朗伯-比爾定律在生化分析儀中的應(yīng)用_第1頁
朗伯-比爾定律在生化分析儀中的應(yīng)用_第2頁
朗伯-比爾定律在生化分析儀中的應(yīng)用_第3頁
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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(yàn)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(jì);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·海因里希·朗伯在1729年和1760年對物質(zhì)對光的吸收關(guān)系進(jìn)行了闡明,在1852年由奧古斯特·比爾對該定律進(jìn)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(dá)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(qiáng),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(qiáng)度大的吸收,ε<103為強(qiáng)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(jì)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(jì),它是現(xiàn)代分子生物實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)儀器,常用于核酸,蛋白定量以及細(xì)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(jì)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(jì)可分為紫外分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)(或比色計(jì))、紅外分光光度計(jì)或原子吸收分光光度計(jì)。而這些光度計(jì)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(jìn)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(jì)算機(jī)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(shí)際應(yīng)用

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