基本原理
当一束单色光通过均匀的溶液时，光的强度会因溶质的吸收而减弱。比尔-朗伯定律阐述了这种衰减的定量关系。简单来说，物质吸收光的量与物质的浓度和光通过物质的路径长度成正比。这是定量分析中常用的一个基本原理。
数学表达
比尔-朗伯定律的数学表达式为：
A = εbc
其中：
- A 代表吸光度 (Absorbance)，无量纲。
- ε 代表摩尔吸收系数 (molar absorptivity)，单位是L⋅mol⁻¹⋅cm⁻¹。它描述了特定物质在特定波长下吸收光的效率。
- b 代表光束通过物质的路径长度 (path length)，通常以厘米(cm)为单位。
- c 代表分析物的浓度 (concentration)，通常以摩尔每升 (mol/L) 为单位。
应用
比尔-朗伯定律广泛应用于各种分析化学技术中，例如：
- 分光光度法： 在分光光度法中，通过测量样品对特定波长光的吸光度来确定样品的浓度。这对于定量测定各种物质（包括蛋白质、核酸、药物等）非常有用。
- 环境监测： 用于监测空气和水中的污染物浓度。
- 医学诊断： 用于测量血液和其他体液中的物质浓度，例如葡萄糖、胆固醇等，辅助诊断疾病。
- 食品科学： 用于分析食品中的成分，例如色素、防腐剂等。
局限性
虽然比尔-朗伯定律在许多情况下都适用，但它也存在一些局限性：
- 高浓度： 在高浓度下，分子间的相互作用可能会导致吸光度不再与浓度线性相关。
- 多组分： 当溶液中存在多种吸收物质时，吸光度是所有物质吸光度的总和，使得定量分析变得复杂。
- 光束的非单色性： 真正的单色光是不存在的，入射光的非单色性可能导致误差。
- 化学反应： 如果分析物在溶液中发生化学反应，例如解离或缔合，比尔-朗伯定律可能不再适用。
总结
比尔-朗伯定律是化学分析中的一个基本定律，它提供了一种通过测量光的吸收来定量测定物质浓度的方法。它在化学、生物学、医学、环境科学等许多领域都有广泛的应用，但需要注意其适用范围和局限性。