Beer-Lambert 浓度计算器
将比尔-朗伯定律改写为 c = A / (消光系数 x l),由吸光度和光程求解浓度。教育参考,不构成医疗建议。
序列分析
计算器输入项
这是一个数学与实验室参考工具。它不进行诊断、治疗或剂量推荐,也不构成医疗建议。
比尔-朗伯浓度计算器是反方向的那一个。给定测得的吸光度、消光系数和光程,它返回样品的摩尔浓度。
实验室从一次紫外读数报出的每一个浓度数字,背后都是这套计算;而要核查一份不是你自己配的溶液的浓度,用的也是它。
它与正向那个计算器是同一条定律,只是改写过,所以它携带的假定完全相同,对消光系数质量的那份敏感也完全相同。
为什么答案的好坏不超过系数的好坏
把定律解出浓度,就是把消光系数放到分母上,所以它里面的误差会一比一地、方向相反地穿过去。一个高了 10 百分点的系数,给出的浓度大约低 9 百分点,因为除以 1.1 而不是除以 1.0,返回的是预期值的 0.909。算术里没有任何东西会提醒你。输出是一个带着好几位小数的干净数字,而误差的大小又小到在你不去找它时容易被当成取整差别。
由于这个加和系数忽略了一条序列中的大部分,两个相当不同的多肽可以共享同一个系数,因而共享同一个系统性误差。这件事有两面。它意味着一条计算系数恰好接近真相的多肽,即使几乎没有任何东西被建模,也能给出可信的浓度;它也意味着一条带埋藏芳香残基或未被计入二硫键的多肽,给出的浓度会系统性地偏在一个你事先就能推理出来的方向上,而不是不可预测地散布。芳香计数相差一个残基,在本页造成的影响大于计算中其他任何一项,所以这个计数值得在数字被拿去做任何事之前核对一遍。
这种排列还无法察觉被测的是错误的物种。定律描述的是光穿过一份均一溶液的传输,所以来自已经聚集的样品的读数,或者来自含有其他在同一波长吸收之物的样品的读数,都会被换算成一个被标成多肽浓度的数字。算术是对的,标签是错的,这就是为什么来自 比尔-朗伯吸光度计算器 的一个预测是一次真正有用的交叉核对,而不是同义反复。这次改写里没有任何东西能把多肽浓度和悬浮液浓度区分开,因为两者都会产生读数,两者都在某处附着一个系数。
小吸光度上的误差究竟去了哪里
实践中最要紧的误差在吸光度本身,因为吸光度是从一台绝对准确度大致固定的仪器上读出来的对数量。浓度上的相对误差等于吸光度上的相对误差,所以一个绝对准确度为 0.005 的仪器读出的 0.055 带着大约 9 百分点的不确定度,而同一准确度读出的 0.005 带着大约 100 百分点。同一台仪器、同一个系数、同一个光程,答案的质量却完全不同。系数还会把它自己那份相对误差加在上面,所以如果系数有 10 百分点的不确定度、读数有 10 百分点的不确定度,而且两者互相独立,那么浓度更接近偏出 20 百分点而不是 10 百分点。
它的原因值得理解,因为这会改变你对此采取什么做法。仪器在低读数处并不是差了 9 百分点;它按绝对吸光度衡量同样精确,而把一个小数除以那个绝对不确定度,就得到一个很大的相对不确定度。所以更仔细地重复测量并不是补救办法。提高吸光度才是,有三条路:更长的光程、更高的浓度,或者换一个样品吸收更强的波长。前两条是免费的,因为两者都是在样品到达仪器之前作出的决定,而不是事后施加的修正。
因此,在台式仪器上读一个大约 0.1 以下的吸光度,很少是值得的,无论算术给出什么。有用的习惯是先预测读数,瞄准 0.2 到 1.0 之间的某处,那里的相对误差最小,而检测器仍有足够的信号可用。 取整与精度指南 讲的是这样一个小小的实测量一旦拿到手应当怎样写下来。在测量之前先预测,是整个流程中唯一一个坏选择的代价尚未付出的时刻,而它只需要几秒钟。
读数是对着什么做空白,决定了答案
仪器报出的是两个光强水平之差,而什么算作零,完全取决于这次读数被参考到什么。一份用同样的溶剂和缓冲液、但不含多肽配成的空白,测的是比色皿里其他一切所贡献的吸光度。把它减掉,剩下的才属于多肽。没有减掉,整片背景就被记到样品账上,这就是为什么在有吸收的缓冲液里由未做空白的读数导出的浓度,会以一个很大而且完全系统性的幅度偏高。 比尔-朗伯定律指南 讲的是通常怎么安排这件事。
这就是多肽紫外工作常常在稀酸而不是常规缓冲液里进行的那条根本原因。低 pH 从一开始就阻止许多常见缓冲组分在 280 纳米处吸收,所以空白很小、容易做对,而不是很大、只能抱着希望去减掉。它同时还降低了多肽本身在缓冲液中改变状态的可能,而那种改变会让系数和空白一起失效。两种做法都不是免费的,而两者都是为了测量质量,而不是为了样品本身。
在信任这个数字之前值得做的检查
在把一个导出的浓度用到任何地方之前,有两项检查值得做。第一,确认吸光度处在一个读数还说得出来的范围内,实践上就是高于大约 0.1 而低于大约 1.0。第二,用 平均分子量计算器 给出的多肽摩尔质量,把结果换算成质量浓度,看它是不是一个你认得的数。两者之间的巨大差距几乎总是单位错误而不是化学问题,而两种浓度单位之间的关系在 质量浓度与摩尔浓度对照指南 里有说明。如果系数来自 消光系数计算器 ,顺手就把它和芳香残基的个数对一下。
第三项检查是稀释。读一份样品,再读它的一个已知稀释液,两个浓度应当处于稀释倍数之比,而 连续稀释计算器 把这件事怎么干净地搭出来讲清楚了。当两个结果不满足那个比值时,说明关系在你刚刚覆盖的那个范围内不是线性的,这直接指向聚集或杂散光,而不是算术。而如果一开始涉及的系数就非常小,那么这些检查没有一个能救回结果,因为把一次测量除以一个接近零的东西,根本就不是一次测量。
本计算器的工作原理
把比尔-朗伯定律改写一遍,浓度就被单独隔离出来。消光系数被除到一边,所以答案与它成反比;这意味着一个偏了 10 百分点的系数会给出一个朝相反方向偏了大约 10 百分点的浓度。
测量本身是薄弱的一环。吸光度是一个对数量,读自一台精度有限的仪器,而在吸光度低时,那个绝对误差会变成很大的相对误差。
公式
-
c = A / (e x l)
- A
- 测得的吸光度
- e
- 以 M^-1 cm^-1 计的消光系数
- l
- 以厘米计的光程
完整算例
由吸光度 0.055 求浓度
仅为算例。所选数字是为了便于核对运算过程,并不代表剂量、方案或任何建议。
