主题：【原创】比尔定律偏离的研究

郎伯-比尔定律偏离的讨论
比尔定律偏离的研究
周玉虎
(北京奶牛中心乳品质量监督检验站 100085）
关于这一问题的讨论也比较多,借这次整理的机会,和大家一起讨论讨论.
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。属于物理原因的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。
1 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,尽可能的要单色光靠近.就我个人而言,单色光不纯引起的误差是非常小的,请看下面例子:
这是我的一个研究项目--纳他霉素,我以它的谱图为例进行说明.
最大吸收波长为303nm,如果存在单色光谱带宽度为±1nm,那么302nm的吸光度为0.122,304 nm的吸光度为0.124,其相对相差分别为3.23%和1.60%,个人认为误差是非常大的,这同时也解释了为什么要选择最大吸收波长做为测定波长的原因.

图1 纳他霉素标准溶液光谱图
2溶液本身性质引起比尔定律的偏离
2.1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,带测溶液的浓度应该控制在0.01mol/L以下.
还有人认为:因为当被测物质在溶液中浓度较大时,量子光学认为:吸光粒子的相互作用加强,吸光能力下降; 溶液的折光指数（n）随溶液的浓度改变而变化，并对吸光度有影响。当溶液浓度低于0.01mol／L时，n基本上是一常数，这也说明朗伯-比尔定律只有在低浓度中应用才是正确的。
2.1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.
2.2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.
2.3溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化。
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。