Некоторые элементы теории поглощения света

Энергия может выделиться в виде тепла или флюоресцентного излучения.

Повторное излучение энергии в виде флюоресценции происходит ;в молекулах, у которых процессы деактивации протекают несколько иначе и полная деактивация путем столкновения или химической реакции затруднена. Такие молекулы могут иметь более высокую колебательную энергию в возбужденном состоянии, чем в основном состоянии. Эта колебательная энергия теряется путем столкновения на высшем электронном уровне, после чего молекула флюоресцирует, т. е. возвращается в основное состояние с выделением энергии в виде излучения. Флюоресцентная энершя меньше по величине, чем энергия падающего света, т. е. имеет большую длину волны. Флюоресценция немедленно прекращается при устранении источника радиации, что и отличает это свойство от фосфоресценции, которая продолжается некоторое время после устранения источника излучения.

Вещество может подвергнуться гомолитической диссоциации или ионизации. Выше уже отмечалось, что излучения разнятся по содержанию энергии в зависимости от длин волн. Для разрыва межатомной связи в молекуле требуется энергия порядка 50-100 ккал/моль; следовательно, для разрыва связи необходимо поглощение квантов видимого света (от 55 до 70 ккал/моль) или ультрафиолетового (около 140 ккал/моль).

Изучением химических реакций, возникающих при воздействии электромагнитного излучения, занимается фотохимия.

Определения, связанные с измерением поглощения света, основаны на двух физических законах.

Когда свет проходит через вещество, интенсивность излучения уменьшается по сравнению с интенсивностью излучения, падающего на вещество (рис. 1).

Закон Бугера-Ламберта связывает поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением:

(I0 / I) = k1 * b,

где I0 - интенсивность излучения, падающего на вещество; - интенсивность излучения, прошедшего через вещество;

b - толщина слоя вещества в сантиметрах;

k1 - показатель поглощения - величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток излучения ослабляется в 10 раз.

Второй закон поглощения Бера связывает интенсивность падающего света и света, прошедшего через раствор определенной толщины, с концентрацией раствора. При этом предполагается, что растворитель не поглощает в данной области спектра:

(I0 / I) = k2 * С,

где k2 - константа, зависящая от способа выражения концентрации раствора;

С - концентрация раствора.

Оба закона могут быть сведены в одно уравнение, которое известно под названием закона Бугера - Ламберта - Бера, закона Ламберта - Бера или просто закона Бера:

(I0 / I) = k * b * С,

Раздел терминологии, относящейся к оптическим методам анализа, остается унифицированным, описывается согласно Государственной фармакопеи X издания с некоторыми изменениями согласно Второму изданию Международной фармакопеи.

Соотношение lg (I0 / I) известно как поглощение (А), оптическая плотность (D), или как экстинкция (Е).

Значение k зависит от единиц, в которых выражают концентрацию вещества и толщину слоя. Если выразить С в грамм-молях на 1 л раствора, а b в сантиметрах, то коэффициент поглощения будет равен молярному коэффициенту поглощения. Последний изображается греческой буквой эпсилон - ε.

Если концентрация выражается в граммах вещества на 100 мл раствора, то эта величина называется удельным показателем поглощения и обозначается символом или Е (1 %, 1 см).

Известно также выражение поглощения при концентрации в граммах вещества на 1 л раствора - поглощаемость - а. Эта величина в 10 раз меньше, чем удельный показатель поглощения.