分光光度法 (分光光度法, Spectrophotometry)은 物理學 에서 電子 스펙트럼 에 對한 定量的 硏究 方法이다. 분광법 보다 適用 範圍가 좁으며, 可視光線 과 近 紫外線 , 近 赤外線 을 對象으로 한다.

槪要 [ 編輯 ]

測定 裝置로 分光光度計 (分光光度計, spectrophotometer)를 使用한다

一般的으로 빛(白色光)李 物體에 닿으면 그 빛은 物體의 表面에서 反射되거나 物體의 表面에서 조금 內部로 들어간 後 反射, 또는 物體에 吸收되거나 物體를 通過하는 빛으로 나누어지는데 物體에 依하여 吸收되는 빛의 量은 그 濃度에 따라 다르다. 그러므로 이와 같은 빛의 吸收現象을 利用하면 試料溶液 中의 빛을 吸收하는 化學物質의 量을 定量할 수 있다. 이를 試料溶液, 또는 適當한 試藥을 넣어 발색시킨 溶液의 吸光度法이라고 하는데 主로 紫外線(ultraviolet, 180~320nm) 및 可視光線 (visible, 320~800nm) 領域에서 빛의 吸收를 利用한다. 赤外線 吸收 分光法은 化學分子의 作用基에 對한 特性的인 스펙트럼을 比較的 쉽게 얻을 수 있으며, 光學異性質體를 除外한 物質들의 스펙트럼이 다르므로 分子의 構造를 確認하는데 必要한 情報를 提供하여 준다. 따라서 赤外線 吸收 分光法은 武器 및 有機化學은 勿論 모든 化學分野에서 널리 使用되고 있다

빛이 試料를 通過하게 되면 試料에 依하여 빛이 吸收되기 때문에 빛의 强度는 弱해진다. 試料溶液을 通過한 빛의 量(transmittance, T)은 吸光物質이 存在하지 않았을 때의 빛의 强度( I0 )에 對한 吸光物質이 存在할 때의 빛의 强度(I), 卽 T=I/I0 로 標示되기 때문에 빛의 通過率은 恒常 1보다 작으며 다음과 같이 %로 標示될 수 있다.

빛의 通過率은 試料의 濃度와 특별한 相關關係를 나타내지 않지만 그 로그函數는 다음과 같이 試料의 濃度와 일정한 相關關係를 나타낸다.

-log T=K×C

여기서 C는 試料 中의 吸光物質의 濃度이고 K는 常數이다. 위의 式에서 -log T를 吸光度(absorbance,A) 라고 한다면 吸光度는 試料의 濃度와 특별한 相關關係( A = K×C )를 지니게 되며 A = KC의 關係를 Beer's law라고 한다. 하지만 試料의 吸光度는 試料中의 吸光 物質의 濃度에 依해서만 決定되지 않는 다. cuvette의 直徑 또는 幅에 따라서 吸光度는 달라진다. 또한 吸光度는 物質 固有의 特性에 따라서도 달라지는데 이것을 몰 吸收係數(molar absorptivity)라고 하며 ε로 標示한다. 그러므로 Beer"s law는 다음과 같이 쓸 수 있다.

A = ε ×b×c

여기서 A는 吸光度, ε는 物質 固有의 吸光計數, b는 cuvette의 直徑 또는 幅, c는 吸光物質의 濃度를 말한다. 試料溶液의 吸光度는 對照區(blank test)의 吸光度에 對한 比率이기 때문에 單位가 없으며 試料 中의 吸光物質의 濃度와 鄭의 相關關係를 지닌다. 그러므로 標準溶液의 濃度에 對한 吸光度가 얻어지면 未知濃度 試料의 濃度를 計算할 수 있게 된다.

分光光度計 [ 編輯 ]

分光光度計는 크게 光源, 單色畫 裝置, 檢出器로 構成되어 있다

光源에는 텅스텐 램프(320-2500nm領域의 輻射線), 重水素 아크 램프(200-400nm領域의 紫外線), 글로바(4000-200cm^(-1)의 赤外線 輻射線), 헬륨-네온 레이저(638nm), 레이저 다이오드(680-1550nm의 近赤外線) 等이 있다

單色畫 裝置는 빛을 各成分 波長으로 分散시키고 좁은 띠의 波長을 選擇하여 試料 또는 檢出器로 보낸다

檢出器는 光子가 檢出器에 到達할 때의 電氣 信號가 發生하는 原理를 利用하여 電流의 世紀와 輻射세기가 比例한다는 事實을 利用하여 吸光度를 測定한다

分光光度計의 種類는 크게 홑살型 分光光度計와 겹살型分光光度計가 있다

홑살型 分光光度計(single-beam spectrophotometer)의 分析原理는 光源에서 빛이 나와 單色畫 裝置에서 좁은 띠의 波長으로 分離되어 試料를 通過한 다음 檢出器에서 測定하는 것이다

홑살兄의 短點은 試料와 基準을 빛살에 번갈아 가며 바꾸어 놓아야 하기 때문에 不便하고 光源의 세기와 檢出器 感應이 둘 다 變化를 일으켜 時間의 函數를 測定하는 反應 速度 實驗에는 不適合하다

三殺型 分光光度計(double-beam spectrophotometer)는 回轉 거울에 依해서 進行方向이 바뀌기 때문에 試料와 基準 큐벳에 빛이 交代로 지나간다 이때 빛살은 1秒當 收賄 分割되며, 回路는 透光度와 吸光度를 얻을 수 있도록 自動的으로 P(試料로부터 나오는 殺意 調査도)와 p0(試料를 넣은 殺意 調査도)를 比較한다 卽 두 試料를 通過한 빛의 세기가 連續的으로 比較되기 때문에 時間과 波長에 따른 光源의 세기나 또는 檢出器 感應의 變化를 自動的으로 補正한다

三殺兄의 短點은 홑살형보다 비싸다는 點이다

透光度 T=p/p0, 吸光度 A=log(p0/p)=-logT 이다

Beer의 法則 A=ebC (e=몰吸光計數, b=셀의 두께(cm), C=溶液의 濃度(M))

Daniel C. Harris, <<分析化學>>, 自由아카데미, 2007, 468,469,523~528,534p 參照함

外部 링크 [ 編輯 ]

• Spectrophotometry Handbook Archived 2008年 12月 5日 - 웨이백 머신