分子光谱学

比尔–朗伯定律

/ BEER-LAM-bert /

想象你俯视一座游泳池。带色的水越往深处看颜色越浓,一杯浓果汁也比一杯稀果汁看起来更暗。这里藏着两个简单的直觉:光穿过的吸光物质越多,以及每一厘米里挤着的吸光分子越密,被吞掉的光就越多。比尔–朗伯定律把这两个直觉变成了一条干净的规则,用来描述一份溶液让多少光透过。

该定律指出,吸光度——衡量样品挡住多少光的量——与两件事成正比:吸光物质的浓度,以及光在样品中走过的路径长度。那个比例因子叫摩尔吸光系数,对给定物质在给定波长下是一个常数,它刻画了该物质抓取那种颜色光的本领有多强。把浓度加倍,或把路径加倍,吸光度就加倍。

正是这条直线关系,使紫外–可见光谱成为测量浓度的主力工具:读出吸光度,除去已知的路径长度和吸光系数,就得到含量。诚实的提醒是:该定律只在溶液稀薄且性质规矩时成立;浓度一高,吸光分子之间开始相互干扰,那条工整的正比关系就会偏离直线。

实验室用1厘米的比色皿测量一份蓝色的硫酸铜溶液,得到吸光度0.40。把它稀释到一半浓度,吸光度变为0.20——正好减半,与定律的预言一致。通过与已知浓度的溶液比较,化学家就能从一条校准直线上直接读出未知样品的浓度。

吸光度随浓度和路径长度同步上升。

该定律针对的是吸光度,而非透射率:吸光度与浓度成正比,而透射的光的比例则按指数衰减。把透射率对浓度作图得到的是一条曲线,而非直线,这常常成为混淆的来源。

又称
Beer's lawBeer–Lambert–Bouguer law比尔定律比爾定律