3.3.1. Основной закон светопоглощения - закон Бугера-Ламберта-Бера

Если каждая молекула вещества поглощает квант света очевидно что при прохождении света через слой вещества число поглощенных квантов будет зависеть от количества молекул Интенсивность излучения будет уменьшаться и тем больше чем выше концентрация светопоглощающего вещества

Уменьшение интенсивности света прошедшего через раствор характеризуется пропусканием Т (коэффициентом пропускания):

T=I/I₀

где I и I₀ соответственно интенсивности света прошедшего через раствор и растворитель (рис. 3.3)

Взятый с обратным знаком логарифм Т называют оптической плотностью А

Закон Бугера-Ламберта-Бера связывает уменьшение интенсивности света прошедшего через слой светопоглощающего вещества с концентрацией вещества и толщиной слоя:

I= I₀10^-lc,

где  ‑ молярный коэффициент поглощения; l - толщина светопоглощающего слоя; с ‑ концентрация раствора

Рис 3.3 Прохождение света

через окрашенный раствор и растворитель

Закон Бугера-Ламберта-Бера записанный в форме уравнения в химическом анализе непосредственно не применяется В лабораторных условиях нет удобного способа измерения ни I, ни I₀ поскольку изучаемый раствор должен находиться в каком-либо сосуде (кювете) Чтобы учесть потери света на отражение и рассеяние сравнивают интенсивность света прошедшего через исследуемый раствор (I) с интенсивностью света прошедшего через кювету с растворителем (раствором сравнения I₀)

Таким образом

; ;

.

Физический смысл  становится ясным если принять l = 1 см и с = 1 моль/л тогда А =  Следовательно молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине слоя 1 см Молярный коэффициент поглощения является основной характеристикой поглощения системы при данной длине волны Его определяет электронное строение поглощающего соединения;  не зависит от концентрации при условии соблюдения закона Бугера-Ламберта-Бера Абсолютную величину молярного коэффициента поглощения можно вычислить: _ =  Его размерность ‑ моль^-1см² (А ‑ безразмерная величина) Теоретически максимально возможное значение молярного коэффициента поглощения составляет _n10⁵ Обычно значение  для соединений исследуемых в спектрофотометрии имеют порядок 10²-10⁵

Закон светопоглощения применим и к растворам содержащим несколько поглощающих веществ при условии что между ними отсутствует взаимодействие Тогда для многокомпонентной системы

А_общ=А₁+А₂++А_n=₁lc₁+₂lc₂+...+_nlc_n.

Другими словами суммарное поглощение при данной длине волны

А_ = 

Принцип аддитивности может быть положен в основу анализа смесей окрашенных веществ. Так измеряя поглощение смеси двух окрашенных веществ при двух различных длинах волн и зная их молярные коэффициенты поглощения можно составить два уравнения с двумя неизвестными ‑ концентрациями поглощающих веществ Решение системы уравнений позволяет найти концентрации обоих веществ