коэффициент экстинкции в чем измеряется

(1) — закон Бугера-Ламберта-Бэра (C – молярная концентрация, l – длина оптического пути, ε – молярный коэффициент поглощения, или молярный коэффициент экстинкции).

Если в образце присутствуют несколько компонентов, поглощающих в данной области, то оптическая плотность на данной длине волны определяется суммарным поглощением всех компонентов. Это создаёт некоторые трудности для идентификации спектров поглощения. Кроме того, появляются ограничение на использование растворителей. Его концентрация обычно в несколько тысяч раз превосходит концентрацию определяемого вещества, значит, если растворитель поглощает в данной области, то поглощение определяемого компонента может оказаться незаметным на фоне поглощения растворителя. Таким образом, к растворителю предъявляется требование полной прозрачности в данной спектральной области, т.е. .

Молярный коэффициент экстинкции зависит от многих факторов. Их влияние может приводить к отклонениям от закона Бугера-Ламберта-Бэра.

Во-первых, зависит от интенсивности падающего излучения. С ростом интенсивности происходит изменение заселённости основного состояния, что приводит к уменьшению коэффициента экстинкции. Как правило, столь мощные источники излучения в спектроскопии не используются.

Во-вторых, значение сильно зависит от внешних параметров – температуры, давления и т.п. Рост температуры способствует уширению полосы поглощения за счёт увеличения заселённости колебательных уровней, отвечающих основному электронному состоянию.

В-третьих, величина молярного коэффициента поглощения определяется растворителем и составом раствора (в том числе и его ионной силой), так как электрохимическое взаимодействие с компонентами раствора или растворителем приводит к изменению вида спектра поглощения (смещение полосы поглощения, изменение интенсивности поглощения, появление или исчезновение полос поглощения). Поэтому иногда даже в очень разбавленных растворах наблюдается непостоянство молярного коэффициента экстинкции.

Наконец, величина зависит от инструментального оформления опыта. Эксперимент может давать абсолютное значение оптической плотности или же величину, измеренную относительно некоторого стандарта, в качестве которого может быть выбран, к примеру, чистый растворитель. Ясно, что в последнем случае измерения оказываются точнее, так как аннулируется влияние систематических ошибок измерения (например, учитывается ошибка, связанная с рассеянием излучения на частицах раствора). Тем не менее, остаются ошибки, связанные со схемой измерения: нарушение пропорциональности между интенсивностью падающего излучения и регистрируемым сигналом, частичное расхождение пучка света, некоторый диапазон длин волн, приводящий к отклонению от монохроматичности и т.д.

В связи с этим принято для каждого вещества проверять выполнимость закона Бугера-Ламберта-Бэра на опыте.

АНАЛИЗ СПЕКТРОВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ

Анализ спектров смесей, как уже было сказано, представляет собой непростую задачу. Рассмотрим простейший пример. Пусть в растворе есть только 2 компонента – А и В. Растворитель выберем полностью прозрачным в данной области спектра. Кроме того, пусть частицы А и В различно поглощают в исследуемой области и способны к взаимопревращениям. Их концентрации связаны соотношением . По спектру поглощения можно определить значения этих концентраций.

Возможны 2 ситуации: вещества имеют сильно отличающиеся спектры или вещества имеют сходные спектры.

В первом случае рабочую длину волны выбирают так, чтобы одно вещество не имело поглощения на данной длине волны, а другое поглощалось бы максимально. По известному значению суммарной концентрации и оптической плотности легко определить концентрации А и В.

В противном случае, в качестве рабочей длины волны выбирают значение, при котором отличие молярных коэффициентов экстинкции максимально. (2). При некоторой длине волны молярные коэффициенты экстинкции обеих форм оказываются равны. Оптическая плотность при этой длине волны определяется только суммарной концентрацией частиц А и В и не зависит от их соотношения. Спектральные кривые растворов пересекаются в одной точке, называемой изобестической.

