當單色光通過厚度相同,而濃度很小的溶液時,根據朗伯—比爾定律,光被溶液吸收的程度,稱為吸收度,與溶液的濃度成正比,與溶液的厚度成正比,即A=εCL,式中:A為吸收度,C為溶液的濃度,L為溶液的厚度,ε為消光係數。
由朗伯—比爾定律得,當一束單色光通過一溶液時,由於溶液吸收一部分光能,使光的強度減弱。若溶液的濃度(或厚度)不變,則溶液的厚度(濃度)愈大,光線強度的減弱也愈明顯。
用同樣的方法配製的標準溶液和待測溶液,其濃度分別為C1和C2,對同類溶液ε相同,當厚度也相同時則:
A1=εC1L
A2=εC2L
C2=(A2/A1)*C1
式中A1,A2可由羅維朋比色計直接讀出,C1為標準溶液的已知濃度,據此可算出待測溶液的濃度。
朗伯—比爾定律
許多化學物質的溶液具有顏色(無色的化合物也可以加顯色劑經反應生成有色物質),dangyouserongyederongdugaibianshi,yansedeshenqianyesuizhigaibian,nongduyuda,yanseyushen。yinci,keyiyongbijiaorongyeyanseshenqiandefangfalaicedingyouserongyedenongdu。zhezhongfangfajiaozuobisefenxifa。
一、 朗伯—比爾定律
當(dang)一(yi)束(shu)單(dan)色(se)光(guang)通(tong)過(guo)有(you)色(se)溶(rong)液(ye)時(shi),入(ru)射(she)光(guang)線(xian)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)被(bei)器(qi)皿(min)反(fan)射(she)回(hui)來(lai),一(yi)部(bu)分(fen)被(bei)溶(rong)液(ye)吸(xi)收(shou),另(ling)一(yi)部(bu)分(fen)則(ze)透(tou)過(guo)溶(rong)液(ye),如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)。它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)有(you)以(yi)下(xia)關(guan)係(xi):
Io=Ia+Ir+It 1-1
式中:Io—入射光強度,Ia—吸收光強度,Ir—反射光強度,It—透過光強度
由you於yu在zai實shi際ji測ce定ding時shi,所suo用yong的de比bi色se皿min都dou是shi同tong質zhi料liao用yong規gui格ge的de。反fan射she光guang的de強qiang度du為wei一yi定ding值zhi,不bu會hui引yin起qi測ce量liang誤wu差cha,所suo以yi反fan射she光guang的de影ying響xiang可ke以yi不bu加jia考kao慮lv。則ze上shang式shi可ke簡jian化hua為wei:
Io=Ia+It 1-2
從式1-2可知:當入射光強度Io為一定時,被吸收光強度Ia愈大,則透過光強度It愈小。也就是說:光強度的減弱僅與有色溶液對光線的吸收有關。
那麼,溶液對光線的吸收與哪些因素有關呢?實驗證明:溶液的濃度C愈大,液層厚度L愈厚(即光線在溶液中所經過的路程愈長),則溶液對光線吸收的愈多。它們之間的關係有下式決定:
lg = KCL 1-3
這個公式就是朗伯—比爾(Lambert---Beer)定律。
公式中的K稱為吸光係數,它表示有色溶液在單位濃度和單位厚度時的吸光度。在入射光的波長、溶液種類和溫度一定的條件下,K為定值。吸光係數是有色化合物的重要特性之一,在比色分析中有著重要的意義。K值愈大,表示該物質對光的吸收能力愈強,濃度改變時引起吸光度的改變愈顯著,因此比色測定時靈敏度愈高。
朗伯-比bi爾er定ding律lv即ji有you色se溶rong液ye對dui一yi定ding強qiang度du光guang的de吸xi收shou程cheng度du,與yu液ye層ceng厚hou度du和he溶rong液ye中zhong有you色se物wu質zhi濃nong度du的de乘cheng積ji成cheng正zheng比bi。其qi中zhong朗lang伯bo定ding律lv說shuo明ming吸xi收shou光guang與yu厚hou度du間jian的de關guan係xi;比爾定律說明吸收光與濃度間的關係。
