朗伯比尔定律在硫酸铜溶液浓度中的应用

摘 要：本实验利用光纤光谱仪得到硫酸铜溶液的特征吸收峰并记录不同浓度下对应的光强数据，用MATLAB计算得到各自的吸光度，并将其与浓度进行拟合处理，利用拟合的函数表达式对未知的硫酸铜溶液进行了浓度预测，取得了较为理想的结果，进一步验证了朗伯比尔定律的实用性。

关键词：朗伯比尔定律；MATLAB数据处理；硫酸铜溶液

根据测量原理，仪器分析方法主要分为光学、电化学、色谱法三大类。在光学分析法中，早在1760年皮埃尔·布格（Pierre Bouguer）和约翰·海因里希·朗伯（Johann Henircih Lamber）就阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系。到了1852年，德国物理学家和数学家奥古斯特·比尔（August Beer）又提出了光的吸收程度與吸光物质的浓度也具有类似关系，后人将两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律，叫做朗伯一比尔定律。

朗伯-比尔定律，又称光吸收定律，当一束平行单色光照射样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系。这里的“单色光”定义和前边不同，是指由具有相同能量的光子组成的单波长的光。

实验部分

一、 材料准备

分别称取无水硫酸铜（分析纯）固体0.06g、0.10g、0.21g、0.30g、0.55g、0.77g、0.85g，加蒸馏水溶解并经过容量瓶（25mL，25℃）定容，配成4.00mg/mL、6.67mg/mL、14.00mg/mL、20.00mg/mL、36.70mg/mL、51.30mg/mL、57.00mg/mL的标准溶液，分别滴加于7个洁净的玻璃比色皿中（型号：5mm）。光纤光谱仪（海洋光学USB2000可见光及近红外波段），一间暗室，卤钨灯光源。

首先用光纤光谱仪选出硫酸铜溶液的特征吸收峰（573.24nm，与理论数据并无太大的差距），同时记录在特征吸收峰下不同浓度的光强数据，进而通过计算得到各自的透过率、吸光度（见表1）

其中T=1D，A=lg1T，计算得到表1中4、5两列的数据。利用

MATLAB中的CFTOOL工具箱对C（g/mL）关于A进行数据拟合，如下图所示：

得到函数表达式为c=1.173a-0.02451，R2=0.9733（其中c、a分别为C、A的测量值值），取待测溶液并测得光强为45851.45 cd，计算得吸光度A为0.0736，带入上述方程解得C为0.0618mg/mL，与待测溶液的实际浓度0.059mg/mL相比，有4.74%相对误差，在本次实验中是较为理想的结果。

二、 结果与讨论

本实验结合光纤光谱仪和MATLAB、朗伯比尔定律进行了硫酸铜溶液的浓度预测，取得了较为理想的实验结果，但实验过程中还存在着光源不稳定、数据量不充足等问题，仍需改进。

参考文献：

[1]彭崇慧等.定量化学分析简明教程（第2版）[M].北京：北京大学出版社，1997.

[2]殷海青.光度分析中工作曲线偏离朗伯比尔定律的原因[J].青海：青海师专学报，2004（05）.

[3]董慧茹.仪器分析[M].北京：化学工业出版社，2000.

作者简介：朱达，江苏省南京市，南京林业大学（理学院）。