对基于Lambert

对基于Lambert—Beer定律测定的准确性有影响的因素（1）Lamber-Beer定律反映了欲测物质的浓度和测定时的光程与测得吸光度的关系。在吸收物质浓度固定时，吸光度和光程长度间的线性关系还没有发现过例外，但按照Beer定律，浓度C与吸光度A之间的存在的线性关系则在事实上往往容易发生偏离。导致偏离的主要原因有化学方面和光学方面(或称仪器偏差)的因素。(一)化学因素溶液中溶质可因浓度改变，使得离解、缔合与溶剂间的作用等发生平衡移动(shiftofequilibrium)，使得物质的吸光系数不能保持恒定，导致其吸光度发生偏离Beer定律的现象。例如亚甲蓝阳离子水溶液中存在着单体和二聚体的平衡，其单体的吸收峰在660nm处，而二聚体的吸收峰在610mn处，随着浓度的增大，平衡向生成二聚体的方向移动，660nm处吸收峰相对减弱；而6l0nm处吸收峰相对增强，二者叠加的结果使吸收光谱形状改变。在一个选定的波长下测定亚甲蓝的浓度时，吸光度与浓度关系就偏离了线性关系。另一个经常被引用的例子是重铬酸钾溶液中重铬酸根与铬酸根之间的平衡受到其浓度的影响，从而其吸收系数随着浓度发生变化：Cr2O72-离子的吸收曲线和Cr2O42-离子的不一样，虽然它们各自都在特定的波长下表现出恒定的吸收系数，但对于稀释程度不同的重铬酸钾溶液，它的表观吸光系数等于其中不同比率的两种上述的离子的吸光度之和，与其中各离子的浓度(以Cr2O72-计)以及光程之比，这就不是一个恒定的量，造成对浓度不同的重铬酸钾溶液进行光度法测定时，发生不符合Lambert—Beer定律的情况。对于这个问题，可以从化学上采取措施避免平衡的移动，比如对重铬酸钾，维持溶液的强酸性，可以使铬酸根都以Cr2O72-的形式存在；维持溶液的强碱性，可以使铬酸根都以Cr2O42-的形式存在。即使没有发生上述的平衡移动，当溶质的浓度大于O．01mol／L时，欲测组分粒子间的平均距离减小到可以相互影响各自电荷分布的程度，粒子中电荷分布的改变又影响它们吸收给定波长辐射的能力。显然，这种相互作用的大小是和溶质在溶液中的密度，也就是它们的浓度有关。这也就是说，对只产生弱吸收．ε值为数十的物质，要想使它们在测定中得到的A值进入0．2～0．7的最佳范围中(见后)，它们的浓度很可能必须达到会影响吸收系数恒定的范围，也就是说浓度一吸收值曲线已经不是线性的了；而如果为了实现上述曲线的线性采用稀释的方法，则会越出对A值作测定时误差最小的范围。对这样的化合物，利用Lambert_Beer定律来测定其浓度就不合适了。好在，对这样大浓度的物质，通常可以找到其他的方法来作测定。一般强吸收的物质在采用Lambert-Beer定律测定浓度时，可以(或需要)对其稀溶液作测定[比如对ε=105的物质，要使其A值进入最佳的范围，浓度需在(2～7)×10-6mol／L的范围，如果可以接受对于更小A值的测定，则浓度就可以到了更小的程度]，这时无论是由于离解、缔合与溶剂间的作用等平衡的移动，还是溶质粒子之间的相互作用的影响，一般而言都可以认为趋于稳定，溶质的吸光系数也就表现为恒定。但应注意，对特定的溶质，比如上述的亚甲蓝，其吸光值与浓度的关系即使在其浓度小到10-6mol／L的程度仍然不能很好地服从Lambert—Beer定律。对基于Lambert—Beer定律测定的准确性有影响的因素（2）(二)光学因素1．光的非单色性(non-monochromaticityoflight)Beer定律的一个重要前提是入射光是单色光，但事实上真正用来进行光度法测定的，名义上是一定波长的“单色光”，往往其中都包含了附近波长的光。所采用的一束光中，其成分光线的波长范围称为谱带宽度(bandwidth)，常用半峰宽来表示。图7—10中表示了一束理想化的、其谱线成分强度作正态分布的光束带宽。人们采用这种混合光，而不是理论上要求的纯单色光来进行光度法测定，是因为对光源的选用受到一些实际问题的限制。采用激光光源，可以得到相对来说很纯的单色光(即使是激光光源，发出的光也是有一定宽度的)，但这种光源较昂贵。通常的仪器设计，是从连续光谱光源发出的光辐射中，用单色器把所需要的波长分离出来，单色器中的狭缝宽度(slitwidth)和棱镜(prism)或光栅(grating)的分辨率(resolution)等因素确定了所得到的光束不会是无限窄的；同时，为了保证足够的透射光的强度，也必须将狭缝维持一定的宽度，这就使分离出来的光线的波长在一定范围内。这一波长范围称为谱带宽度(bandwidth)，通常用波长分布范围的半宽表示(见图7—10)。谱带宽度S的值愈小，单色性愈好，用以测得的吸光度值对Beer定律的偏离(depar—ture)也越小。这种偏离产生的主要原因是，如果采用混合光对一物质作光度法测定，而该物质对不同波长的光有不同的吸光系数，由于吸光系数以及物质的浓度与透过光强度之间存在着非线性的指数函数关系，因此，透过物质的不同波长光线总的强度∑I与上述不同的吸光系数和物质浓度不存在线性关系，透光率T=∑I／∑I0(其中∑I0为各光谱成分在入射前的总强度)，以及透光率取对数后得到的吸光度因此也不是浓度的线性函数。用波长为λ1与λ2两种辐射的混合作为入射光这种最简单例子，可以将上述偏离Beer定律的现象说明如下。设被测物对λ1与λ2两种辐射的吸光系数分别为E1与E2，则因：I=I0·10-ECL采用这种混合光测得的透光率为：从式7．10可以看出，只有当E1=E2时，A=ECl才能成立。当E1≠E2时，A与C之间不是直线关系，即与Beer定律不相符合。假若λ1是所需光的波长，则λ2的光所产生的影响将是：E1E2时，使吸光度增大，产生正偏差；E1E2时，使吸光度降低，产生负能差；E1与E2的差值愈大，偏差愈显著。图7-ll表示对一种溶质(当它的浓度为1时，其所造成的吸光度等于1)三种浓度的溶液进行测定，并且在这三种浓度下，采用不同宽度的入射光(宽度等于图7-10所示的高斯峰形谱带带宽的0．1～1倍)，测得的表观“吸光系数”。这种测得的系数偏低的现象，并不是因为溶质的吸光系数真的发生了变化，而是因为在入射光带宽的两端，溶质的吸收系数较小，这些光较多地通过溶液，使透射光的强度有所增加的缘故。这种影响的程度还与两种光的强度比和检测器对两种光灵敏度的差异等因素有关。所以入射光的谱带宽度将对物质的吸光系数值和吸收光谱形状产生影响。在图7-11中可以看到，在溶液中的溶质造成了强烈吸收的情况下，采用带宽等于光源光谱带半宽的光源，吸光系数测得值会产生20％的变化。在一些更不利的条件下，比如采用的光源带变化更为陡峭时，会产生远远不同的吸收强度，则造成的误差会更大。另一方面，如果物质的紫外吸收峰近似为高斯峰形，并且其半宽为30nm，那么只要色散元件出光狭缝的宽度在3nm以下，入射光的光纯度不会对测定的结果造成大的问题。