36. Бугер-Ламберт және Бер заңдарының мәнін тұжырымдаңыз. Олардың математикалық формуласы қандай ?

Барлық фотометриялық талдау әдістері Бугер-Ламберт-Бер заңына негізделген. Бұл заңның мәні анық интенсивті жарық ағынының (I₀) зерттеліп отырған ертіндімен кювета арқылы өтуі кезінде жартысы шағылысады (I_шағ), ал жартысы ертіндімен адсорбцияланады (сіңіріледі) (I_a), нәтижесінде ертінді арқылы өткен жарық ағынының интенсивтілігі төмендейді (7 сурет). Осыдан жарық ағынының теңдеуі: I₀ = I_шағ + I_a + I.

Жарық ағынының ауа-әйнек және ерітінді-әйнек шекараларында шағылуы нәтижесінде әлсіреуі өте үлкен болмағандықтан және кюветада да ерітінді мен еріткіште тұрақты болса, онда I_шағ мәнін қараусыз қалдыруға болады. Осының нәтижесінде ертінді арқылы өткен жарық ағынының теңдеуі мынадай күйде болады: I₀ = I_a + I. Ертіндісі бар кювета арқылы өткен (I) немесе шағылған (I₀) жарық ағынының интенсивтілігін I₀ – I айырмашылығы арқылы тікелей өлшеуге бағынбайтын жарық адсорбциясының I_a мәнін анықтау арқылы да тікелей өлшеуге болады. Ерітінді арқылы өткен жарық ағынының әлсіреуі заттың табиғатына, ертіндідегі молекулалар санына (концентрациясына) және жарықтың спектралды құрамына тәуелді.

Барлық боялған қоспалар оптикалық белсенді, яғни көрінетін жарықтың әртүрлі ұзындықтағы спектр толқынының жарық энергиясын пропорцианалды емес сіңіреді. Ертіндіге енген және одан шыққан түстің нәтижесінде ұзынсызықты жарық ағыны (немесе күндізгі жарық) әртүрлі болады. Ертіндінің түсі түсетін жарық ағынының ерітінді арқылы сіңірілмей өткен бөлігімен байланысты. Осыған сәйкес кез келген затты анықтау кезінде жарық ағыны толқынының ертіндіге сіңірілуі максималды болатын ұзындығын орнату қажет. Бұған призмаларды немесе дифракционды торларды дисперстейтін жарықфильтрлерінің негізінде жетеді.

Затпен сіңірілген фотондар саны жарық ағынының интенсивтілігіне, яғни олардың санына тәуелді. Жарық ағынының интенсивтілігі неғұрлым көп болса, соғұрлым оның абсолютті көп шамасы ерітіндімен сіңіріледі. Фотондарды сіңіріп, молекулалар аз уақытқа колебатты және электрлі қозған күйге ауысады. Қозған молекулалардың үлесі заттың табиғатына және жарық ағынының интенсивтілігіне байланысты. Сәулеленудің аздаған интенсивтілігі кезінде ертіндідегі қозған молекулалардың саны өте аз, сондықтан негізінен ертіндідегі заттың тұрақты сәулеленуі мен концентрациясы кезінде ерітіндіде мөлшері тұрақты болатын қозбаған молекулалар болады. Жарық ағынының интенсивтілігінің жоғарылауы кезінде қозған молекулалар үлесі пропорциналды артады, алайда бұл практика жүзінде жарық ағынының кең диапазонды интенсивтілігінде тұрақты болып қалатын ерітіндіде қозбаған күйдегі молекулалар санында байқалмайды. Осыдан ертіндідегі қозбаған молекулалардың саны және жарық ағынының интенсивтілігінің әлсіреуі тек концентрацияға тәуелді деген қортыны туады.

П.Бугер мен И.Ламберттің зертеулерінен бірдей жағдайда тең мәнді ертіндінің қабаты арқылы өткен жарық ағынының бірдей бөлігін (үлесін) сіңіреді. Бұл заң мына теңдеумен өрнектеледі

I = I₀ e^-kl немесе I = I₀ 10^-kl,

мұнда I₀ және I – ерітінді арқылы өтетін және түсетін жарық ағынының сәйкес интенсивтілігі; e – натуралды логарифм негізі; k – заттың белгілі концентрациясындағы ертіндінің жарықсіңіру коэффициенті; l – жарықпен астасқан ерітінді қабатының қалыңдығы.

Бугер-Ламберт-Бер теңдеуін біріктіріп, фотокалориметрияның негізгі заңы – Бугер-Ламберт-Бер заңының математикалық теңдеуін аламыз:

I = I₀ 10^-Сl немесе lg = Сl = D,

Қарапайым тең жағдайда сіңірілетін қабаттың қалыңдығы мен заттың концентрациясына тура пропорцианал болатын D мәнін оптикалық тығыздық (немесе экстинция Е) деп атау қабылданған.