什麼是比爾-朗伯定律?
比爾-朗伯定律(Beer-Lambert Law)描述了溶液對光的吸收量與吸光物質濃度之間的關係。根據此定律,吸光度(\(A\))與莫耳吸光係數(\(\varepsilon\))、溶液濃度(\(c\))以及光線通過樣品的光徑長度(\(l\))三者成正比。本計算機會依據這三項數值算出吸光度 \(A\),並同時換算出對應的穿透率百分比(%T)。
如何使用本計算機
請輸入莫耳吸光係數 \(\varepsilon\),單位為 M⁻¹·cm⁻¹(這是某物質在特定波長下的特性值);輸入濃度 \(c\),單位為 mol/L;以及光徑長度 \(l\),單位為 cm(標準比色管多為 1 cm)。計算機會將三者相乘得到無單位的吸光度,再以公式 $$\%T = 100 \times 10^{-A}$$ 換算成穿透率百分比。
公式解析
$$A = \varepsilon \cdot c \cdot l$$吸光度之所以沒有單位,是因為 \(\varepsilon\)(L·mol⁻¹·cm⁻¹)、\(c\)(mol·L⁻¹)與 \(l\)(cm)的單位剛好互相抵消。當濃度越高、光徑越長,或化合物本身吸光能力越強時,吸光度都會隨之增加。吸光度與穿透率之間呈對數關係:\(A = -\log_{10}(T)\)。
實例演算
假設某化合物的 \(\varepsilon = 10{,}000\) M⁻¹·cm⁻¹,濃度為 0.0001 mol/L,使用 1 cm 的比色管,則 $$A = 10{,}000 \times 0.0001 \times 1 = 1.0$$穿透率為 \(100 \times 10^{-1} = 10\%\),代表有 10% 的光線能穿過樣品。
常見問題
吸光度與濃度一定呈線性關係嗎?此定律在低濃度至中等濃度範圍內成立。當濃度過高時,由於溶質之間的交互作用以及折射率改變,便會出現偏差。
常見的光徑長度是多少?大多數分光光度計的比色管光徑為 1 cm,這也是為什麼在快速計算時常常會將其省略。
吸光度為 2 代表什麼意思?吸光度為 2 表示只有 1% 的光線能穿透(\(10^{-2} = 0.01\)),意味著樣品吸光能力極強或濃度非常高。