Точность анализа смеси может быть охарактеризована величиной . При заданной длине оптического пути (толщины кюветы с исследуемым веществом), чувствительность достигает максимума в точке, где разность молярных коэффициентов экстинкции максимальна.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ДИССОЦИАЦИИ СЛАБОЙ КИСЛОТЫ

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Коэффициент экстинкции

Содержание

Десятичный показатель ослабления

В дифференциальной форме его можно записать так:

Натуральный показатель ослабления

Его вид в дифференциальной форме таков:

Уравнения с участием натурального показателя ослабления имеют более компактный вид, чем в случае использования десятичного показателя поглощения, и не содержат имеющего искусственное происхождение множителя ln(10). Поэтому в научных исследованиях фундаментального характера чаще предпочитают использовать натуральный показатель ослабления.

Единицы измерения

В рамках Международной системы единиц (СИ) выбор единиц измерения определяется соображениями удобства и сложившимися традициями. Наиболее широко используются обратные сантиметры (см −1 ) и обратные метры (м −1 ).

После создания оптических материалов с экстремально низким потерями и последовавшего вслед за этим развитием волоконной оптики в качестве единицы измерения показателя ослабления стали использовать дБ/км (dB/km). В этом случае расчет значений показателя ослабления производится по формуле:

Об особенностях терминологии

Наличие близких по звучанию терминов приводит к широко распространенным неточностям и ошибкам в их употреблении и возникающим вследствие этого недоразумениям. Наиболее часто происходит смешение понятий в таких парах различных по смыслу терминов:

Ситуация усугубляется различиями в терминологии, используемой в русско- и англоязычной литературе. В частности, недоразумения происходят из-за того, что в русском языке эквивалентом для «Attenuation coefficient» является не созвучный ему «Коэффициент ослабления», а «Показатель ослабления». Аналогично, эквивалентом английского «Absorption coefficient» является не Коэффициент поглощения, а термин «Показатель поглощения».

Источник

Коэффициент экстинкции

Смотреть что такое «Коэффициент экстинкции» в других словарях:

коэффициент экстинкции — ekstinkcijos koeficientas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. extinction coefficient vok. Extinktionskoeffizient, m rus. коэффициент экстинкции, m pranc. coefficient d’extinction, m … Fizikos terminų žodynas

коэффициент экстинкции среды — коэффициент ослабления; отрасл. коэффициент экстинкции среды Дола падающего в данном направлении излучения, поглощенная и рассеянная элементарным слоем среды, деленная на толщину этого слоя … Политехнический терминологический толковый словарь

коэффициент ослабления — коэффициент ослабления; отрасл. коэффициент экстинкции среды Дола падающего в данном направлении излучения, поглощенная и рассеянная элементарным слоем среды, деленная на толщину этого слоя. линейный коэффициент ослабления излучения ; коэффициент … Политехнический терминологический толковый словарь

Extinction coefficient — Коэффициент экстинкции … Краткий толковый словарь по полиграфии

экстинкция света — (от лат. exstincio гашение), ослабление света при распространении в среде за счёт процессов поглощения и рассеяния. Мерой экстинкции света служит коэффициент экстинкции света k = 4πnκλ, где n показатель преломления, λ длина волны, κ … … Энциклопедический словарь

Количественный анализ нуклеиновых кислот — Количественный анализ нуклеиновых кислот определение концентрации ДНК или РНК в смеси или чистом препарате. Реакции с участием нуклеиновых кислот часто требуют точных сведений о количестве и чистоте препарата. Для определения концентрации… … Википедия

Список обозначений в физике — Необходимо проверить качество перевода и привести статью в соответствие со стилистическими правилами Википедии. Вы можете помочь … Википедия

ЭКСТИНКЦИЯ СВЕТА — (от лат. exstinctio гашение) ослабление света при распространении в среде за счет процессов поглощения и рассеяния. Мерой экстинкции света служит коэффициент экстинкции света k =4pnml, где n показатель преломления, l длина волны, m показатель… … Большой Энциклопедический словарь

ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ — наука о методах определения химического состава веществ. Химический анализ буквально пронизывает всю нашу жизнь. Его методами проводят скрупулезную проверку лекарственных препаратов. В сельском хозяйстве с его помощью определяют кислотность почв… … Энциклопедия Кольера

Дансил хлорид — Общие … Википедия

Источник

Оптическая плотность (экстинкция)

По мере увеличения размеров частиц интенсивность рассеянного света перестает возрастать в зависимости от объема V частиц [см. формулу (8.2)], и рассеяние становится неравномерным.

