흡광도

Absorbance

흡광도는 "시료를 통해 전달된 복사력에 대한 입사 비율의 로그(셀 벽에 대한 영향 제외)"[1]로 정의된다.또는 빛을 산란하는 표본의 경우 흡광도는 "균일한 [2]표본에서 측정한 흡광도 1 마이너스 로그"로 정의할 수 있다.이 용어는 많은 기술 영역에서 실험 측정 결과를 정량화하기 위해 사용됩니다.이 용어는 빛의 흡수를 정량화하는 데 기원을 두고 있지만, 종종 다른 메커니즘을 통해 검출기 시스템에 "손실"되는 빛의 정량화와 얽힌다.이러한 용어의 공통점은 빛이 샘플과 상호작용한 후에 검출된 샘플 또는 재료에 입사하는 빛의 양의 비율에 대한 대수를 참조하는 경향이 있다는 것입니다.

흡수라는 용어는 빛을 흡수하는 물리적 과정을 의미하지만 흡수가 항상 흡수만을 측정하는 것은 아닙니다. 반사, 산란 및 기타 물리적 과정뿐만 아니라 흡수에 의해 야기되는 (전송 복사 전력의) 감쇠도 측정할 수 있습니다.

흡광도라는 용어의 역사와 사용

부게르-랑베르 법칙

흡광도라는 용어의 어원은 Bouguer의 법칙(Bouguer-Lambert 법칙)에 있습니다.빛이 매체를 통해 이동함에 따라 빛이 "소멸"되기 때문에 더 어두워집니다.Bouguer는 이 소멸(현재는 종종 감쇠라고 불린다)이 매체를 통해 이동한 거리와 선형적인 것이 아니라 우리가 현재 지수함수라고 부르는 것과 관련이 있다는 것을 인식했다. 0 이동 시작 시 빛의 이고 I {{s}({s})가 d({d의 이동 후 감지된 빛의 세기인 투과된 T({ T는 T S 0 p =sp =p로 표시됩니다d μ \mu 감쇠 상수(매체를 통해 신호가 전송되는 다양한 분야에서 사용되는 용어) 또는 계수라고 합니다.투과되는 빛의 양은 거리에 따라 기하급수적으로 감소하고 있다.위 방정식의 네이피어() 로그를 취하면 - ( T ) 0 d- ( T ) = \ { I _ 0} { { I _0 } {I_{s}}}=\mu d}. 예를 들면, 미디어 산란의 고질적인 자주 두 부분, μ)로 나뉜다 μ의+}, 흩어져 계수, sμ{\displaystyle \mu_{s}}, 흡수 계수로 분리한{\displaystyle \mu_{}},[3]을 득하:− ln ⁡(T)μ{\displaystyle \mu =\mu_{s}+\mu _{를}μ.) _ _

검출기의 크기가 빛이 이동한 거리에 비해 매우 작을 경우 입자가 전방 또는 후방 방향으로 산란하는 빛은 검출기에 닿지 않는다.이 경우 파장의 함수로서 - (T) \ 플롯은 흡수 및 산란 효과의 중첩을 발생시킨다.흡수 부분이 더 뚜렷하고 산란 부분을 배경으로 주행하는 경향이 있기 때문에 흡수 종을 식별하고 정량화하는 데 자주 사용된다.따라서 이것을 흔히 흡수 분광법이라고 하며, 플롯된 양은 A로 상징된다. 일부 규약에서는 Napierian 흡광도가 아닌 10진수 흡광도를 하므로 A 10dA _10\mu _mu = {}이 된다.}(보통 첨자 10은 표시되지 않습니다

비산란 샘플에 대한 맥주의 법칙

솔루션과 같은 균질한 매체 내에서는 산란이 발생하지 않습니다.August Beer가 광범위하게 연구한 이 사례의 경우, 흡수 종의 농도는 경로 길이와 동일한 선형 반응을 따른다.또한 개별 흡수종의 기여는 부가적이다.이것은 매우 유리한 상황이며 흡수율을 흡수율(흡수율)보다 훨씬 더 선호하는 흡수 지표로 만들었다.이것이 "흡수"라는 용어가 처음 사용된 경우이다.

