Bouguer...類似的關係,這便是著名的布格-郎伯-比爾定律。比爾定律的數學表達式為...
簡介 原理 吸光光度分析方法的誤差來源 儀器的組成 -
別稱
《與張元明書》:“適在院中得王郎簡帖如此,今封呈,切告輟忙 ...
基本信息 農曆四季 書信 結婚紀念 文學 -
紅外線氣體分析儀
,就可間接測量出待分析組分的濃度。1.比爾定律 紅外線氣體分析儀 紅外線氣體分析儀是根據比爾定律製成的。假定被測氣體為一個無限薄的平面.強度為k的紅外線垂直穿透它,則能量衰減的量為: (比爾定律)式中:I--被介質...
紅外線氣體分析儀原理 儀器介紹 技術參數 工作原理 主要特點 -
諾貝爾獎
諾貝爾經濟獎(全稱為瑞典中央銀行紀念阿爾弗雷德·伯恩德·諾貝爾經濟科學獎金...,遺囑中關於諾貝爾獎的內容如下: 我,簽名人艾爾弗雷德·伯哈德·諾貝爾...
由來 設定 關於獎金 評選流程 獎項介紹