验证朗伯比尔定律

验证朗伯比尔定律德州学院物理与电子信息学院2012级应用物理学AbstractThematerialinthesolutionisexcitedbytheirradiationofthelight.Theabsorptioneffectofthelightisproduced,andtheabsorptionofthematerialtothelightisselective.Inspectrophotometricanalysis,eachasinglecolor,respectivelyinturnthroughasolution.Determinationoftheabsorbanceofthesolutiontoeachkindoflight,toabsorbancewasplottedagainstthewavelengthlambda,wecanobtainthesubstanceabsorptionspectrumcurve.Amaximumabsorptionpeakcorrespondingtoawavelengthofawavelengthisusedtohavethebestsensitivityoftheincidentlightthroughthesolution.摘要溶液中的物质在光的照射激发下，产生了对光的吸收效应，物质对光的吸收是具有选择性的。在分光光度分析中，将每一种单色光，分别依次地通过某一溶液，测定溶液对每一种光波的吸光度，以吸光度A对波长久作图，就可以得到该物质的吸收光谱曲线。对应于某一波长有一个最大的吸收峰，用这一波长的入射光通过该溶液就有最佳的灵敏度。KeywordsLongbowBill'sabsorptioncoefficientofmonochromaticlight关键词朗伯比尔定律吸光系数单色光1、 实验目的1.1掌握并验证朗伯比尔定律1.2掌握吸光系数的测定2、 实验仪器及试剂紫外可见分光光度计；容量瓶；量筒；烧杯；移液管；滴管；比色皿。柠檬酸3、实验原理朗伯(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。又称比尔定律、比耳定律、朗伯-比尔定律、布格-朗伯-比尔定律(Bouguer-Lambert-Beerlaw),是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目。3.1范围入射光为平行单色光且垂直照射.吸光物质为均匀非散射体系.吸光质点之间无相互作用.辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生.3.2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。3.3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。但由于仪器分辩能力所限，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。3.4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。3.5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。3.6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。3.7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。溶液中的物质在光的照射激发下，产生了对光的吸收效应，物质对光的吸收是具有选择性的。在分光光度分析中，将每一种单色光，分别依次地通过某一溶液，测定溶液对每一种光波的吸光度，以吸光度A对波长入作图，就可以得到该物质的吸收光谱曲线。对应于某一波长有一个最大的吸收峰，用这一波长的入射光通过该溶液就有最佳的灵敏度。溶液对于单色光的吸收，遵守朗伯比尔定律：A=kbcA为吸光度；I/I0为透光率；K为吸收系数，是溶液的特性常数，b为被测溶液的厚度；c为溶液的浓度。对于固定长度吸收槽，在对应最大吸收峰的波长下测定不同浓度c的吸光度，就可作出线性的A~C线，这就是光度法的定量分析基础。4、实验步骤4.1准备样品配置柠檬酸标准溶液：称取0.800g柠檬酸，加入30ml超纯水。加蒸馏水稀释全刻度，得实验所需样品。4.2.调节仪器仪器预热30分钟后，然后按A/T/C/F键选择T键，打开样品室盖子，按^/0%调零。盖上盖子，按△/100%键调满度。4.3装夹样品，进行测试将四种被测溶液倒入比色皿中，置于样品室内。波长为250nm处，测定各溶液的吸光度A。如果上述溶液符合朗伯比尔定律，则可得一条A-C直线，由此可求出入购对应的吸收系数K。

5、实验数据处理分别将不同浓度溶液下；测定该溶液在250nm波长下的吸光度。由上图可知，A-C是一条直线，所以柠檬酸溶液符合朗伯比尔定律，则柠檬酸在250nm处的吸收系数是k=A/bc=0.97/（10*0.008）=12.125；6、 实验分析6.1柠檬酸溶液对单色光的吸收，较