Was ist die Spektralphotometer-Absorption?

Die Absorption des Spektrophotometers bezieht sich auf die Lichtmenge, die von einer Lösung absorbiert wird, gemessen mit einem Laborgerät, das als Absorptionsspektrophotometer bezeichnet wird. In der Chemie und Biologie werden Spektralphotometer für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt. Sie können dabei helfen, Verbindungen zu identifizieren, Konzentrationen von Lösungen zu bestimmen oder die Anzahl der in einer Flüssigkeit suspendierten Zellen abzuschätzen. Spektralphotometer arbeiten, indem sie einen gefilterten Satz von Licht bestimmter Wellenlängen durch eine Probenlösung und auf ein Belichtungsmessgerät richten. Die von der Probe durchgelassene oder absorbierte Lichtmenge sowie die absorbierten Wellenlängen zeigen einige der Eigenschaften der Probe.

Das Licht, das Menschen visuell wahrnehmen, ist eine Form von Energie, elektromagnetischer Strahlung, und umfasst einen Wellenlängenbereich über einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums. Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und andere kurze Wellenlängen unter 400 Nanometer (nm) sind für das menschliche Auge nicht sichtbar, und auch Wellenlängen über 700 nm, wie Infrarotlicht oder Radiowellen, sind nicht sichtbar. Die vom Menschen wahrgenommenen Farben reichen von kürzeren blauen und violetten Wellen um 400 nm über den Regenbogen bis hin zu Rot, das näher bei 700 nm liegt. Spektralphotometer messen im sichtbaren Bereich mit einer gewissen Überlappung im ultravioletten und infraroten Bereich des Spektrums.

Wenn wir eine Farbe sehen, zum Beispiel ein grünes Blatt, sehen wir die Lichtwellenlängen, die von diesem Gegenstand durchgelassen werden. Im Fall des grünen Blattes absorbiert eine Verbindung in den Pflanzenzellen namens Chlorophyll blaue und rote Wellenlängen aus dem weißen Licht der Sonne, absorbiert jedoch das Grün nicht stark. Stattdessen werden die grünen und fast grünen Wellenlängen übertragen und die Pflanze erscheint grün.

In jeder gegebenen flüssigen Lösung werden einige Wellenlängen des Lichts in größeren Mengen absorbiert als andere. Spektralphotometer richten einen weißen Lichtstrahl durch die zu untersuchende Probenlösung. Die Absorption des Spektrophotometers ist die Lichtmenge, die von der untersuchten Verbindung absorbiert wird. Dieses Licht wird in unterschiedlichen Mengen über einen Wellenlängenbereich absorbiert, der als Absorptionsspektrum bekannt ist.

Das Absorptionsspektrum kann helfen, die Probenverbindung zu identifizieren. Einige Pflanzenpigmente absorbieren beispielsweise andere Wellenlängen als Chlorophyll und können durch ihre Absorptionsdiagramme voneinander unterschieden werden – Diagramme, in denen die Spektralphotometer-Absorption als Funktion der Wellenlänge angezeigt wird. Die Wellenlängen, die am stärksten absorbiert werden, erscheinen als Spitzen im Diagramm, was dem Diagramm jeder Verbindung eine charakteristische Form verleiht.

Die Konzentration einer Lösung kann auch aus ihrer Spektrophotometer-Extinktion abgeleitet werden. Dies geschieht durch das Lambert-Beer-Gesetz, auch bekannt als Beer-Gesetz, das eine Gleichung ist, die das Absorptionsniveau des Spektrophotometers mit der Konzentration durch zwei andere Faktoren in Beziehung setzt: den Extinktionskoeffizienten und die Weglänge oder Breite des Probenröhrchens. Der Extinktionskoeffizient ist ein chemischer Faktor, der für jede Verbindung unterschiedlich ist, aber er kann durch Testen einer Probe bekannter Konzentration im Spektrophotometer bestimmt werden. Das Beersche Gesetz kann dann verwendet werden, um nach unbekannten Konzentrationen derselben Verbindung aufzulösen.