Понятие об оптической плотности, светопропускании и светопоглощении.

Для характеристики поглощающей способности вещества используют такие величины как оптическая плотность, светопропускание, светопоглащение.

1. оптическая плотность(D) – десятичный логарифм отношения интенсивности света, падающего на образец (I0), к интенсивности света, выходящего из образца (I): D = lgIo/I;

Как и любая логарифмическая величина, оптич плотность не имеент размерности, измер-ся в ед-х оптич плотности.

2. коэф-т светопропускания (Т) или светопропускание – отношение интенсивности света, вышедшего из образца, к интенсивности света, падающего на образец: T = I/I o, измеряется в долях или процентах (T = I/I o ·100 %)

3. доля поглощения светового потока (б), или светопоглощение: б = (I o – I)/I o = 1 – T, измеряется в долях или процентах

 

55. Качественные и количественные показатели поглощения света. Закон Бугера-Ламберта-Бера, отклонения от него. Применение закона для определения концентрации вещества в растворе.

Поглощение света – это явление уменьшения интенсивности света при прохождении его через вещество. Уменьшение интенсивности света происходит в результате того, что энергия света переходит в другие виды энергии: энергию активизации, ионизации молекул, энергию теплового хаотического движения частиц в веществе и др. Для однородного твердого вещества поглощение света подчиняется закону Бугера: интенсивность света I при прохождении через вещество толщиной d уменьшается по экспоненциальному закону. Закон Бугера записывается

I = I_o e^-kd

(I₀ – интенсивность монохроматического пучка света, падающего на вещество; k – показатель поглощения, который зависит от природы вещества и длины волны падающего света)

 

При прохождении монохроматического света через окрашенные растворы небольшой концентрации (С ≤ 20%) и при условии, что растворитель не поглощает данную длину волны, интенсивность света также убывает по экспоненциальному закону. Закон поглощения света для окрашенных растворов называют законом Бугера-Ламберта-Бера:

I = I_o e^-ɛcd

(С – концентрация раствора; ɛ – показатель поглощения для раствора единичной концентрации, зависит от природы растворенного вещества и длины волны падающего света)

З-н Б-Л-Б выведен для достаточно разбавленных р-ов при использовании монохроматического света. Значительные отклонения от з-на мб обусловлены:

1. св-ми анализируемого образца – способностью молекул в-ва при больших конц-х образовывать агрегаты, что приводит к росту светорассеяния и кажущемуся повышению его оптич плотности.

2. конструкцией прибора: при использовании немонохроматического пучка света (напр, при работе на фотоэлектроколориметрах), а также при работе в области, где погрешность прибора максимальна.

56. Молярный и удельный коэффициенты поглощения, их применение для определения концентрации веществ.

I = I_o*e^-ɛʹсl или I = I_o*10^-ɛсl,

ɛʹ - натуральный коэф-т поглощения (экстинкции)

Молярный и удельный показатели поглощения зависят от природы вещества, природы растворителя, длины волны проходящего света, температуры раствора. Удельный и молярный показатели поглощения определяют экспериментально. Физический смысл ε можно понять, если принять l = 1см, с = 1 моль/л; тогда получается I/I₀ = 10^-ε или А = ε, где А – коэффициент пропускания, А = -lg I/I₀ тогда молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине светопоглощающего слоя 1см.

Молярный коэффициент поглощения имеет размерность л * моль^-1 * см^-1. Он зависит от природы вещества, а также от длины волны проходящего света. Молярный коэф-т поглощения хар-ет способномть молекул в-ва поглощать свет определ-й длины волны и определ-ся структурными особенностями молекул данного в-ва, он соответствует величине оптич плотности р-ра с конц 1 моль/л при длине оптического пути 1 см.

Удельный коэффициент поглощения получается тогда, когда концентрация раствора выражена в массовых процентах, а не моль/л. В этом случае удельный коэффициент поглощения равен оптической плотности чистого вещества при толщине слоя 1 см. Зависит от тех же параметров, что и молярный коэффициент поглощения. Размерность - л*%(мас.)^-1*см^-1

Спектр поглощения является индивидуальной характеристикой вещества, поэтому структурные особенности его находят отражение на спектрах поглощения. На основании изучения и интерпретации спектров поглощения можно проводить качественный и количественный анализ веществ.

57. Спектры поглощения биомолекул (на примере белков и НК). Хромофоры.

В молекулярной спектрометрии взаимодействие светового излучения с биомолекулами описывают с помощью спектров поглощения.

Спектр поглощения - зависимость оптической плотности/коэфициента экстинкции вещества от длины волны света, падающего на объект.

Спектр поглощения представляют в виде графика: х - D/ɛ, y - длина волны. Спектр поглощения явл. индивид. характеристикой вещества. На этом основании можно проводить качественный и количественный анализ веществ. Хромофоры - атомы/группы атомов поглощающих кванты света.

Полоса поглощения характеризуется параметрами:

1) max значение оптической плотности/молярным коэфициентом экстинкции.

2) длиной max поглощения

3) эффективной шириной полосы поглощения ⌂ƛ½, она соответсвует расстоянию между 2 точками полосы поглощения находящимися на высоте ½ Dmax данной полосы.

Спектральные св-ва белков.

Гемопротеиды. Состоит из 2х частей – гем + белок – глобин. Сущ. различные типы гемоглобина. У гемма 4 кольца соед-х с Fe²⁺. В зав-ти от того в каком вален-м состоянии находится Fe гемма мол-ла будет иметь спектр-ые хар-ки.

Лиганд – соед, кот координирует с атомом метала. Кроме О₂ в кач лиганда мог выступать др гр-пы. НbСО – карбоксигемоглобин.

Спектр-ые хар-ки НвО2

Полосы поглощ-ия до 300нм относят к глобину, после 300нм – к гемму.

В спектре поглощения НвО2 следует обратить внимание на – 275 и 412.

Пол. погл с мах 412 наз пол. Соре.

Пол. погл-ия гем-на с λмах = 275нм обусловл светопоглощ за счет π→π* разрыхляющ.

Речь идет об электронных переходах за счет ненасыщ связи в ароматических соединениях

ДНК – материальный субстрат наслед-ти, квази-кристал-ая молекула, упорядоченная. Спектр погл ДНК форм-ся за счет спектрал-х св-в нуклеотидов, а спектр погл нуклеотидов форм-ся за счет спектра погл азот оснований. В состав ДНК входят пурин-е и(А,Г) и пиримид-ые (Т, Ц,) азот основ-я.