Колориметрія.

У медичній практиці важливим аспектом є особливості поглинання світла розчинами. Інтенсивність поглинання світла в цьому випадку залежить від концентрації молекул, з якими взаємодіє світло.

Якщо розчинник не поглинає світло з певною довжиною хвилі, то поглинання монохроматичного світла забарвленими розчинами описується законом Бугера-Ламберта, а показник поглинання за низьких концентрацій прямо пропорційний концентрації речовини в розчині (закон Бера): к = χс, де χ — питомий показник поглинання (для шару розчину одиничної товщини з одиничною концентрацією).

Тоді закон Бугера-Ламберта-Бера можна виразити так: І = І_ое^-χсd, де I — інтенсивність світла, що пройшло через розчин; I₀ — інтенсивність світла, що падає на розчин.

Закон Бера виконується для розчинів з невели­кою концентрацією, а за великих концентрацій показник поглинання внаслідок взаємодії молекул залежить від концентрації розчину. Якщо перейти від натурального логарифма до десяткового, то формула закону Бугера-Ламберта-Бера набуде такого вигляду: І = І_ое^-χсd , де χ׳=χ/2,3

Коефіцієнтом пропускання або прозорістю роз­чину називають таке відношення:

τ=I/I_0, а оптичною густиною розчину таке: D=lg (I/I₀)

Порівнявши це рівняння із формулою І = І_ое^-χсd ,отримаємо: D= χ׳сd

На законі Бугера-Ламберта-Бера грунтується один з методів визначення концентрації речовини в забарвлених розчинах (концентраційна колори­метрія).

Із формули D= χ׳сd бачимо, що для розчинів однієї і тієї ж речовини оптична густина прямо пропорційна добуткові концентрації розчину на товщину шару. Два розчини однієї речовини з концентраціями с₁ і с₂ і товщинами шарів відповідно d₁ і d₂ поглинають світло однаково, тобто їхні оптичні густини рівні: D₁ = D₂. Виконується таке співвідношення: c1d1 = c2d2, або c1/c2 = d1/d2

Отже, у цьому випадку концентрації розчинів обернено пропорційні товщинам шарів. Це спів­відношення лежить в основі концентраційної коло­риметрії. Для визначення концентрації розчину використовують колориметри: візуальні та об'єктивні (фотоелектроколориметри).

П рикладом візуального колориметра є плун­жерний колориметр (рис.16.26).

Від джерела світла (Д) через конденсорну лінзу (Л) світло падає на розміщені поряд дві кювети (К). В одну кювету наливають стандартний розчин, а в другу — досліджуваний.

Товщина шарів розчинів регулюється скляними стовпчиками (плунжерами) (С). Пройшовши через шар рідини та плунжери, світло потрапляє у призму (П), а потім у поле зору, яке має форму двох півкіл, що дотикаються по діаметру; їх ми бачимо в окулярі (Ок). Регулюючи положення плунжерів у розчинах, досягають однакової яскравості обох половин поля зору. За положенням плунжерів у кюветах визначають товщини шарів розчинів. Тоді концентрацію речовини в досліджуваному розчині можна визначити за таким співвідношенням: c = c_ст (d_ст/d) де с_ст — концентрація стандартного розчину; d_ст і d. — товщини шарів стандартного і досліджуваного розчинів.

Недоліком використання такого колориметра є суб'єктивний підхід до оцінки однорідності забарвлення поля зору. Цієї суб'єктивності можна уникнути, якщо світлові пучки, які виходять із кювет, потраплятимуть на фотоелементи, тобто буде реєструватися фотострум, пропорційний інтенсивності світла. У цьому випадку не є о бов'язковим однакове освітлення поля зору, тобто непотрібно змінювати товщину шару. Один фотоелемент освітлюють променями, що пройшли через розчин, а інший — променями, які пройшли через розчинник, і вимірюють різницю двох фотострумів. За цією різницею можна визначити концентрацію розчину (рис. 16.27).

Фотоколориметричним методом визначають ступінь насичення крові киснем (оксигемометрія).