吸光度は出射光強度及び単色光で照らされた半透明の溶液の試料への入射光強度との商の負符号付き対数です。この商が透過率です。
サンプルを通過する光の物理的プロセスは光透過率と呼ばれ、吸光度はその尺度です。したがって、吸光度は透過率の最小対数になり、水、アルコールなどの溶媒に一般的に溶解するサンプルの濃度を決定するための重要なデータです。
図1.吸光度プロセスの図。F. Zapataが作成
吸光度を測定するには、表面に入射する光の強度に比例する電流を測定する電子測光器と呼ばれるデバイスが必要です。
透過率を計算する場合、通常、溶媒のみに対応する強度信号が最初に測定され、この結果がIoとして記録されます。
次に、溶解したサンプルを同じ照明条件下で溶媒に入れます。電子光度計で測定された信号はIで表され、透過率Tを次の式に従って計算できます。
T = I / Iまたは
無次元量です。したがって、吸光度Aは次のように表されます。
A =-ログ（T）=-ログ（I / I o）
モル吸光度と吸収率
化学物質を構成する分子は光を吸収することができ、これの1つの尺度は正確に吸光度です。それは光子と分子電子の間の相互作用の結果です。
したがって、それは、サンプルを構成する分子の密度または濃度に依存し、また、光路または光が移動した距離に依存する大きさです。
実験データは、吸光度Aが濃度Cおよび光が移動した距離dに直線的に比例することを示しています。したがって、これらのパラメータに基づいて計算するには、次の式を確立できます。
A =ε⋅C⋅d
上記の式で、εはモル吸収率として知られる比例定数です。
モル吸収率は、物質の種類と吸光度が測定される波長に依存します。モル吸収率は、サンプル温度とサンプルpHにも敏感です。
ビールランベールの法則
吸光度、吸収率、濃度、およびサンプル内で光がたどる経路の厚さの距離の間のこの関係は、Beer-Lambertの法則として知られています。
図2.ビールランバートの法則。出典：F. Zapata、
これを使用する方法の例をいくつか示します。
例
例1
実験中、サンプルはヘリウムネオンレーザーの波長633 nmの赤色光で照らされます。電子光度計は、レーザー光が直接当たったときに30 mV、サンプルを通過したときに10 mVを測定します。
この場合、透過率は次のとおりです。
T = I / Io = 10 mV / 30 mV =⅓。
そして吸光度は：
A =-ログ（⅓）=ログ（3）= 0.48
例2
例1で使用したものの半分の厚さの容器に同じ物質を入れた場合、ヘリウムネオンレーザーからの光がサンプルを通過するときに、エレクトロフォトメーターがどの程度マークするかを教えてください。
厚さが半分になると、光学的厚さに比例する吸光度が半分になる、つまりA = 0.28になることを考慮する必要があります。透過率Tは次の関係によって与えられます：
T = 10-A = 10 ^（-0.28）= 0.53
電子光度計は0.53 * 30 mV = 15.74 mVを読み取ります。
解決された演習
演習1
私たちは、溶液中にある特定の独自の化合物のモル吸収率を測定したいと考えています。これを行うには、溶液を589 nmナトリウムランプからの光で照らします。サンプルは1.50 cmの厚さのサンプルホルダーに入れられます。
開始点は、濃度が4.00×10 ^ -4モル/リットルの溶液であり、透過率が測定され、結果は0.06になります。これらのデータを使用して、サンプルのモル吸収率を決定します。
解決
まず、吸光度が決定されます。これは、透過率の10を底とする最小の対数として定義されます。
A =-ログ（T）
A =-ログ（0.06）= 1.22
次に、ランバートビールの法則を使用して、吸光度、モル吸収率、濃度、および光学長の関係を確立します。
A =ε⋅C⋅d
モル吸収率を解くと、次の関係が得られます。
ε= A /（C⋅d）
与えられた値を代入する：
ε= 1.22 /（4.00×10 ^ -4M⋅1.5cm）= 2030（M⋅cm）^-1
上記の結果は、有効数字3桁に四捨五入されています。
演習2
演習1でサンプルのモル吸収率の測定の精度を向上させ、測定の誤差を特定するために、サンプルを濃度の半分まで連続的に希釈し、それぞれの場合で透過率を測定します。
Co = 4×10 ^ -4 Mから始まり、透過率T = 0.06で、透過率と透過率から計算された吸光度について次のデータシーケンスが得られます。
Co / 1–> 0.06–> 1.22
Co / 2–> 0.25–> 0.60
Co / 4–> 0.50–> 0.30
Co / 8–> 0.71–> 0.15
Co / 16–> 0.83–> 0.08
Co / 32–> 0.93–> 0.03
Co / 64–> 0.95–> 0.02
Co / 128–> 0.98–> 0.01
Co / 256–> 0.99–> 0.00
これらのデータを使用して、以下を実行します。
a）濃度の関数としての吸光度のグラフ。
b）データの線形適合と勾配の検出。
c）得られた勾配からモル吸収率を計算します。
解決
図3.吸光度と濃度。出典：F. Zapata
得られた勾配はモル吸収率と光学距離の積なので、勾配を長さ1.5 cmで割ると、モル吸収率が得られます。
ε= 3049 / 1.50 = 2033（M⋅cm）^-1
演習3
演習2のデータ：
a）各データの吸収率を計算します。
b）モル吸光係数の平均値、その標準偏差、および平均に関連する統計誤差を決定します。
解決
モル吸収率は、テストした各濃度について計算されます。照明条件と光学距離は固定されたままであることを覚えておいてください。
モル吸収率の結果は次のとおりです。
2033、2007、2007、1983、2158、1681、2376、1,872、1862の単位は1 /（M * cm）。
これらの結果から、平均値を取得できます。
<ε> = 1998（M * cm）^-1
標準偏差：184（M * cm）^-1
平均誤差は、標準偏差をデータ数の平方根で割ったものです。つまり、
Δ<ε> = 184/9 ^ 0.5 = 60（M * cm）^-1
最後に、特許取得済みの物質は、次のナトリウムランプによって生成される周波数589 nmでモル吸収率を持っていると結論付けられます。
<ε> =（2000±60）（M * cm）^-1
参考文献
- Atkins、P。1999。PhysicalChemistry。オメガ版。460-462。
- ガイド。透過率と吸光度。回収元：quimica.laguia2000.com
- 環境毒性学。透過率、吸光度、ランベルトの法則。回復：repositorio.innovacionumh.es
- 物理的な冒険。吸光度と透過率。から回復：rpfisica.blogspot.com
- 分光測光。回収元：chem.libretexts.org
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- ウィキペディア。吸光度 回復元：wikipedia.com
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