[科普中國]-朗伯一比爾定律

又稱比爾定律、比耳定律、布格-朗伯-比爾定律，是光吸收的基本定律，適用于所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)，包括氣體、固體、液體、分子、原子和離子。比爾-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光電比色法的定量基礎(chǔ)。光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目。

定義又稱比爾定律、比耳定律、朗伯-比爾定律、布格-朗伯-比爾定律，是光吸收的基本定律，適用于所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)，包括氣體、固體、液體、分子、原子和離子。比爾-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光電比色法的定量基礎(chǔ)。光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目。

公式意義比爾—朗伯定律數(shù)學表達式：

A=lg(1/T)=Kbc

A為吸光度,T為透射比(透光度),是出射光強度（I）比入射光強度(I0).

K為摩爾吸光系數(shù).它與吸收物質(zhì)的性質(zhì)及入射光的波長λ有關(guān).

c為吸光物質(zhì)的濃度,單位為mol/L，b為吸收層厚度，單位為cm .【b也常用L替換，含義一致】

物理意義物理意義是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時,其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度b成正比，而與透光度T成反相關(guān)。

適用條件(1) 入射光為平行單色光且垂直照射.

(2) 吸光物質(zhì)為均勻非散射體系.

(3) 吸光質(zhì)點之間無相互作用.

(4)輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收,無熒光和光化學現(xiàn)象發(fā)生.

(5)適用范圍：吸光度在0.2~0.8之間1。

偏離原因在分光光度分析中，比爾定律是一個有限的定律，其成立條件是待測物為均一的稀溶液、氣體等，無溶質(zhì)、溶劑及懸濁物引起的散射；入射光為單色平行光。導致偏離朗伯-比爾定律的原因很多，但基本上可分為物理和化學兩個方面。物理方面主要是入射光的單色性不純所造成的；化學方面主要是由于溶液本身化學變化造成的。

1.單色光不純引起的偏離

嚴格說來，朗伯-比爾定律只適用于單色光。但由于儀器分辨能力所限，入射光實際為一很窄波段的譜帶。由于分光光度計分光系統(tǒng)中的色散元件分光能力差，即在工作波長附近或多或少含有其他雜色光，雜散光(非吸收光)也會對比爾定律產(chǎn)生影響，這些雜色光將導致朗伯-比爾定律的偏離。

實際上，理論上的單色光是不存在的，我們所做的只能是讓入射光的光譜帶寬盡可能的小，要盡可能的靠近單色光。

2.溶液性質(zhì)引起的偏離

樣品溶液濃度的影響

比爾定律是一個有限的定律，它只適用于濃度小于0.01mol/L的稀溶液。因為濃度高時，吸光粒子間的平均距離減小，受粒子間電荷分布相互作用的影響，他們的摩爾吸收系數(shù)發(fā)生改變，導致偏離比爾定律。因此，待測溶液的濃度應(yīng)該控制在0.01mol/L以下。

3.溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)

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%乙醇也會使碘溶液的吸收曲線形狀發(fā)生變化。這是由于溶質(zhì)和溶劑的作用，生色團和助色團也發(fā)生相應(yīng)的變化，使吸收光譜的波長向長波長方向移動或向短波長方向移動，即所謂的紅移和藍移。

4.介質(zhì)不均勻性

朗伯-比爾定律是適用于均勻、非散射的溶液的一般規(guī)律，如果被測試液不均勻，是膠體溶液、乳濁液或懸浮液，則入射光通過溶液后，除了一部分被試液吸收，還會有反射、散射使光損失，導致透光率減小，使透射比減小，使實際測量吸光度增大，使標準曲線偏離直線向吸光度軸彎曲，造成對朗伯-比爾定律的偏離。

所以，在分析條件選擇時，應(yīng)考慮往樣品溶液的測量體系中加入適量的表面活性劑等來改善溶質(zhì)的均勻度。

5.溶質(zhì)的變化

比爾定律在有化學因素影響時不成立。解離、締合、生成絡(luò)合物或溶劑化等會對比爾定律產(chǎn)生偏離。離解是偏離朗伯-比爾定律的主要化學因素。溶液濃度的改變，離解程度也會發(fā)生變化，吸光度與濃度的比例關(guān)系便發(fā)生變化，導致偏離朗伯-比爾定律。

溶液中有色質(zhì)點的聚合與締合，形成新的化合物或互變異構(gòu)等化學變化以及某些有色物質(zhì)在光照下的化學分解、自身的氧化還原、干擾離子和顯色劑的作用等，都對遵守朗伯-比爾定律產(chǎn)生不良影響。

來自出射狹縫的光，其光譜帶寬度大于吸收光譜帶時，則投射在試樣上的光就有非吸收。這不僅會導致靈敏度的下降，而且使校正曲線彎向橫坐標軸，偏離朗伯-比爾定律。非吸收光越強，對測定靈敏度影響就越嚴重。并且隨著被測試樣濃度的增加，非吸收光的影響增大。當吸收很小時，非吸收光的影響可忽略不計。

影響1.單色光的影響

嚴格講，朗伯－比耳定律只適用于單色光，但用各種方法所得到的入射光實際上都是復合光。由于物質(zhì)對不同波長的光的吸收程度不同，所以會引起對朗伯比耳定律的偏離。減免方法：盡量使入射光的波長范圍窄。

2.化學因素的影響

嚴格講，朗伯－比耳定律要求吸光質(zhì)點間無相互作用。但實際工作中存在相互作用，并且吸光物質(zhì)濃度越大，相互作用也越大，偏離朗伯－比耳定律的程度也越嚴重，所以吸光分析應(yīng)在稀溶液中進行2。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

黃頭生 - 副教授 - 華北電力大學