Рассеяние света, схема которого приведена на рис. 8.1, б, отличается от рэлеевского и имеет место тогда, когда размеры частиц лежат в диапозоне

Особенности воздействия света на частицы относительно больших размеров обусловлены интерференцией отраженных и преломленных лучей на границе раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. С учетом классификации частиц-дисперсной фазы по размерам (см. табл. 1.3) можно заключить, что условие (8.7) выполняется для грубодисперсных и отчасти для cреднедисперсных систем.

Условия (8.1), (8.6) и (8.7) определяют особенности воздействия света на частицы дисперсной фазы в зависимости от соотношения между длиной волны света и размерами частиц.

Оптические свойства дисперсных систем, способных к поглощению света, можно характеризовать по изменению интенсивности света, прошедшего через эту систему. Если интенсивность падающего света обозначить через J₀ (pиc. 8.2), а интенсивность рассеянного света — J_р, то J_пр будет характеризовать интенсивность прошедшего света. Интенсивность прошедшего света в отношении отдельных частиц определяется на основе закона Бугера — Ламберта:

где к — коэффициент поглощения; а — размер частиц дисперсной фазы.

Интенсивность прошедшего света можно представить как разности между интенсивностью падающего J₀ и поглощенного веществом J_пог света. Коэффициент поглощения можно рассматривать как величину, обратную расстоянию, на котором интенсивность света снижается в е раз, т.е. до 37% от первоначального значения J₀. Так, для 1%-го раствора некоторых полимеров это расстояние соответствует примерно 10 м.

Для оценки соотношения интенсивности прошедшего и падающего света можно воспользоваться уравнением (8.8), из которого следует:

Величину Д называют оптической плотностью или экстинкцией. Экстинкция характеризует ослабление луча света при его распространении в веществе. При рассмотрении отдельных частиц, когда соблюдается условие (8.7), экстинкция вызвана лишь поглощением света.

В отношении дисперсной системы экстинкция может отражать не только поглощение, но и рассеяние света. В этих условиях коэффициент к в уравнениях (8.8) и (8.9) отражает совокупное действие поглощения и рассеяния света. Иногда рассеянный свет рассматривают как фиктивно поглощенный и определяют суммарно поглощенный свет.

Коэффициент к зависит от массовой концентрации дисперсной фазы ν_м и может быть представлен следующим образом:

где к₁ — коэффициент пропорциональности, называемый мутностью.

Рис. 8.2. Взаимодействие света с дисперсной системой

Интенсивность рассеянного света, прошедшего через раствор определенной концентрации или через дисперсную систему, определяется законом Бугеpa — Ламберта — Бера, который, учитывая уравнения (8.8) и (8.10), можно записать так:

, (8.11)

где а_c — толщина слоя дисперсной системы, вещества или раствора.

Если считать, что для дисперсной системы интенсивность поглощенного света равна интенсивности рассеянного (J_пр = J_пог), то учитывая уравнения (8.8)—(8.11), можно записать следующее выражение для экстинкции:

. (8.12)

При помощи формулы (8.12) можно определить экстинкцию Д и кoэффициенты к и к₁ для дисперсных систем с учетом размеров их частиц и концентрации дисперсной фазы ν_м.

Таким образом, рассеяние света высокодисперсными системами определяется по закону Рэлея, а ослабление света дисперсными системами — по закону Бугера — Ламберта — Бера.

В реальных полидисперсных системах свойства частиц дисперсной фазы могут быть различны (например, часть частиц способна поглощать свет, а другая — рассеивать), поэтому оптические свойства таких систем будут определяться рассеянием, поглощением и отражением света, а также рядом других оптических явлений.

