朗伯-比爾定律在生化分析儀中的應(yīng)用

朗伯-比爾定律在生化分析儀中的應(yīng)用摘要：本文介紹了朗伯——比爾定律在近代化學(xué)分析領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用和工作原理，通過列舉大量的試驗設(shè)備所涉及該定律的現(xiàn)狀，得出該定律作為常規(guī)分析是有效且高效的，同時說明其有一定的局限性。關(guān)鍵詞：朗伯——比爾定律；光度計；紅外碳硫儀；局限性一、引言比爾定律最早由皮埃爾·布格和約翰·海因里?！だ什?729年和1760年對物質(zhì)對光的吸收關(guān)系進行了闡明，在1852年由奧古斯特·比爾對該定律進行了完善，兩者結(jié)合后就得到有關(guān)光吸收的基本定律——“比爾—朗伯定律”。時至今日，分析設(shè)備逐漸集成化、精密化，但一些分析儀器的最終原理仍離不開比爾—朗伯定律。二、比爾定律的表達式簡單地說，比爾定律就是當(dāng)一單色光通過有色溶液時，溶液的吸光度與其濃度成正比。它可用以下數(shù)學(xué)公式描述：A=lg■=K2bC（2-1）式中，b為光程；C為溶液的濃度；K2為比例常數(shù)，一般將K2稱為吸光系數(shù)，單位為1/（g·cm）。式（2-1）中，若將濃度C以摩爾（mol）濃度表示，光程b以厘米（cm）表示，則吸光系數(shù)K2稱為摩爾吸光系數(shù)，一般用ε表示，其單位為1/（mol·cm）。此時，式（2-1）可改寫為：A=lg■=εbC（2-2）其中，ε是有色溶液在濃度C為1mol/L，光程b為1cm時的吸光度，它表征各種有色物質(zhì)在一定波長下的特征常數(shù)，它可以衡量顯色反應(yīng)的靈敏度。ε值越大，表示該有色物質(zhì)對此波長光的吸收能力越強，顯色反應(yīng)越靈敏。一般ε的變化范圍是10～105，其中ε>104為強度大的吸收，ε<103為強度小的吸收。綜上所述，比爾定律可以描述為：當(dāng)一束平行的單色光通過某一均勻的有色溶液時，溶液的吸光度與溶液的濃度和光程的乘積成正比，這就是比爾定律的真正物理意義。它是光度分析中定量分析的最基礎(chǔ)、最根本的依據(jù)。這也是紫外可見分光光度計的基本原理。三、比爾定律的應(yīng)用近代化學(xué)分析中，幾乎所有的光學(xué)分析儀器的原理都離不開比爾定律。1.分光光度計，它是現(xiàn)代分子生物實驗室的常規(guī)儀器，常用于核酸，蛋白定量以及細菌生長濃度的定量；它是化學(xué)室里濕法定量分析使用率最高的常用儀器，對測定如P、Si、Mn等單一元素既簡單又有效。光度計是在特定波長測定被測物質(zhì)對光的吸收度，波長范圍分為紫外光區(qū)（200～400nm）、可見光區(qū)（400～760nm）和紅外光區(qū)（2.5～25μm），相應(yīng)的光度計可分為紫外分光光度計、可見光分光光度計（或比色計）、紅外分光光度計或原子吸收分光光度計。而這些光度計的原理就是比爾定律。2.紅外碳硫儀，它是冶金行業(yè)特別是轉(zhuǎn)爐快速分析碳硫的一種常用設(shè)備，另外在對鐵礦石、焦炭、煤、石灰和各種鋼中的碳硫測定中最常用的一種儀器。紅外碳硫儀通過燃燒法分析樣品中的碳、硫的百分含量，樣品在富氧狀態(tài)下經(jīng)過燃燒生成CO2、SO2，進入吸收池，借助CO2和SO2吸收特定波長的紅外光能量的原理，將CO2、SO2的吸收池濃度變化轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)計算機分析得出碳和硫的百分含量。這個紅外光區(qū)的吸收動作的原理就是比爾定律。雖然比爾定律在特定條件下是可靠的，而這個可靠至少需要三個保證：第一，采用的是單身光；第二，入射光是平行光；第三，被測物質(zhì)與介質(zhì)直接相互不干擾。此外，樣品的處理、系統(tǒng)的誤差及操作誤差等，都對比爾定律的可靠性提出了挑戰(zhàn)。四、比爾定律的局限性任何定律在日常應(yīng)用中都會有局限性，比爾定律也是如此，它是一個有局限性的定律。比爾定律所定義的物質(zhì)對光的吸收和物質(zhì)的濃度呈線性關(guān)系。這個在低含量時既稀溶液時才可成立。當(dāng)溶液濃度很高時，各物質(zhì)間的電荷將會影響特定光波的吸收能力，對吸光度和濃度之間的線性關(guān)系發(fā)生偏離，濃度越高偏離越大。另外，溶液的折射率也會影響其線性關(guān)系，溶液的折射率是隨著溶液的濃度改變而改變的，因此，比爾定律在低濃度時是正確的，只有在高濃度時才受到制約。五、總結(jié)雖然比爾定律在實際應(yīng)用