谁能帮我做这个,引起偏离比尔定律的主要原因是什么

作者&投稿:刀龚 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
谁能帮我做这个,引起偏离比尔定律的主要原因是什么~

  朗伯比尔定律(Beer-Lambert Law)阐述为:光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关;在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光.
  偏离原因

  在分光光度分析中,比尔定律是一个有限的定律,其成立条件是待测物为均一的稀溶液、气体等,无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射;入射光为单色平行光。导致偏离朗伯-比尔定律的原因很多,但基本上可分为物理和化学两个方面。物理方面主要是入射光的单色性不纯所造成的;化学方面主要是由于溶液本身化学变化造成的。
  单色光不纯引起的偏离
  严格说来,朗伯-比尔定律只适用于单色光。但由于仪器分辨能力所限,入射光实际为一很窄波段的谱带。由于分光光度计分光系统中的色散元件分光能力差,即在工作波长附近或多或少含有其他杂色光,杂散光(非吸收光)也会对比尔定律产生影响,这些杂色光将导致朗伯-比尔定律的偏离。
  实际上,理论上的单色光是不存在的,我们所做的只能是让入射光的光谱带宽尽可能的小,要尽可能的靠近单色光。
  溶液性质引起的偏离
  样品溶液浓度的影响
  比尔定律是一个有限的定律,它只适用于浓度小于0.01mol/L的稀溶液。因为浓度高时,吸光粒子间的平均距离减小,受粒子间电荷分布相互作用的影响,他们的摩尔吸收系数发生改变,导致偏离比尔定律。因此,待测溶液的浓度应该控制在0.01mol/L以下。
  溶质和溶剂的性质
  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%乙醇也会使碘溶液的吸收曲线形状发生变化。这是由于溶质和溶剂的作用,生色团和助色团也发生相应的变化,使吸收光谱的波长向长波长方向移动或向短波长方向移动,即所谓的蓝移和红移。
  介质不均匀性
  朗伯-比尔定律是适用于均匀、非散射的溶液的一般规律,如果被测试液不均匀,是胶体溶液、乳浊液或悬浮液,则入射光通过溶液后,除了一部分被试液吸收,还会有反射、散射使光损失,导致透光率减小,使透射比减小,使实际测量吸光度增大,使标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲,造成对朗伯-比尔定律的偏离。
  所以,在分析条件选择时,应考虑往样品溶液的测量体系中加入适量的表面活性剂等来改善溶质的均匀度。
  溶质的变化
  比尔定律在有化学因素影响时不成立。解离、缔合、生成络合物或溶剂化等会对比尔定律产生偏离。离解是偏离朗伯-比尔定律的主要化学因素。溶液浓度的改变,离解程度也会发生变化,吸光度与浓度的比例关系便发生变化,导致偏离朗伯-比尔定律。
  溶液中有色质点的聚合与缔合,形成新的化合物或互变异构等化学变化以及某些有色物质在光照下的化学分解、自身的氧化还原、干扰离子和显色剂的作用等,都对遵守朗伯-比尔定律产生不良影响。
  来自出射狭缝的光,其光谱带宽度大于吸收光谱带时,则投射在试样上的光就有非吸收。这不仅会导致灵敏度的下降,而且使校正曲线弯向横坐标轴,偏离朗伯-比尔定律。非吸收光越强,对测定灵敏度影响就越严重。并且随着被测试样浓度的增加,非吸收光的影响增大。当吸收很小时,非吸收光的影响可忽略不计。

