Поглощение света

Способность молекул поглощать свет лежит в основе спектрофотометрии, широко используемой в биологии и медицине для качественного и количественного анализа и для выяснения химической структуры веществ. Поглощение света проявляется в ослаблении светового потока после прохождения через исследуемый объект. Величина называется коэффициентом пропускания, где I₀ и I – интенсивности падающего и прошедшего света. Увеличение концентрации вещества в растворе приводит к снижению пропускания. Для монохроматического света эти закономерности выражаются законом Бугера-Ламберта-Бера:

, (5.5)

где D – оптическая плотность образца, I₀ и I – интенсивности падающего и прошедшего света, с - концентрация вещества (моль/л), ε – молярный коэффициент поглощения (л/(моль·см)), l – длина оптического пути (см). Молярный коэффициент поглощения характеризует величину оптической плотности (D) раствора вещества с концентрацией 1 моль/л в кювете с длиной оптического пути (l) равной 1 см. Связь между коэффициентом пропускания (Т) и оптической плотностью

. (5.6)

В отличие от коэффициента пропускания (Т), оптическая плотность (D) является величиной аддитивной, то есть, оптическая плотность смеси двух растворов, не взаимодействующих между собой, равна сумме оптических плотностей каждого из них.

Зависимости D или ε от длины волны, называются спектрами поглощения.

В ряде случаев для определения способности молекулы или молекулярного агрегата поглощать свет используют не молярный коэффициент поглощения (ε), а поперечное сечение поглощения (σ). Поперечное сечение поглощения – площадка, при попадании в которую происходит поглощение кванта света. Соотношение между поперечным сечением поглощения, измеренным в см ² , и молярным коэффициентом поглощения:

. (5.7)

Пример 5.1. Рассчитать концентрации смеси двух веществ с₁ и с₂ при известном спектре поглощения этой смеси и каждого из поглощающих компонентов.

Решение: Если молярные коэффициенты поглощения веществ A и В на длинах волн λ₁ и λ₂ равны: , и , , а поглощение для тех же двух длин волн смеси равны D _λ1 и D _λ1 , то

Решение этой системы линейных уравнений позволяет найти концентрации веществ с₁ и с₂.