Источник

Ультрафиолетовая видимая спектроскопия

СОДЕРЖАНИЕ

Принцип поглощения видимого и ультрафиолетового излучения [ править ]

Молекулы, содержащие связывающие и несвязывающие электроны (n-электроны), могут поглощать энергию в форме ультрафиолетового или видимого света, чтобы возбуждать эти электроны на более высокие антисвязывающие молекулярные орбитали. [2] Чем легче возбуждаются электроны (т. Е. Меньше энергетический зазор между HOMO и LUMO ), тем большую длину волны света он может поглотить. Существует четыре возможных типа переходов (π – π *, n – π *, σ – σ * и n – σ *), и их можно упорядочить следующим образом: σ – σ *> n – σ *> π– π *> n – π *. [ необходима цитата ]

Приложения [ править ]

Этот метод чаще всего используется количественно для определения концентраций поглощающих частиц в растворе с использованием закона Бера – Ламберта :

Поглощение и поглощение ε иногда определяют в терминах натурального логарифма вместо десятичного логарифма.

Закон Бера-Ламберта полезен для характеристики многих соединений, но не является универсальным соотношением для концентрации и абсорбции всех веществ. Полиномиальное соотношение 2-го порядка между поглощением и концентрацией иногда встречается для очень больших сложных молекул, таких как органические красители (например, ксиленоловый оранжевый или нейтральный красный ). [ необходима цитата ]

УФ-видимая спектроскопия также используется в полупроводниковой промышленности для измерения толщины и оптических свойств тонких пленок на пластине. УФ-видимые спектрометры используются для измерения коэффициента отражения света и могут быть проанализированы с помощью дисперсионных уравнений Форухи – Блумера для определения показателя преломления (n) и коэффициента экстинкции (k) данной пленки в измеренном спектральном диапазоне. [ необходима цитата ]

Практические соображения [ править ]

Закон Бера-Ламберта содержит неявные предположения, которые должны быть выполнены экспериментально, чтобы он применился; в противном случае возможны отклонения от закона. [5] Например, химический состав и физическая среда образца могут изменить его коэффициент экстинкции. Поэтому химические и физические условия исследуемого образца должны соответствовать эталонным измерениям, чтобы выводы были достоверными. Во всем мире фармакопеи, такие как Американская (USP) и Европейская (Ph. Eur.) Фармакопеи, требуют, чтобы спектрофотометры работали в соответствии со строгими нормативными требованиями, включая такие факторы, как рассеянный свет [6] и точность определения длины волны. [7]

Спектральная полоса пропускания [ править ]

Важно иметь монохроматический источник излучения для света, падающего на ячейку с образцом. [5] Монохроматичность измеряется как ширина «треугольника», образованного всплеском интенсивности, равная половине максимальной интенсивности. У данного спектрометра есть спектральная ширина полосы, которая характеризует монохроматичность падающего света. [ требуется пояснение ] Если эта полоса пропускания сопоставима (или больше) ширинылинии поглощения, то измеренный коэффициент экстинкции будет ошибочным. При эталонных измерениях ширина полосы пропускания прибора (ширина полосы падающего света) поддерживается ниже ширины спектральных линий. При измерении испытательного материала ширина полосы падающего света также должна быть достаточно узкой. Уменьшение ширины спектральной полосы уменьшает энергию, передаваемую детектору, и, следовательно, потребует более длительного времени измерения для достижения того же отношения сигнал / шум.

Ошибка длины волны [ править ]

Рассеянный свет [ править ]

Грубо говоря, прибор с одним монохроматором обычно имеет уровень паразитного света, соответствующий примерно 3 единицам поглощения (AU), что делает измерения выше примерно 2 AU проблематичными. Более сложный прибор с двойным монохроматором будет иметь уровень рассеянного света, соответствующий примерно 6 а.е., что, следовательно, позволит измерять гораздо более широкий диапазон поглощения.