1. 浓度太高,导致吸光度非线性响应。
2. 校零不准, 导致吸光度变大。

把这些理解了就OK了
一、Lambert-Beer定律
[引入] Lambert-Beer定律是吸收光度法的基本定律,表示物质对某一单色光吸收的强弱与吸光物质浓度和厚度间的关系。
1.Lambert-Beer定律的推导
⑴Lambert-Beer定律的数学表达式
I0:入射光强(平行单色光);I:透射光强
S:吸光物质截面积;l:吸光物质厚度
n:吸光质点(原子、离子或分子)数
dS = kdndS/S =(kdn)/S
(负号表示光强因被吸收而减弱)
∵ S = V(体积)/ l(厚度),n = V·C(浓度) ∴ n / S = l·C
Lambert-Beer定律的数学表达式:-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与C成正比关系)
T = 10-A = 10-ElC(T与C成指数函数关系) ⑵Lambert-Beer定律的物理意义及成立条件
Lambert-Beer定律:当一束平行单色光通过均匀的非散射样品时,样品对光的吸光度与样品的浓度及厚度成正比,A = ECl。
2.吸光系数(absorptivity)
[引入] Lambert-Beer定律:A = ECl中E为比例常数,称为吸光系数。
⑴吸光系数的物理意义:吸光物质在单位浓度、单位厚度时的吸光度。是定性和定量的依据。
⑵吸光系数的两种表示方法:
摩尔吸光系数(ε或EM):在一定波长时,浓度为1mol/L、厚度为1cm时的吸光度。多用于分子结构研究。
百分吸光系数(比吸光系数,):在一定波长时,浓度为1%(W/V)、厚度为1cm时的吸光度。多用于含量测定。
⑶两种吸光系数的区别及其相互关系
①区别:
浓度单位不同:摩尔吸光系数为mol/L;百分吸光系数为g/100ml。
用途不同:摩尔吸光系数多用于分子结构研究;百分吸光系数多用于含量测定。
②两种吸光系数间的换算关系式:
3.吸光度的加和性——测定混合组分的依据
[含义]溶液中同时存在多种无相互作用的吸光物质时,体系总吸光度等于各组分吸光度之和: A = Aa + Ab + Ac + ……
二、偏离比尔定律的因素
[引入]Lambert-Beer定律:当一束平行单色光通过均匀的非散射样品时,样品对光的吸光度与样品的浓度及厚度成正比,A = ECl(过原点直线)
1.化学因素
[来源]建立Beer定律时,利用了n=C·V这一关系,其意义是将宏观浓度C与微观吸光粒子数n看成是等效的,即认为被测物质都是以对特定波长电磁辐射吸收有效的形态存在。但实际情况并非如此,从而引起偏离Beer定律。
[影响]
离解:
Cr2O72-+H2O2HCrO4-2H++2CrO42-
λmax=350nm,450nm(橙色);λmax=375nm(黄色)
缔合:亚甲蓝阳离子
溶剂化:碘在四氯化碳中呈紫色,而在乙醇中呈绿色。
[减免]控制一定的实验条件。
2.光学因素
⑴非单色光
[来源]紫外-可见分光光度计使用连续光源,经单色器分光,分出的单色光波长宽度取决于单色器的分辨率和狭缝大小。为保证有足够光强(灵敏度),狭缝要求有一定宽度,所以得到并非纯粹的单色光,而是具有一定波长范围的复合光,从而引起偏离Beer定律。
谱带宽度(S):峰高一半的宽度(即半峰宽)。
谱带宽度越小,单色性越好,但仍是复合光。
单色光:
复合光(λ1+λ2):
[影响]E1=E2,A=ECl,A与C成线性关系;E1≠E2,设λ1是所需波长,则干扰波长λ2的影响是:①E1<E2,A↑,正偏差;②E1>E2,A↓,负偏差;③E1与E2差值愈大,偏差愈大。
⑵杂散光
[概念] 杂散光:从分光系统得到的单色光中,有些不在谱带宽度范围内,与所需波长相隔较远的光。
[来源]仪器制造过程、使用和保养不良及光学元件受尘染和霉蚀。
[影响]吸光度变值,吸收曲线变形,尤其是在透射光很弱的情况下更为明显。设入射光强为I0,透射光强为I,杂散光强为Is,则观测到的吸光度为:
①若样品不吸收杂散光,(I0+Is)/(I+Is)< I0/I,测得A偏低,产生负偏离(较常见);
②若样品吸收杂散光,测得A偏高,产生正偏离。
③[注意]杂散光有时会在接近紫外末端吸收处出现假峰,因此在定量分析中选择测定波长时一般不选末端吸收。
⑶散射光和反射光
[来源]溶液浑浊即会发生散射和反射现象。但在推导L-B定律时,忽略了散射和反射的影响,导致在实际测定中发生偏离Beer定律。
[影响]散射与反射均使透射光强度减弱,测得A偏高,产生正偏离。
[减免]
散射:真溶液质点小,散射光不强,可用空白对比补偿;大分子悬浮物,散射光增强(尤其对短波光),一般不易制备相同空白补偿。反射:一般可用空白来补偿。但当空白与样品的折射率有较大差异时,空白就不能完全补偿。
反射率:
式中Ir为反射光强,I为入射光强,n为折射率。n1和n2差值越大,反射率越大,光能损失越多。
⑷非平行光
[来源]入射光不垂直于吸收池(盛放吸光物质的器皿)的光学平面(与光轴不平行),倾斜光在吸收池内实际通过的有效光程大于吸收池的几何长度,相当于厚度l增大,从而导致偏离Beer定律。
[影响]入射光束与光轴的夹角为5°时,引起A最大偏差约为0.2%。同一物质用不同的仪器测量时,产生差异的原因之一就是实际厚度不一致。
3.透光率测量误差(ΔT)
[来源与性质]仪器噪音,随机误差。
暗噪音——与光讯号无关。
散粒噪音——与光讯号变化有关。
测定结果的浓度相对误差与透光率测量误差的关系式:
⑴暗噪音:产生于检测器及放大电路等各部件的不确定性,它的强弱取决于各元件的质量、状态和环境,基本上是一个常数(约±0.002~0.01)。
测量最适宜的范围:A=0.2~0.7(或T=20~65%)
误差最小时所对应的A或T值:
lnT = -1 T = 0.368 A = 0.4343
⑵讯号噪音(散粒噪音):产生于光敏元件受光照射时被测光强不确定性。
紫外-可见分光光度法基本原理小结
Lambert-Beer定律的数学表达式及物理意义
吸光系数的物理意义、表示方式及相关计算
偏离Beer定律的因素(化学因素、光学因素)

引起偏离比尔定律的主要原因是:

浓度过高。当被测物质浓度过高时,分子和分子的相互作用导致吸光率下降。

浓度过高。当被测物质浓度过高时,分子和分子的相互作用导致吸光率下降。

朗伯—比尔定律

朗伯(Lambert)定律阐述为:光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关;在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。

比尔(Beer)定律阐述为:光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目。

log( Io/I)= εCl (1—4)

式中 Io和I分别为入射光及通过样品后的透射光强度;log(Io/I)称为吸光度(ab—sorbance)旧称光密度(optical density);C为样品浓度;l为光程;ε为光被吸收的比例系数。当浓度采用摩尔浓度时,ε为摩尔吸收系数。它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。
当产生紫外吸收的物质为未知物时,其吸收强度可用 表示:
(1—5)
式中 C为lOOml溶液中溶质的克数;b为光程,以厘米为单位;A为该溶液产生的紫外吸收;
表示lcm光程且该物质浓度为lg/lOOmL时产生的吸收。


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