Спектрофотометрия в фармакопейном анализе
Дипломная работа - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие дипломы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
водит к изменениям всех трех видов энергии - вращательной, колебательной и электронной.
Молекулы вещества очень недолго находятся в возбужденном состоянии, продолжительность их существования порядка 10-8 сек. Следовательно, энергия не аккумулируется в системе, а .вещество немедленно растрачивает избыточную энергию несколькими путями, которые могут быть физическими или химическим.
Энергия может выделиться в виде тепла или флюореiентного излучения.
Повторное излучение энергии в виде флюореiенции происходит ;в молекулах, у которых процессы деактивации протекают несколько иначе и полная деактивация путем столкновения или химической реакции затруднена. Такие молекулы могут иметь более высокую колебательную энергию в возбужденном состоянии, чем в основном состоянии. Эта колебательная энергия теряется путем столкновения на высшем электронном уровне, после чего молекула флюореiирует, т. е. возвращается в основное состояние с выделением энергии в виде излучения. Флюореiентная энершя меньше по величине, чем энергия падающего света, т. е. имеет большую длину волны. Флюореiенция немедленно прекращается при устранении источника радиации, что и отличает это свойство от фосфореiенции, которая продолжается некоторое время после устранения источника излучения.
Вещество может подвергнуться гомолитической диссоциации или ионизации. Выше уже отмечалось, что излучения разнятся по содержанию энергии в зависимости от длин волн. Для разрыва межатомной связи в молекуле требуется энергия порядка 50-100 ккал/моль; следовательно, для разрыва связи необходимо поглощение квантов видимого света (от 55 до 70 ккал/моль) или ультрафиолетового (около 140 ккал/моль).
Изучением химических реакций, возникающих при воздействии электромагнитного излучения, занимается фотохимия.
Определения, связанные с измерением поглощения света, основаны на двух физических законах.
Когда свет проходит через вещество, интенсивность излучения уменьшается по сравнению с интенсивностью излучения, падающего на вещество (рис. 1).
Закон Бугера-Ламберта связывает поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением:
(I0 / I) = k1 * b,
где I0 - интенсивность излучения, падающего на вещество; - интенсивность излучения, прошедшего через вещество;
b - толщина слоя вещества в сантиметрах;
k1 - показатель поглощения - величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток излучения ослабляется в 10 раз.
Второй закон поглощения Бера связывает интенсивность падающего света и света, прошедшего через раствор определенной толщины, с концентрацией раствора. При этом предполагается, что растворитель не поглощает в данной области спектра:
(I0 / I) = k2 * С,
где k2 - константа, зависящая от способа выражения концентрации раствора;
С - концентрация раствора.
Оба закона могут быть сведены в одно уравнение, которое известно под названием закона Бугера - Ламберта - Бера, закона Ламберта - Бера или просто закона Бера:
(I0 / I) = k * b * С,
Раздел терминологии, относящейся к оптическим методам анализа, остается унифицированным, описывается согласно Государственной фармакопеи X издания с некоторыми изменениями согласно Второму изданию Международной фармакопеи.
Соотношение lg (I0 / I) известно как поглощение (А), оптическая плотность (D), или как экстинкция (Е).
Значение k зависит от единиц, в которых выражают концентрацию вещества и толщину слоя. Если выразить С в грамм-молях на 1 л раствора, а b в сантиметрах, то коэффициент поглощения будет равен молярному коэффициенту поглощения. Последний изображается греческой буквой эпсилон - ?.
Если концентрация выражается в граммах вещества на 100 мл раствора, то эта величина называется удельным показателем поглощения и обозначается символом или Е (1 %, 1 см).
Известно также выражение поглощения при концентрации в граммах вещества на 1 л раствора - поглощаемость - а. Эта величина в 10 раз меньше, чем удельный показатель поглощения.
Приведенные ниже формулы определяют зависимость между величиной поглощения, Е (1 %, 1см), и молярным коэффициентом поглощения.
где М - молекулярный вес и соответственно
Глава 2. Спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях
.1 Электронные спектры
Ультрафиолетовый спектр включает область длин волн от 200 до 380 нм, видимая часть спектра находится в пределах от 380 до 780 нм.
Электронные спектры молекул являются весьма сложными. Возникающие полосы поглощения являются результатом взаимодействий различных видов энергий, сопровождающих электронные изменения. Ультрафиолетовые спектры многоатомных молекул даже в газовой фазе состоят из широких полос поглощения или перекрывающихся полос, так как наблюдается большое количество близко расположенных подуровней. При переходе из основного состояния в возбужденное перемещение электронов в ультрафиолетовой области является наиболее вероятным и значительным по величине. Изменение других видов энергии, связанное с различными количествами колебательной энергии, также возможно, но проявляется менее заметно. Изменения энергии вращения также сопровождают электронные изменения, но они имеют еще меньшую величину и обусловливают тонкую структуру, налагаемую на электронно-колебательное изменение.
В случае спектров жидких веществ и растворов вращательная и вращательно-колебательная структуры могут отсутствовать всл