Закон Бугера- Ламберта- Бера

Важной характеристикой электромагнитного излучения является его интенсивность, связанная с количеством квантов, проходящих в единицу времени через единицу площади. Интенсивность поглощения монохроматического излучения, проходящего через вещество, определяется законом Бугера- Ламберта- Бера:

где I₀- интенсивность падающего света; I- интенсивность прошедшего света; n- число молей поглощающего вещества на пути светового потока; k- постоянная, определяемая природой поглощающего вещества.

Для растворов вещества в растворителе, прозрачном в данном интервале частот то же уравнение имеет вид

где l- толщина слоя раствора, или длина светового пути, см; С- концентрация вещества, моль/л; e - молярный коэффициент погашения, или коэффициент экстинкции, л/(моль×см). Величину lg(I₀/I) часто обозначают экстинция (E) или оптическаяплотность (D), в переводных источниках возможно обозначение адсорбционноеотношение (A).

Общая формулировка закона следующая: поглощение света пропорционально числу молекул вещества, через которое проходит пучок излучения.

Молярныйкоэффициентпогашения характеризует поглощение раствора, концентрация которого равна 1 моль/л, в кювете с длиной светового пути 1 см. В спектроскопии этот коэффициент принят как мера интенсивности поглощения данным веществом монохроматического света. Величина e зависит от природы вещества и длины волны поглощаемого света. Иногда в качестве меры интенсивности поглощения используется процент пропускания, или (I₀/I)×100.

Если молекулярный вес неизвестен, используют величину оптической плотности при известной концентрации и определенной толщине поглощающего слоя. Как правило, в таких случаях поглощение относят к сантиметровому слою 1%-ного раствора и обозначают

.

Если в дальнейшем удается определить точный молекулярный вес, молярный коэффициент вычисляют по соотношению

Обычно для исследований готовят растворы с оптической плотностью около 1-2, рассчитывая концентрацию по молярному коэффициенту.

Пример. Определить молярный коэффициент экстинкции e каротина, если раствор в хлороформе с концентрацией 5×10^-4% (5 мг на литр) при толщине слоя 1 см дает в максимуме поглощения значение D=1,1 и молекулярный вес равен 536.

От закона Бугера-Ламберта-Бера возможны отклонения, если

а) молекула может существовать в различных таутомерных формах (например, в случае кето-енольной таутомерии);

б) молекулы вещества могут взаимодействовать друг с другом или с молекулами растворителя, например, с образованием водородной связи; для кислот и оснований с ростом разбавления меняется степень ионизации, а поглощение ионов, как правило, резко отлично от поглощения неионизированных молекул.