已知
- 吸光度
- 0.055
- 消光系数
- 5500 M^-1 cm^-1
- 光程
- 1 cm
- 把系数乘以光程
- 代入
- 5500 x 1
- 结果
- 5500
- 用吸光度除以它
- 代入
- 0.055 / 5500
- 结果
- 1.0e-5 M
这说明了什么
相当于百分之一微摩尔,也就是 10 uM。用同样这三个数字在正向和反向两个计算器之间走一趟往返,应当回到你开始时的那个值,而这一趟往返是对两者都最便宜的一次检验。
理解各项输入
- 吸光度 (A)
- 分光光度计上的读数,无量纲。
- 注意: 如果缓冲液在 280 nm 处吸收,要减去缓冲液空白。多肽工作通常在酸性条件下进行,正是为了避开这个问题。
- 消光系数 (M-1 cm-1)
- 280 nm 处的摩尔系数。如果它未知或接近零,得到的浓度毫无意义,因为答案与它成反比。
- 光程长度 (cm)
- 以厘米计的比色皿光程。这一项弄错会直接按比例缩放答案,因为同一个读数下,2 cm 光程给出的浓度是 1 cm 光程的一半。
理解各项输出
- 浓度 (M)
- 以 mol/L 计的摩尔浓度。
单位说明
- A
- 吸光度,无量纲。是那个对数读数,而不是透射百分比。
- Path length
- 以厘米计。标准比色皿是 1 cm;微体积读数器常常使用 0.5 到 2 cm 的光程增强器。
常见错误
- 使用一条既没有色氨酸也没有酪氨酸的多肽。系数趋近于零,除以它会极大放大噪声,产出的是一个笃定却毫无意义的数字。
- 把透射率当成百分数填进去,而不是吸光度。一台显示 50% 透射率的仪器读出的是 0.301 的吸光度,不是 50。
- 忘记光程,或者在比色皿里装着光程增强器时仍然假定 1 cm。
重要局限
- 它的好坏不超过消光系数,而且答案与该系数成反比。
- 假定只有单一吸收物种。混合或聚集的样品会读成一个平均值。
- 它携带吸光度读数的全部误差,而在低数值处那是一个很大的相对误差。
常见问题
What does the Beer-Lambert concentration calculator compute?
It solves the Beer-Lambert law for concentration given a measured absorbance, an extinction coefficient, and a path length: c = A / (e x l).
How do I use the Beer-Lambert concentration calculator?
Enter the measured absorbance, a plain number from your spectrophotometer reading, the extinction coefficient in M^-1 cm^-1, and the path length in cm.
When is the Beer-Lambert concentration calculator the one to use?
Use it after you have measured a UV absorbance reading and want to back-calculate the actual molar concentration of your sample.
What units does the Beer-Lambert concentration calculator return?
The concentration result is in mol/L (M), reported with high precision, 8 decimal places, since peptide solutions often sit in the micromolar range.
Can absorbance be zero on the Beer-Lambert concentration calculator?
Yes, an absorbance of exactly zero is accepted and returns a concentration of zero; only a negative absorbance is rejected, since absorbance readings should not be negative.
What if my extinction coefficient is from a different calculator on this site?
Either works; feed in whichever extinction coefficient value you trust for your peptide, whether it is the estimate from this site's extinction coefficient calculator or a measured or literature value.
How is the Beer-Lambert concentration calculator different from the Beer-Lambert path length calculator?
This one solves the same equation for concentration; the path length calculator instead solves it for path length, holding concentration as a known input.
Is the Beer-Lambert concentration calculator free?
Yes. The beer lambert concentration calculator runs entirely in your browser with no data sent to a server.