朗伯比爾定律(Lambert-Beer law)是分光光度法的基本定律,是描述物質(zhì)對(duì)某一波長(zhǎng)光吸收的強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)的濃度及其厚度間的關(guān)系。
當(dāng)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(shí),其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度L成正比,而與透過率T成反比。
2 比爾—朗伯定律數(shù)學(xué)表達(dá)式:
A=lg(1/T)=KLc
A為吸光度,T為透過率,是出射光強(qiáng)度(I)比入射光強(qiáng)度(I0),T=I/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(zhǎng)λ有關(guān)。
C為吸光物質(zhì)的濃度,單位為mol/L,L為吸收層厚度,單位為cm。
2 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(diǎn)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(xué)現(xiàn)象發(fā)生;
(5) 適用范圍:吸光度在0.2~0.8之間。
01UV測(cè)試中的應(yīng)用
由朗伯比爾定律可知,吸光度A與樣品濃度C(同樣厚度)是成正比關(guān)系的,因此這就UV儀器分析中基本理論,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行未知樣品濃度的測(cè)定。
標(biāo)準(zhǔn)曲線的橫坐標(biāo)(X)表示可以精確測(cè)量的變量(如標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度),稱為普通變量,縱坐標(biāo)(Y)表示儀器的響應(yīng)值(這里指的是吸光度),稱為隨機(jī)變量。當(dāng)X取值為X1, X2,…… Xn時(shí),儀器測(cè)得的Y值分別為Y1, Y2, …… Yn。將這些測(cè)量點(diǎn)Xi, Yi描繪在坐標(biāo)系中,用直尺繪出一條表示X與Y之間的直線線性關(guān)系,這就是常用的標(biāo)準(zhǔn)曲線法。用作繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),它的含量范圍應(yīng)包括試樣中被測(cè)物質(zhì)的含量,標(biāo)準(zhǔn)曲線不能任意延長(zhǎng)。用作繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪圖紙的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的標(biāo)度以及實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的大小均不能太大或太小,應(yīng)能近似地反映測(cè)量的精度。
02固定波長(zhǎng)法
標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立(UV定量測(cè)試方法的運(yùn)用,以軟件LabSolutions UV-Vis為例)。
圖示:Labsolutions UV-Vis軟件定量法測(cè)試界面
圖示:定量[參數(shù)]窗口
選擇“固定波長(zhǎng)”,指定波長(zhǎng)1的具體波長(zhǎng),右側(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線中“零截距”一般不需要勾選,如果勾選了,標(biāo)準(zhǔn)曲線會(huì)強(qiáng)制過原點(diǎn)(0,0),但實(shí)際測(cè)試中,標(biāo)準(zhǔn)曲線的截距多少還是會(huì)有的,這和標(biāo)準(zhǔn)樣品的空白有較大的關(guān)系。
只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣品只有一個(gè)時(shí),這時(shí)如果還需要進(jìn)行測(cè)試,可以勾選“零截距”,兩點(diǎn)才能形成一條直線。
03雙波長(zhǎng)法
總氮的測(cè)定:硝酸根離子在紫外線波長(zhǎng)220nm有特征性的量大吸收,但是也有其他溶解性有機(jī)物的干擾,而在275nm波長(zhǎng)則基本沒有吸收值。因此,可分別于220和275nm處測(cè)出吸光度。A220及A275按下式求出校正吸光度A:
A= A220—2×A275
校正吸光度A與溶液濃度符合朗伯比爾定律,從而繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線以測(cè)試未知樣品濃度。
圖示:[登錄波長(zhǎng)]窗口
在“登錄波長(zhǎng)”窗口設(shè)置所需要的波長(zhǎng)220、275nm。
圖示:定量[參數(shù)]窗口
在定量參數(shù)窗口就要設(shè)置“雙波長(zhǎng)差”的計(jì)算方法,并在275nm波長(zhǎng)的因子處設(shè)置為2,從而校正吸光度A=AWL220-2×AWL275,其余部分就和單波長(zhǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)曲線設(shè)置類似。后續(xù)測(cè)試時(shí),有個(gè)重要的差異,由于這是雙波長(zhǎng),就需要使用“基線”功能,設(shè)置波長(zhǎng)范圍覆蓋220、275nm,例如200~280nm。否則使用“自動(dòng)調(diào)零”的話,就只是當(dāng)前波長(zhǎng)調(diào)零,而不能同時(shí)使220、275nm吸光度都調(diào)零。
04K因子測(cè)試方法
圖示:定量[參數(shù)]窗口
如果已經(jīng)知道標(biāo)準(zhǔn)曲線的具體公式,可以選擇“指定標(biāo)準(zhǔn)曲線因子(K因子)”法,再指定K0、K1的值,就可以在軟件中生成標(biāo)準(zhǔn)曲線,后續(xù)直接測(cè)試未知樣品的吸光度就能計(jì)算出相應(yīng)的濃度。
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