Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

2.2. Основные закономерности светопоглощения

При прохождении через слой растворенного вещества светового потока с интенсивностью J0 его интенсивность уменьшается до значения J вследствие поглощения в слое, отражения и рассеяния.

Связь между интенсивностями световых потоков J0 и J подчиняется Закону Бугера–Ламберта, согласно которому однородные слои одного и того же вещества одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающей на них световой энергии (при постоянной концентрации растворенного вещества). Математически этот закон выражается уравнением экспоненциальной зависимости:

J = J0е–??, (2.1.)

где е –

основание натуральных логарифмов;

? –

коэффициент поглощения;

? –

толщина поглощающего слоя.

Отношение Т = J/Jо называют пропусканием. Его значения могут изменяться от 0 до 1. Часто эту величину выражают в процентах. Если величина Т отнесена к толщине слоя в 1 см, то ее называют коэффициентом пропускания. Поглощение излучения называют оптической плотностью (А):

А = lg(J/Jо) = –lgТ. (2.2)

Под оптической плотностью понимают абсорбционную плотность или плотность поглощения, обусловленную только поглощением света и не включающую потерю световой энергии вследствие отражения и рассеяния.

Связь между концентрацией поглощающего раствора и его оптической плотностью выражается законом Бера, согласно которому оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества при постоянной толщине слоя:

1.wmf (2.3)

где К1 –

коэффициент пропорциональности;

С –

концентрация растворенного вещества.

Зависимость интенсивности монохроматического светового потока, прошедшего через слой окрашенного раствора, от интенсивности падающего потока света, концентрации окрашенного вещества и толщины слоя раствора определяется обобщенным законом Бугора–Ламберта–Бера, который является основным законом светопоглощения и лежит в основе большинства фотометрических методов анализа:

J = Jo•10–kcl, (2.4)

где k –

коэффициент светопоглощения, зависящий от природы растворенного вещества, температуры, растворителя и длины волны света.

Если концентрация С выражена в молях/дм3, а l – в сантиметрах, то k представляет собой молярный коэффициент светопоглощения и обозначается буквой ??. Уравнение (2.4) будет записано в виде:

265.wmf (2.5)

При соблюдении основного закона светопоглощения оптическая плотность раствора прямо пропорциональна молярному коэффициенту светопоглощения, концентрации поглощающего вещества и толщине слоя раствора:

А = ??сl. (2.6)

При графическом изображении зависимости оптической плотности от концентрации (при постоянном значении L) получается прямая линия, проходящая через начало координат при отсутствии систематических погрешностей.

Уравнения (2.4) и (2.5) выведены для монохроматического света, т.е. для спектрофотометрических методов анализа. В фотоколориметрии измерение интенсивности световых потоков производят не в монохроматическом свете, а в полихроматическом свете, т.е. на довольно широком участке спектра в интервале длины волн 20–60 нм. В этом случае в уравнение (2.6) вместо молярного коэффициента светопоглощения ?? используют значения среднего молярного коэффициента светопоглощения (2.wmf), зависящего от ширины полосы пропускания светофильтра.

При c = 1 г-моль/л и ? = 1 см, молярный коэффициент поглощения ?? = Д, т.е он представляет собой оптическую плотность 1 М раствора, помещенного в кювету с толщиной слоя в 1 см. Величина молярного коэффициента светопоглощения ?? зависит от длины волны проходящего света, температуры раствора и природы растворенного вещества. Молярный коэффициент поглощения отражает индивидуальные свойства окрашенных соединений и являются их определяющей характеристикой. Для разных веществ молярный коэффициент поглощения имеет различную величину. Для слабо окрашенных веществ молярный коэффициент поглощения составляет 400–500, для сильно окрашенных соединений 85000–100000.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074