朗伯—比爾定律在光電比色計中的應用
假定有兩種有色溶液,其中一種是已知濃度的標準溶液,另一種是待測溶液。根據公式:
在標準溶液中:As=KsCsLs 1-4
在待測溶液中:Ax=kxCxLx 1-5
將式1-4除以式1-5可得:
= 1-6
如果上述兩種溶液的液層厚度相等、溫度相同而且是同一種物質的兩種不同濃度的溶液,測定時所選用的單色光的波長亦相同,則有:
Ls=Lx、Ks=Kx ,代入式1-6可得:
= 1-7
由you此ci可ke見jian,在zai上shang述shu條tiao件jian下xia,吸xi光guang度du與yu濃nong度du成cheng正zheng比bi。這zhe一yi關guan係xi式shi就jiu是shi光guang電dian比bi色se計ji的de設she計ji依yi據ju,也ye是shi比bi色se分fen析xi的de基ji本ben計ji算suan公gong式shi之zhi一yi。式shi中zhong標biao準zhun溶rong液ye的de濃nong度duCs為已知,As和Ax可用光電比色計測量出來,則待測溶液的濃度Cx即可求出:
Cx = × Cs 1-8
由於在實際測定時,標準溶液和待測溶液都要加以稀釋,而且在報告結果時,多以100毫升(或1000毫升)中的含量來表示。因此,在實際計算時,就需要在上式中乘上稀釋因數。
求待測溶液濃度的方法有:直接比較法(計算法)、因數法和標準曲線法三種。這些方法在“生物化學及生物化學檢驗技術”課程中有介紹。
波長的選擇:
由(you)於(yu)有(you)色(se)溶(rong)液(ye)對(dui)光(guang)的(de)吸(xi)收(shou)具(ju)有(you)選(xuan)擇(ze)性(xing),因(yin)此(ci)進(jin)行(xing)比(bi)色(se)測(ce)定(ding)時(shi),濾(lv)光(guang)片(pian)必(bi)須(xu)加(jia)以(yi)選(xuan)擇(ze),否(fou)則(ze)靈(ling)敏(min)度(du)很(hen)低(di),導(dao)致(zhi)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)不(bu)準(zhun)確(que)。選(xuan)擇(ze)濾(lv)光(guang)的(de)一(yi)般(ban)原(yuan)則(ze)是(shi):濾光片最大透過的光線應該是溶液最大吸收的光線。從顏色上看,濾光片的顏色與待測溶液的顏色應為“互補色”。
什麼叫做互補色呢?凡是兩種顏色相加後能得到白色,則此兩種顏色就稱為“互補色”,圖中直接相對的兩種顏色,均為互補色。
為(wei)什(shen)麼(me)選(xuan)擇(ze)濾(lv)光(guang)片(pian)時(shi),要(yao)使(shi)濾(lv)光(guang)片(pian)的(de)顏(yan)色(se)與(yu)待(dai)測(ce)溶(rong)液(ye)的(de)顏(yan)色(se)為(wei)互(hu)補(bu)色(se)呢(ne)?這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)濾(lv)光(guang)片(pian)和(he)有(you)色(se)溶(rong)液(ye)具(ju)有(you)相(xiang)似(si)的(de)透(tou)光(guang)特(te)性(xing),與(yu)它(ta)們(men)本(ben)身(shen)顏(yan)色(se)相(xiang)同(tong)的(de)色(se)光(guang),能(neng)夠(gou)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)透(tou)過(guo)。而(er)與(yu)它(ta)們(men)本(ben)身(shen)顏(yan)色(se)成(cheng)互(hu)補(bu)的(de)色(se)光(guang)都(dou)能(neng)被(bei)最(zui)大(da)地(di)吸(xi)收(shou)。
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