Отклонения от закона Бера – Ламберта [ править ]

Неоднородные растворы могут отклоняться от закона Бера – Ламберта из-за явления сплющивания поглощения. Это может произойти, например, когда поглощающее вещество находится внутри взвешенных частиц. [8] [9] Отклонения будут наиболее заметны в условиях низкой концентрации и высокого поглощения. Последняя ссылка описывает способ исправления этого отклонения.

Некоторые растворы, такие как хлорид меди (II) в воде, визуально изменяются при определенной концентрации из-за изменения условий вокруг окрашенного иона (иона двухвалентной меди). Для хлорида меди (II) это означает переход от синего к зеленому [10], что означает, что монохроматические измерения будут отклоняться от закона Бера – Ламберта.

Источники неопределенности измерений [ править ]

Вышеуказанные факторы влияют на погрешность измерения результатов, полученных с помощью спектрофотометрии в УФ / видимом диапазоне. Если УФ / видимая спектрофотометрия используется в количественном химическом анализе, то на результаты дополнительно влияют источники неопределенности, связанные с природой измеряемых соединений и / или растворов. К ним относятся спектральные помехи, вызванные перекрытием полос поглощения, выцветанием цвета поглощающих частиц (вызванным разложением или реакцией) и возможным несоответствием состава между образцом и калибровочным раствором. [11]

Спектрофотометр видимого и ультрафиолетового диапазонов [ править ]

В двухлучевом приборе свет разделяется на два луча, прежде чем достигнет образца. Один луч используется как эталонный; другой луч проходит через образец. За эталонную интенсивность луча принимается 100% пропускание (или 0 абсорбция), а отображаемое измерение представляет собой отношение двух интенсивностей луча. Некоторые двухлучевые приборы имеют два детектора (фотодиода), и образец и эталонный луч измеряются одновременно. В других приборах два луча проходят через прерыватель луча., который блокирует по одному лучу за раз. Детектор попеременно измеряет образец пучка и опорный пучок синхронно с прерывателем. В цикле измельчения также может быть один или несколько темных интервалов. В этом случае измеренные интенсивности луча могут быть скорректированы путем вычитания интенсивности, измеренной в темном интервале, до того, как будет принято соотношение.

В однолучевом приборе сначала необходимо измерить кювету, содержащую только растворитель. Компания Mettler Toledo разработала однолучевой спектрофотометр, который позволяет проводить быстрые и точные измерения в УФ / видимом диапазоне. Источник света состоит из ксеноновой лампы-вспышки для ультрафиолетового (УФ), а также для видимого (VIS) и ближнего инфракрасного диапазона длин волн, охватывающего спектральный диапазон от 190 до 1100 нм. Вспышки лампы фокусируются на стекловолокне, которое направляет луч света на кювету, содержащую раствор образца. Луч проходит через образец, и его компоненты поглощают волны определенной длины. Оставшийся свет собирается после кюветы с помощью стекловолокна и направляется в спектрограф. Спектрограф состоит из дифракционной решетки, которая разделяет свет на волны различной длины,и датчик CCD для записи данных соответственно. Таким образом, одновременно измеряется весь спектр, что обеспечивает быструю запись. [12]

Изготовлены и специализированные инструменты. К ним относятся присоединение спектрофотометров к телескопам для измерения спектров астрономических объектов. Микроспектрофотометры УФ – видимого диапазона состоят из микроскопа УФ – видимого диапазона, интегрированного со спектрофотометром УФ – видимого диапазона.

Полный спектр поглощения на всех интересующих длинах волн часто можно получить непосредственно с помощью более сложного спектрофотометра. В более простых приборах поглощение определяется по длине волны за раз, а затем оператором составляется спектр. Удалив зависимость от концентрации, можно определить коэффициент экстинкции (ε) как функцию длины волны.

Микроспектрофотометрия [ править ]

Дополнительные приложения [ править ]

Используя оптические волокна в качестве передающего элемента спектра горючих газов, можно определить химический состав топлива, температуру газов и соотношение воздух-топливо. [17]

Источник