맥주의 법칙의 일반적인 표현은 다음과 같습니다. A c \ = \ c} (서 A displaystyle \{A 흡광도, \ {A}은흡수율 또는 감광도){ \ell }은 광로 길이 { c}는 감쇠종의 입니다.

시료 산란용 흡광도

빛을 산란하는 샘플의 경우, 흡광도는 "균일한 [2]샘플에서 측정된 1 - 흡광도(:α \ )의 음의 로그"로 정의된다.만약 표본 둘 다로부터 발신되고 remits고,, 빛 흡수(α{\displaystyle \alpha})의 분율은, 발광지 않다(R{R\displaystyle}), 그리고 tr 송금한 십진법의. absorbance,[4]은 10)− 로그 10⁡(1− α){\displaystyle \mathrm{A}_{10}=-\log _ᆯ(1-\alpha)}:로 상징될 수 있다.a ( T{ T} )는 1에 추가되거나 R + { \+ T= 1 + } 입니다.수식은 + 비산하지 않는 시료의 경우, 0(0) T( T)로, 아래에 설명된 재료의 흡광도를 나타내는 공식이다.

이 흡광도 함수는 산란 시료에 매우 유용하지만 비산란 시료와 같은 바람직한 특성을 가지고 있지 않습니다.그러나 이러한 표본에 대해 추정할 수 있는 흡수력이라는 특성이 있습니다.산란 샘플을 구성하는 단일 단위 두께의 재료 흡수력은 산란[5]없을 때 재료의 동일한 두께의 흡수와 같다.

광학

광학에서 흡광도 또는 10진 흡광도는 물질을 통해 전달된 복사력대한 입사 비율의 공통 로그이며, 스펙트럼 흡광도 또는 스펙트럼 10진 흡광도는 물질을 통해 전달된 스펙트럼 복사력에 대한 입사 비율의 공통 로그이다.흡광도는 무차원이며, 특히 길이가 아니지만 경로 길이의 단조로운 증가 함수이며 경로 길이가 0에 가까워지면 0에 근접한다.흡광도에 대해서는 "광학적 밀도"라는 용어를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

수학적 정의

재료의 흡광도

A로 표시된 물질의 흡광도는 다음과[1] 같다.

어디에

\ \textt}}}는 해당 물질이 투과하는 복사 플럭스입니다.
{ \ \ { \ text { e} }^{ \text { i } }는 해당 물질이 받는 복사 플럭스입니다.
_ 해당 물질의 투과율이다.

흡광도는 차원 없는 양입니다.그럼에도 불구하고 흡광도 단위(AU)는 자외선 가시 분광학 및 고성능 액체 크로마토그래피 애플리케이션에서 일반적으로 사용되며, 종종 밀리 흡광도 단위(mAU) 또는 밀리 흡광도 단위(mAU×min)와 같은 유도 단위에서 사용된다.[6]

흡광도는 광학적 깊이와 관련이 있습니다.

여기서 θ는 광학적 깊이입니다.

스펙트럼 흡광도

Aλ A로 표시ν 물질의 주파수 스펙트럼 흡광도파장 스펙트럼 흡광도는 다음과[1] 같다.

어디에

δ는e,νt 해당 물질에 의해 전달되는 주파수의 스펙트럼 복사 플럭스이다.
δ는e,νi 해당 물질이 수신하는 주파수의 스펙트럼 복사 플럭스이다.
Tν 해당 물질의 주파수에서 스펙트럼 투과율이다.
δ는e,λt 해당 물질에 의해 전달되는 파장스펙트럼 복사 플럭스이다.
δ는e,λi 해당 물질에 의해 수신되는 파장의 스펙트럼 복사 플럭스펙트럼 복사 플럭스
Tλ 해당 물질의 파장에서의 스펙트럼 투과율이다.

스펙트럼 흡광도는 스펙트럼 광학 깊이와 다음과 같이 관련된다.

어디에

θν 주파수의 스펙트럼 광학 깊이이다.
θ는 스펙트럼 광학적 깊이(파장)이다λ.

흡광도는 적절한 단위 없이 "흡광도 단위" 또는 "AU"로 보고되기도 한다. 과학 연구자를 포함한 많은 사람들은 이러한 구성 단위로 [7]흡광도 측정 실험 결과를 잘못 표현하고 있다.

감쇠와의 관계

감쇠

흡광도는 물질에서 전달된 복사 전력의 감쇠를 측정하는 수치입니다.감쇠는 "흡수"의 물리적 과정에 의해 발생할 수 있지만 반사, 산란 및 기타 물리적 과정에 의해 발생할 수도 있습니다.재료의 흡광도는 두 흡광도가 모두 1보다 훨씬 작을 때 재료의 감광도[clarification needed] 거의 동일하며, 해당 재료의 방출량은 (방사선 방출률 또는 방사율과 혼동하지 말 것) 흡광도보다 훨씬 작습니다.실제로.

어디에

δ는et 그 물질에 의해 전달되는 복사 전력이다.
δ는eatt 그 물질에 의해 감쇠된 복사 전력이다.
δ는ei 그 물질이 받는 복사력이다.
δ는ee 그 물질에 의해 방출되는 복사 전력이다.

와 동등하다

어디에

T = Ωet/Ω은ei 해당 물질의 투과율이다.
ATT = δeatt/δ는ei 해당 물질의 감쇠량이다.
E = δee/δ는ei 해당 물질의 방출량이다.

그리고 맥주-람버트 법칙따르면 T = 10이다−A.

그리고 마지막으로

감쇠 계수

재료의 흡광도는 또한 다음과 같은 10진수 감쇠 계수와 관련이 있다.

어디에

l은 빛이 통과하는 물질의 두께입니다.
a(z)는 z에서 해당 물질의 10진수 감쇠 계수이다.

a(z)가 경로를 따라 균일할 경우 감쇠는 선형 감쇠라고 하며 관계는

때로는 물질의 몰 감쇠 계수(감쇠 계수를 몰 농도로 나눈 값)를 사용하여 관계가 제시되기도 한다.

어디에

θ해당 물질의 몰 감쇠 계수이다.
c(z)는 z에서 해당 물질의 몰 농도이다.

c(z)가 경로를 따라 균일할 경우 관계는

몰 감쇠 계수에 "몰 흡수율"이라는 용어는 사용하지 않는 것이 좋습니다.[1]

측정값

로그 대 정비례 측정값

Beer-Lambert 법칙(A=(l))(l)에 따라 물질을 통해 전달되는 빛의 양은 기하급수적으로 감소합니다.시료의 흡광도는 대수로 측정되기 때문에 시료의 두께와 시료의 흡수재 농도에 정비례한다.투과율과 같은 흡수와 관련된 다른 측정치는 단순한 비율로 측정되므로 재료의 두께와 농도에 따라 기하급수적으로 변화합니다.

흡광도: -log10etei) 투과율: Ωetei
0 1
0.1 0.79
0.25 0.56
0.5 0.32
0.75 0.18
0.9 0.13
1 0.1
2 0.01
3 0.001

계측기 측정 범위

실제 계측기는 흡광도를 정확하게 측정할 수 있는 범위가 제한되어 있습니다.판독치를 신뢰하려면 계측기를 교정하고 알려진 표준과 비교하여 점검해야 합니다.많은 계측기가 약 2AU(~1% 변속기)에서 시작하여 비선형(맥주-램버트 법칙을 준수하지 않음)이 됩니다.또한 시판되는 화학 분석용 기구로는 매우 작은 흡광도 값(10 이하−4)을 정확하게 측정하기가 어렵습니다.이러한 경우 레이저 기반 흡수 기법을 사용할 수 있다. 왜냐하면 레이저 기반 기법은 기존의 비레이저 기반 기기로 얻은 검출 한계를 여러 가지 크기로 대체하기 때문이다(검출은 5 × 10까지−13 입증되었다).시판되는 대부분의 비레이저 기반 계측기에 대한 이론상 최고의 정확도는 1AU에 가까운 범위에서 달성됩니다.그런 다음 가능한 경우 이 범위 근처에서 판독할 수 있도록 경로 길이 또는 농도를 조정해야 합니다.

측정방법

일반적으로 용존물질의 흡광도는 흡수분광법에 의해 측정된다.이것은 용액을 통해 빛을 비추고 얼마나 많은 빛과 어떤 파장이 검출기에 전달되었는지 기록하는 것을 포함한다.이 정보를 사용하여 흡수된 파장을 [8]파악할 수 있습니다.첫째, "공백"에 대한 측정은 참조용 용제만을 사용하여 실시합니다.따라서 용제의 흡광도를 알 수 있으며, 전체 용액을 측정할 때의 흡광도 변화는 단지 관심 용질만으로 이루어진다.그런 다음 용액의 측정이 이루어집니다.용액 샘플을 통과하는 투과 스펙트럼 복사 플럭스를 측정하여 입사 스펙트럼 복사 플럭스와 비교합니다.위에서 설명한 바와 같이, 주어진 파장에서의 스펙트럼 흡광도는

흡광도 스펙트럼은 흡광도 대 [9]파장의 그래프에 표시된다.

UV-Vis 분광 광도계가 이 모든 것을 자동으로 수행합니다.이 기계를 사용하기 위해 용액을 작은 큐벳에 넣고 홀더에 삽입합니다.기계는 컴퓨터를 통해 제어되며, 일단 "블랭킹"되면 파장에 대해 표시된 흡광도를 자동으로 표시합니다.용액의 흡광도 스펙트럼을 얻는 것은 Beer-Lambert 법칙을 사용하여 용액의 농도를 결정하는 데 유용하며 HPLC에서 사용됩니다.

음영수

일부 필터(특히 용접 유리)는 음영 번호(SN)로 평가되며, 이는 흡광도의 7/3배 + [10]1배입니다.

또는

예를 들어 필터의 투과율이 0.1%(투과율 0.001, 흡광도 3단위)인 경우 필터의 음영 번호는 8입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "Absorbance" . doi : 10.1351 / goldbook . A00028
  2. ^ a b IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "decadic absorcance".doi:10.1351/goldbook.D01536
  3. ^ "Light scattering by small particles. By H. C. Van de Hulst. New York (John Wiley and Sons), London (Chapman and Hall), 1957. Pp. Xiii, 470; 103 Figs.; 46 Tables. 96s". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 84 (360): 198–199. 1958. Bibcode:1958QJRMS..84R.198.. doi:10.1002/qj.49708436025.[검증 필요]
  4. ^ Bertie, John E. (2006). "Glossary of Terms used in Vibrational Spectroscopy". In Griffiths, Peter R (ed.). Handbook of Vibrational Spectroscopy. doi:10.1002/0470027320.s8401. ISBN 0471988472.
  5. ^ Dahm, Donald; Dahm, Kevin (2007). Interpreting Diffuse Reflectance and Transmittance: A Theoretical Introduction to Absorption Spectroscopy of Scattering Materials. doi:10.1255/978-1-901019-05-6. ISBN 9781901019056.
  6. ^ GE 헬스케어. taKTA Laboratory-Scale 크로마토그래피 시스템 - 계측기 관리 핸드북.GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, 2015.https://cdn.gelifesciences.com/dmm3bwsv3/AssetStream.aspx?mediaformatid=10061&destinationid=10016&assetid=16189
  7. ^ Kamat, Prashant; Schatz, George C. (2013). "How to Make Your Next Paper Scientifically Effective". J. Phys. Chem. Lett. 4 (9): 1578–1581. doi:10.1021/jz4006916. PMID 26282316.
  8. ^ Reusch, William. "Visible and Ultraviolet Spectroscopy". Retrieved 2014-10-29.
  9. ^ Reusch, William. "Empirical Rules for Absorption Wavelengths of Conjugated Systems". Retrieved 2014-10-29.
  10. ^ Russ Rowlett (2004-09-01). "How Many? A Dictionary of Units of Measurement". Unc.edu. Retrieved 2010-09-20.