
【化】 molar absorptivity
摩爾吸光系數(Molar Absorption Coefficient)是光譜學中用于量化物質對特定波長光吸收能力的關鍵參數,其英文對應詞為"Molar Extinction Coefficient"或"Molar Absorptivity"。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,該系數用符號$varepsilon$表示,單位為$text{L·mol}^{-1}text{·cm}^{-1}$,其物理意義為:當吸光物質濃度為1 mol/L、光程為1 cm時溶液的吸光度值。
在比爾-朗伯定律的數學表達式中: $$ A = varepsilon cdot c cdot l $$ 其中$A$為吸光度,$c$為溶液濃度(mol/L),$l$為吸收池光程長度(cm)。該系數的大小直接反映物質的吸光能力,通常與分子内部的電子躍遷概率相關。美國國家标準與技術研究院(NIST)指出,具有大共轭體系的有機分子(如葉綠素、血紅蛋白)往往表現出更高的$varepsilon$值,可達$10$量級。
實驗測定時需注意:該系數具有波長依賴性,最大吸收波長($lambda_{text{max}}$)對應最大$varepsilon$值。英國皇家化學會(RSC)的實驗指南強調,精确測量需控制溶劑種類、溫度和儀器基線校準等條件。例如水溶液中亞硝酸根離子在355 nm處的$varepsilon$值為23.0 L·mol⁻¹·cm⁻¹。
該參數在分析化學中具有重要應用價值,世界衛生組織(WHO)的水質檢測标準方法中,常基于已知$varepsilon$值建立分光光度法的定量分析模型。對于未知化合物,可通過标準曲線法結合朗伯-比爾定律反推其摩爾吸光系數。
摩爾吸光系數(Molar Absorption Coefficient,符號為$varepsilon$)是描述物質對特定波長光吸收能力的核心參數,其定義、物理意義及相關特性如下:
基本定義
當溶液的濃度為1 mol/L、光程(吸收池厚度)為1 cm時,物質在特定波長下測得的吸光度值即為摩爾吸光系數。其計算公式為:
$$
A = varepsilon cdot b cdot c
$$
其中,$A$為吸光度,$b$為光程(cm),$c$為濃度(mol/L)。$varepsilon$的單位為$rm L cdot mol^{-1} cdot cm^{-1}$。
與吸光系數的關系
當濃度以克/升表示時,$varepsilon$等于吸光系數$a$與物質分子量$M$的乘積,即$varepsilon = a cdot M$。
靈敏度指标
$varepsilon$越大,表明物質對光的吸收能力越強,分光光度法的檢測靈敏度越高。例如,$varepsilon > 10$時屬于高靈敏度反應。
特征常數
$varepsilon$是物質的固有屬性,與濃度和光程無關,但受入射光波長、溫度、溶劑等因素影響。在最大吸收波長($lambda{max}$)處的$varepsilon{max}$代表該物質的最大吸光能力。
應用場景
實驗條件
定律基礎
基于比爾-朗伯定律($A = varepsilon cdot b cdot c$),要求溶液均勻、單色光入射,否則可能因化學平衡(如離解)或光學幹擾(如散射光)導緻偏離。
若某溶液在$lambda_{max}=450 rm nm$時測得$A=0.8$,光程$b=1 rm cm$,濃度$c=0.02 rm mol/L$,則: $$ varepsilon = frac{A}{b cdot c} = frac{0.8}{1 times 0.02} = 40 rm L cdot mol^{-1} cdot cm^{-1} $$
摩爾吸光系數是分光光度法中的關鍵參數,直接關聯檢測靈敏度和分析準确性。實際應用中需結合實驗條件優化,并參考權威數據表中的$varepsilon$值。
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