투과율 광학 나오는 광 강도의 비와 단색광이 조사 된 투명한 용액을 시료에 입사 광 강도이다.
빛이 샘플을 통과하는 물리적 과정을 빛 투과라고하며 투과율은 빛 투과의 척도입니다. 투과율은 물이나 알코올과 같은 용매에 일반적으로 용해되는 시료의 농도를 결정하는 데 중요한 값입니다.
그림 1. 투과율 측정을위한 조립. 출처 : F. Zapata.
전자 광도계는 표면에 떨어지는 빛의 강도에 비례하는 전류를 측정합니다. 투과율을 계산하려면 일반적으로 솔벤트 단독에 해당하는 강도 신호를 먼저 측정하고이 결과를 Io로 기록합니다.
그런 다음 용해 된 샘플을 동일한 조명 조건으로 용매에 넣고 전자 광도계로 측정 된 신호를 I로 표시 한 다음 투과율을 다음 공식에 따라 계산합니다.
T = I / I 또는
투과율은 용매 투과 강도와 관련하여 샘플의 광도를 측정하기 때문에 차원이없는 양이라는 점에 유의해야합니다.
투과율이란 무엇입니까?
매체의 빛 흡수
빛이 샘플을 통과하면 빛 에너지의 일부가 분자에 흡수됩니다. 투과율은 분자 또는 원자 수준에서 발생하는 현상을 거시적으로 측정 한 것입니다.
빛은 전자기파이며 그것이 운반하는 에너지는 파동의 전기장과 자기장에 있습니다. 이 진동하는 장은 물질 분자와 상호 작용합니다.
파동이 운반하는 에너지는 주파수에 따라 다릅니다. 단색광은 단일 주파수를 가지며 백색광에는 주파수 범위 또는 스펙트럼이 있습니다.
전자기파의 모든 주파수는 300,000km / s의 동일한 속도로 진공 상태로 이동합니다. 진공 상태에서 빛의 속도를 c로 표시하면 주파수 f와 파장 λ 사이의 관계는 다음과 같습니다.
c = λ⋅f
c는 상수이므로 각 주파수는 해당 파장에 해당합니다.
물질의 투과율을 측정하기 위해 가시 전자기 스펙트럼 영역 (380nm ~ 780nm), 자외선 영역 (180 ~ 380nm) 및 적외선 영역 (780nm ~ 5600nm)을 사용합니다.
재료 매체에서 빛의 전파 속도는 주파수에 따라 다르며 c 미만입니다. 이것은 백색광을 구성하는 주파수가 분리 될 수있는 프리즘의 산란을 설명합니다.
빛 흡수의 분자 이론
이러한 전이는 그림 2에 표시된 분자 에너지 다이어그램으로 가장 잘 이해됩니다.
그림 2. 분자 에너지 다이어그램. 출처 : F. Zapata.
다이어그램에서 수평선은 서로 다른 분자 에너지 수준을 나타냅니다. 라인 E0은 기본적이거나 낮은 에너지 수준입니다. 레벨 E1 및 E2는 더 높은 에너지의 여기 된 레벨입니다. E0, E1, E2 수준은 분자의 전자 상태에 해당합니다.
각 전자 레벨 내의 하위 레벨 1, 2, 3, 4는 각 전자 레벨에 해당하는 서로 다른 진동 상태에 해당합니다. 이러한 각 레벨에는 각 진동 레벨과 관련된 회전 상태에 해당하는 것으로 표시되지 않는 더 미세한 세분화가 있습니다.
다이어그램은 적외선, 가시 광선 및 자외선 범위에서 광자의 에너지를 나타내는 수직 화살표를 보여줍니다. 보시다시피 적외선 광자는 전자 전이를 촉진하기에 충분한 에너지를 가지고 있지 않지만 가시광 선과 자외선은 전자적 전이를 촉진합니다.
단색 빔의 입사 광자가 에너지 (또는 주파수)에서 분자 에너지 상태 간의 에너지 차이와 일치하면 광자의 흡수가 발생합니다.
투과율이 의존하는 요인
이전 섹션에서 말한 내용에 따르면 투과율은 다음과 같은 몇 가지 요인에 따라 달라집니다.
1- 샘플이 조명되는 주파수.
2- 분석 할 분자의 유형.
3- 용액의 농도.
4- 광선이 이동 한 경로의 길이.
실험 데이터는 투과율 T가 농도 C와 광학 경로의 길이 L에 따라 기하 급수적으로 감소 함을 나타냅니다.
T = 10 -a⋅C⋅L
위의 식에서 a는 빈도와 물질의 유형에 따라 달라지는 상수입니다.
운동이 해결됨
연습 1
특정 물질의 표준 시료의 농도는 리터당 150 마이크로 몰 (μM)입니다. 525nm의 빛으로 투과율을 측정하면 0.4의 투과율을 얻습니다.
동일한 물질이지만 농도가 알려지지 않은 다른 샘플은 동일한 주파수 및 동일한 광학 두께로 측정했을 때 0.5의 투과율을 갖습니다.
두 번째 샘플의 농도를 계산합니다.
댓글
투과율 T는 농도 C에 따라 지수 적으로 감소합니다.
T = 10 -b⋅L
이전 같음의 로그를 취하면 다음과 같이 유지됩니다.
로그 T = -b⋅C
각 샘플에 적용된 이전 동등성을 구성원별로 나누고 알려지지 않은 농도를 해결하면 다음과 같이 유지됩니다.
C2 = C1⋅ (로그 T2 / 로그 T1)
C2 = 150μM⋅ (log 0.5 / log 0.4) = 150μM⋅ (-0.3010 / -0.3979) = 113.5μM
참고 문헌
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