Зависимость оптической плотности от длины волны А (или частоты у )

Качественный анализ основан на исследовании спектров поглощения . Форма этого спектра полностью определяется

зависимостью коэффициента поглощения s от длины волны Я (С и t - постоянные, не зависящие от Я величины):

Спектр ?х отражает способность молекул поглощать свет различной длины волны, которая определяется фундаментальными и характерными свойствами молекулы, структурой её электронных уровней и вероятностью переходов электрона с основного на возбужденные уровни. Переходы оказываются возможными, если величина кванта совпадает с разностью энергии соответствующей пары уровней:

Измерив Лпогл, можно определить величину кванта h v и, следовательно, энергетическое расстояние между основным и возбужденным уровнями:

(величина энергии измеряется в электрон-вольтах, а длина волны в нанометрах: 1 нм = 1(Г9м). Таким образом, положение максимумов на шкале длин волн или частот в обратных сантиметрах

определяется положением электронных уровней молекулы (разность энергий между ними). Интенсивность полос (высота максимумов) отражает вероятность переходов, которая определяется величиной дипольного момента перехода.

В целом форма спектра поглощения определяется расположением электронных возбужденных уровней (основные максимумы), их соотношением, а также соотношением интенсивностей многих колебательных подуровней, обусловливающих структуру спектра. Сопоставление измеренного спектра поглощения с известным из литературы спектром может служить основой для опознания (идентификации) вещества. Следует только иметь в виду, что сравнение должно производиться в идентичных условиях (тот же самый растворитель, температура).

Оптическая плотность обладает свойством аддитивности. Плотности двух объектов, расположенных один за другим (по ходу луча), складываются (см. рис. 1.1.11): Аддитивность оптической плотности последовательно расположенных объектов

Рис. 1.1.11. Аддитивность оптической плотности последовательно расположенных объектов

Аддитивность оптической плотности смеси веществ

Рис. 1.1.12. Аддитивность оптической плотности смеси веществ

Оптические плотности двух или более веществ, помещенных в одну кювету, также складываются: ,

(рис. 12). Отсюда ясно, что при измерении спектра раствора оптическая плотность определяется суммой плотностей стенок кюветы, растворителя и вещества. Следовательно, необходимо либо выбирать кюветы и растворитель прозрачные (не поглощающие) в данной области, либо вычитать их поглощение (см. ниже).

В соответствии со свойством аддитивности спектры поглощения двух веществ, находящихся в одном объекте (кювете), складываются в каждой точке (при каждой длине волны). Отсюда по измерениям поглощения при двух длинах волн можно составить уравнение для определения концентрации двух веществ Cj и С2'.

где: - коэффициент поглощения первого вещества при ;

- коэффициент поглощения второго вещества при Я,;

- коэффициент поглощения первого вещества при Я2;

- коэффициент поглощения второго вещества при Я2.

Схема измерения оптической плотности основана на измерении фотоумножителем логарифма отношения интенсивности двух Лучей - исходного луча, прошедшего через кювету / и прошедшего через воздух /0. Однако чаще сравнивают интенсивность луча, прошедшего через кювету с исследуемым раствором (растворитель + вещество) и луча /, прошедшего через аналогичную кювету с растворителем.

Оптическая плотность, измеренная при такой схеме, представляет собой разность оптических плотностей кюветы с раствором и кюветы с растворителем, и, следовательно, оптическая плотность данного вещества:

На этом способе измерения основан метод дифференциальной спектроскопии. Если берутся две кюветы с одинаковым объектом (например, суспензия митохондрий в определенной среде), то изменение концентрации вещества (или его состояния) в одной из кювет может быть с высокой чувствительностью зарегистрировано по изменению оптической плотности AD = Dx - D2 .

По дифференциальному спектру поглощения AD = /(Я) можно попытаться идентифицировать участников реакции (вещества), концентрация которых уменьшается (отрицательный знак AD) или возрастает (положительный знак AD) в ходе реакции: AD = АС ?(?•?).

Если одно вещество превращается в другое , то форма

дифференциального спектра определяется разностью спектров этих веществ:

Измеряя изменение во времени, можно проследить кинетику реакции:

Причиной изменений оптической плотности при неизменной концентрации вещества (АС) = 0 может служить изменение коэффициента поглощения ДD = Ае - С •(, - например, при варьировании pH или полярности растворителя, разности электрических потенциалов (электрохромный эффект), температуры, изменении конформации макромолекулы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >