Молярный коэффициент поглощения

Мера того, насколько сильно химический вид поглощает заданную длину волны света.

В химии молярный коэффициент поглощения или молярный коэффициент ослабления ( ε ) ^[1] является мерой того, насколько сильно химический вид поглощает и, таким образом, ослабляет свет на данной длине волны . Это внутреннее свойство вида. Единицей СИ молярного коэффициента поглощения является квадратный метр на моль ( м ² /моль ), но на практике величины обычно выражаются в терминах М ⁻¹ ⋅см ⁻¹ или Л ⋅моль ⁻¹ ⋅см ⁻¹ (последние две единицы обе равны 0,1 м ² /моль ). В более старой литературе иногда используется см ^{2 /моль; 1 М −1} ⋅см ⁻¹ равен 1000 см ² /моль. Молярный коэффициент поглощения также известен как молярный коэффициент экстинкции и молярная поглощательная способность , но использование этих альтернативных терминов не приветствуется ИЮПАК . [ ^{2] [3]}

Закон Бера-Ламберта

Поглощение материала, имеющего только один поглощающий вид , также зависит от длины пути и концентрации вида в соответствии с законом Бера-Ламберта.

${\displaystyle A=\varepsilon c\ell ,}$

где

• ε — молярный коэффициент поглощения данного материала;
• c — молярная концентрация этих видов;
• ℓ — длина пути.

В разных дисциплинах существуют разные соглашения относительно того, является ли поглощение декадным (на основе 10) или неперовским (на основе e), т. е. определяется относительно пропускания через десятичный логарифм (log ₁₀ ) или натуральный логарифм (ln). Молярный коэффициент поглощения обычно является декадным. ^{[1] [4]} Когда существует неоднозначность, важно указать, какой из них применяется.

Если в растворе присутствует N поглощающих видов, то общая поглощательная способность представляет собой сумму поглощательных способностей каждого отдельного вида i :

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}A_{i}=\ell \sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}c_{i}.}$

Состав смеси из N поглощающих видов может быть найден путем измерения поглощения на N длинах волн (значения молярного коэффициента поглощения для каждого вида на этих длинах волн также должны быть известны). Выбранные длины волн обычно являются длинами волн максимального поглощения (максимумами поглощения) для отдельного вида. Ни одна из длин волн не может быть изосбестической точкой для пары видов. Набор следующих одновременных уравнений может быть решен для нахождения концентраций каждого поглощающего вида:

${\displaystyle {\begin{cases}A(\lambda _{1})=\ell \sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}(\lambda _{1})c_{i},\\\ldots \\A(\lambda _{N})=\ell \sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}(\lambda _{N})c_{i}.\\\end{cases}}}$

Молярный коэффициент поглощения (в единицах М ^-1 см ^-1 ) напрямую связан с поперечным сечением затухания (в единицах см ² ) через постоянную Авогадро N _A : ^[5]

${\displaystyle \sigma =\ln(10){\frac {10^{3}}{N_{\text{A}}}}\varepsilon \approx 3.82353216\times 10^{-21}\,\varepsilon .}$

Коэффициент поглощения массы

Массовый коэффициент поглощения равен молярному коэффициенту поглощения, деленному на молярную массу поглощающего вещества.

ε _m = ε ⁄ M

где

• ε _m = Массовый коэффициент поглощения
• ε = Молярный коэффициент поглощения
• M = Молярная масса поглощающего вещества

Белки

В биохимии молярный коэффициент поглощения белка при 280 нм зависит почти исключительно от числа ароматических остатков, в частности триптофана , и может быть предсказан из последовательности аминокислот . ^[6] Аналогично, молярный коэффициент поглощения нуклеиновых кислот при 260 нм может быть предсказан, учитывая последовательность нуклеотидов.

Если известен молярный коэффициент поглощения, его можно использовать для определения концентрации белка в растворе.

Ссылки

1. "Глава 11 Раздел 2 - Термины и символы, используемые в фотохимии и рассеянии света" (PDF) . Компендиум по аналитической номенклатуре (Оранжевая книга) . ИЮПАК. 2002. стр. 28.
2. IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «Extinction». doi :10.1351/goldbook.E02293
3. IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «Absorbtivity». doi :10.1351/goldbook.A00044
4. "Молекулярная спектроскопия" (PDF) . Компендиум по аналитической номенклатуре . ИЮПАК. 2002."Методы измерения" (PDF) . Компендиум по аналитической номенклатуре . ИЮПАК. 2002.
5. Lakowicz, JR (2006). Принципы флуоресцентной спектроскопии (3-е изд.). Нью-Йорк: Springer. стр. 59. ISBN 9780387312781.
6. Gill, SC; von Hippel, PH (1989). «Расчет коэффициентов экстинкции белков из данных аминокислотной последовательности». Аналитическая биохимия . 182 (2): 319–326. doi :10.1016/0003-2697(89)90602-7. PMID  2610349.

Внешние ссылки

• Nikon MicroscopyU: Введение во флуоресцентные белки включает таблицу молярных коэффициентов затухания флуоресцентных белков .