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吸光度,是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的对数,影响它的因素有溶剂、浓度、温度等。吸光系数与入射光的波长以及光通过的物质有关。只要光的波长被固定下来,则同一种物质吸光系数不变。当一束光通过一个吸光物质(通常为溶液)时,溶质吸收了光能,光的强度减弱。吸光度就是用来衡量光被吸收程度的一个物理量。
朗伯-比尔定律给出了吸光度和透射比的数学表达式
式中:A——物质的吸光度;Φ0——入射辐射(光)通量,W;Φtr——透射辐射(光)通量,W;τ——物质的透射比;ε——物质的摩尔吸收系数,L/(cm·mol);b——光路长度,cm或mm;c——物质的摩尔浓度,mol/L。
A值越大,表示物质对光的吸收越大。根据朗伯-比尔定律,吸光度与吸光物质的摩尔浓度c成正比,以A对c作图,可得到光度分析的校准曲线。在多组分体系中,如果各组分的吸光质点彼此不发生作用,那么吸光度便等于各组分吸光度之和,这一规律称吸光度的加和性。据此可以进行多组分同时测定及某些化学反应平衡常数的测定。在吸光度测定中,为抵消吸收池对入射光的吸收、反射以及溶剂、试剂等对入射光的吸收、散射等因素,可选用双光束分光光度计,并选光学性质相同、厚度相等的吸收池分别盛待测溶液和参比溶液。
笔者在多年的分光光度计检定工作中,听到很多企业检验人员反映,企业用分光光度计来测定物质的吸光度居多,但是,用户在使用过程中发现,同样是经检定合格的一批仪器,在做比对实验过程中却还是发现仪器读数存在偏差,结果导致同一个样品得出两个不同的产品等级。对于这个问题,笔者分析认为,原因可能是两台检定合格的分光光度计透射率都有偏差,一台处于上偏差,另一台处于下偏差,这样导致比对检测结果悬殊。还有另外一个原因,那就是仪器读出的吸光度准确性存在较大的偏差。在分光光度计的使用中,笔者发现吸光度测量值出现有误差的原因大致总结为以下两点:
1.偏离朗伯-比尔定律
待测物质浓度过高、化学反应的影响、光谱带宽度过大、pH值的影响、杂质的影响、光散射的影响。
2.仪器测量值的误差
旧的检定规程有一个透射比和吸光度换挡偏差检定项目,那是针对老款可以手动调节透射比的机械仪器而言的,如今大多实验室已经换上智能数显分光光度计。这样一来,老的分光光度计检定规程就显得滞后。我国最新发布的JJG178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计》检定规程(以下简称“新规程”)代替了与分光光度计相关的4个检定规程。笔者通过学习后发现新规程取消了吸光度的换挡偏差的检定要求。新规程中有一项基线平直度检定,基线平直度是表征分光光度计各个波长上噪声的技术指标,而噪声又是智能数显分光光度计最重要的技术指标之一。噪声决定智能数显分光光度计的分析检测下限或灵敏度,噪声的变化量用吸光度值变化量来表示,这是否能说明可以用基线平直度来表述吸光度准确性的技术指标?笔者认为不能。因为当按新规程要求的项目判定某台分光光度计合格时,却不知道该台仪器的吸光度的准确性是否也是合格。而吸光度的准确性却是实验室检验人员最关心的仪器技术指标。
那么,分光光度计吸光度需不需要检定呢?带着这一疑问,笔者在检定分光光度计的时候做了一个实验,在检定仪器透射比的同时也测量了仪器的吸光度,然后再根据朗伯-比尔定律公式计算对应的吸光度值。结果发现,测量出的吸光度值与计算值有偏差,这就说明,目前市面上的智能数显分光光度计吸光度测定不是简单地用朗伯-比尔定律来计算转换,吸光度是用仪器测量出来的。笔者以1台冶炼企业的UV-1240分光光度计做实验,在440nm、546nm、635nm波长处用中性滤光片检测出的透射比和吸光度及计算出的吸光度如表1所示
<CTSM>表1UV-1240分光光度计的实验结果</CTSM>
从测量结果来看,这是1台透射比性能属于Ⅲ级的可见分光光度计,但是也能明显看到仪器吸光度的测量值和计算值之间存在偏差。按照仪器说明书上的技术要求,利用测量出来的透射比值,根据朗伯-比尔定律计算出吸光度值与测量值之间的允许误差范围为(±0.002A),如果超出了这个范围,就要和仪器生产厂家联系。当然,有些对自己产品级别定位较低的仪器生产厂家,对允许误差范围的定值还要宽些。所以,对于这台UV-1240仪器来说,在635nm处吸光度测量值与计算值之差已经超出仪器自身的允许误差范围,在546nm处的误差也刚好处于临界线上,这就要联系厂家维修了。可是按照新规程的要求,我们检定的这台仪器却是合格的。二者相互矛盾。
从企业的需求来看,用分光光度计的目的是测量物质的吸光度,如果不知道吸光度的准确性,就不能准确地给出判定结果,吸光度测定出现偏差,还会给企业判定产品质量等级带来影响,甚至带来经济损失。检定工作目的是服务企业,而给出的检定证书里没有企业所需要的数据,就不能满足企业最关心的问题。所以,通过实际检测结果和企业检验人员的反映,笔者建议增加分光光度计吸光度准确性检定项目,以便能让企业用户直观地掌握吸光度准确度技术指标,得到最接近真值的检测结果。
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