Жарық сіңіру заңдары және олардың абсорбциялық спектроскопияда қолданылуы

Жарық сіңіру заңдары және олардың абсорбциялық спектроскопияда қолданылуы

Талданатын заттың біртекті қабатына электромагниттік сәуле шығару ағыны тұскенде, ағынның бір бөлігі шағылып, бір бөлігі қабаттан отіп кетеді. Егер алғашқы сәуленің интенсивтілігін І₀, шағылғандікін І₁, сіңірілгендікін І_а, қабат арқылы өткендікін І_t, деп белгілесек, онда осы шамалардың арасында мынадай тәуелділік орнайды:

І₀ = І_r+І_a+І_t

Нағыз ерітінділерді талдау кезінде жарык ағынының сіңірілуін салыстырмалы түрде өлшеп есепгегенде, шағылу салдарынан сәуле шығару шығыны өте аз болғандықтан, оны ескермеуге де болады. Сонда:

І₀ = І_а+І_t

Осы косылғышғардың ішінде сіңірілген ағын интенсивтігі (І_а) ғана аналитикалық мақсатқа қажет талданатын зат концентрациясына тәуелді. Түсетін жарық ағынының интенсивтігі мен ерітінді арқылы өткен жарық ағынының интенсивтігін тәжірибе жүзінде анықтауға болады. Түскен және өткен электромагниттік сәуле шығару ағынының интенсивтіктері арасындағы қатынасты алғаш П.Бугер (1729) анықтады, сонан соң И.Ламберт (1760) және А.Беер (1852) дәлелдеді.

Бугер-Ламберт заңы

Қалыңдықтары тегі бірдей заттардың қабаттары түскен электромагниттік сәуле шығару ағынының бірдей бөлігін сіңіреді. Бұл занды математикалық тұрғыда өрнектеу мынаған негізделген: Бугер мен Ламберттің жүргізген тәжірибесі бойынша, зат қабатынан өткен ағын интенсивтігінің түскен ағын интенсивтігіне қатынасы тұрақты шама болады.

Егер сәуле шығару ағыны өтетін кабаттың қалыңдығы (І) арифметикалық прогрессиямен өссе, онда қабат арқылы өткен сәуле шығару ағынының интенсивтігі геометриялық прогрессия бойынша кемиді.

${\frac {I_{t}}{I_{0}}}={1}{10}$

${\frac {1}{10}}={10^{-}1}$, яғни 10^-εl = 10^-1 εl = 1: ε = 1/l

Беер заңы Сіңіру көрсеткіші к сіңіретін заттың концентрациясына пропорционал:

k = εc

мұндағы ε - сіңірудің мольдік көрсеткіші; с - мольдік концентрация. Егер с = 1 моль/л, l=1 см-мен алынса, онда I_ν = I₀*10^-εct яғни сіңірудің мольдік көрсеткіші өтетін электромагниттік сәуле шығару ағыны интенсивтігінен он есе аз. Ендеше сіңірудің мольдік көрсеткіші оны сіңіретін бөлшектің табиғатына тәуелді де, қабаттың қалыңдығы мен концентрациясына тәуелсіз болады. Сондай-ақ ол электромагниттік сәуле шығару энергиясына, яғни толқын ұзындығына тәуелді. Енді осы тәуелділіктерді график арқылы өрнектесек, онда біз бір зат ерітіндісіңің әр түрлі концентрацияда және әр түрлі қалыңдықта, белгілі бір толқын ұзындығы бар (λ_max), бір нүктеде биік максимумдары болатын қисықтар аламыз.