吸光光度こうど法ほう

吸光光度こうど法ほう（きゅうこうこうどほう）とは、試料しりょう溶液ようえきに光ひかりをあて、その光こうが試料しりょうを反射はんしゃする際さいの、対象たいしょうとなる物質ぶっしつによる光ひかりの吸収きゅうしゅうの程度ていど、すなわち吸光度どを測定そくていすることにより、その物質ぶっしつの濃度のうどを定量ていりょう的てきに分析ぶんせきする方法ほうほうである。吸光光度こうど分析ぶんせき法ほう（きゅうこうこうどぶんせきほう）とも呼よばれる。

原理げんり

我々われわれ人間にんげんが白色はくしょく光こうの下したにおいて光源こうげんでない物質ぶっしつの色いろを見みるとき、その物質ぶっしつの色いろは、その物質ぶっしつが吸収きゅうしゅうした光ひかりの波長はちょうの色いろの補色ほしょくである。例たとえば、赤あかい物体ぶったいを見みるとき、実際じっさいはその物体ぶったいは赤色あかいろの補色ほしょくである青あお緑色みどりいろを吸収きゅうしゅうしているだけであって、その物体ぶったいを青あお緑色みどりいろの光ひかりの下したで見みれば、光ひかりは全すべて吸収きゅうしゅうされてしまうから、その物体ぶったいは黒くろく見みえることになる。

また、我々われわれが純粋じゅんすいに見みる液体えきたいの色いろは、その液体えきたい中ちゅうの色素しきそによるものであって、例たとえば何なにか赤あかい液体えきたいがあれば、それは青あお緑色みどりいろの波長はちょうの光ひかりを吸収きゅうしゅうする物質ぶっしつ、すなわち赤あかい色素しきそが液体えきたい中ちゅうに存在そんざいすることになる。さらに、その色素しきその溶液ようえき中ちゅうの濃度のうどが高たかければ、その色いろはより濃こく見みえる。赤色あかいろがより濃こく見みえるというのは、目めに入はいってくる光ひかりの波長はちょうのうち、補色ほしょくである青あお緑色みどりいろの波長はちょうの光こうがより少すくなくなるということである。

実際じっさいに、均質きんしつな媒質ばいしつを通過つうかする際さいの光ひかりの強度きょうどの減少げんしょうは、ランベルト・ベールの法則ほうそくによって定式ていしき化かされている。まず、ランベルトの法則ほうそくによれば、強つよさI₀の入射にゅうしゃ光こうがこの試料しりょう中ちゅうを距離きょりl進すすんだときの透過とうか光こうの強つよさ、すなわち媒質ばいしつ中ちゅうの光ひかり路ろ長ちょうlにおける透過とうか光こうの強つよさIは、以下いかの式しきで表あらわされる。

$\log _{10}(I_{0}/I)=al\,$

aは媒質ばいしつごとに定さだまる比例ひれい定数ていすうで、特とくに吸光係数けいすうと呼よばれる。さらに、試料しりょうの濃度のうどcが小ちいさいとき、ベールの法則ほうそくが成なり立たち、aとcの間あいだに次つぎの関係かんけいが成なり立たつ。

$a={\epsilon }c\,$

εいぷしろんは試料しりょうの種類しゅるいにより、濃度のうどにはよらない定数ていすうで、cの単位たんいをモル濃度のうど(mol·dm⁻³)、lの単位たんいをセンチメートルとした時ときのεいぷしろんをモル吸光係数けいすうという。この式しきは、aは試料しりょうの濃度のうどcと比例ひれいすることを表あらわしている。ここで、光ひかりの吸収きゅうしゅうの程度ていどである吸光度どAを、

$\log _{10}(I_{0}/I)=A\,$

という式しきで定さだめると、以上いじょうから、濃度のうどの違ちがう同おなじ種類しゅるいの試料しりょう中ちゅうで、同おなじ距離きょりを通過つうかした光ひかりの吸光度どAは、その試料しりょうの濃度のうどcと比例ひれいすることがわかる。

以上いじょうより、色いろを持もつ物質ぶっしつは、何なにかしらの波長はちょうの光ひかりを吸収きゅうしゅうしているということだから、溶液ようえき中ちゅうの発色はっしょくする物質ぶっしつの濃度のうどを測定そくていするとき、その溶液ようえきに光ひかりを通過つうかさせた際さいの吸光度こうどを測定そくていすれば、濃度のうどが分わかるというのがこの測定そくてい法ほうの原理げんりである。ただし、これは人間にんげんの目めから見みた色いろを例れいにとっているだけであって、この吸収きゅうしゅうする光ひかりの波長はちょうが必かならずしも可視かし領域りょういきである必要ひつようはない。

定量ていりょう的てきな分析ぶんせき

以上いじょうの原理げんりから、試料しりょう溶液ようえき中ちゅうの対象たいしょうとなる物質ぶっしつの濃度のうどを定量ていりょう的てきに測定そくていするには、まずその物質ぶっしつを何なんらかの形かたちで発色はっしょくする物質ぶっしつへと変換へんかんし(測定そくていしたい物質ぶっしつと変換へんかん後ごの色素しきその濃度のうどが比例ひれいすれば、その色素しきその濃度のうどを測定そくていすることで、間接かんせつ的てきに目的もくてきの物質ぶっしつの濃度のうどが分わかる)、あらかじめ対象たいしょうとなる物質ぶっしつの吸収きゅうしゅうする波長はちょうのピーク付近ふきんの光ひかりのみを測定そくていに用もちいてやる必要ひつようがある(例たとえば、白色はくしょく光こうを用もちいて赤色あかいろの溶液ようえきを測定そくていしても、その際さい通過つうかする光ひかりのうち、青あお緑色みどりいろの光ひかり以外いがいは色素しきそに全まったく吸収きゅうしゅうされずに通過つうかしてしまうから、光ひかりの強度きょうどと溶液ようえき中ちゅうの赤あかい色素しきその濃度のうどは純粋じゅんすいには比例ひれいしない)。同様どうように、その光ひかりが対象たいしょうとなる物質ぶっしつ以外いがいの物質ぶっしつに吸収きゅうしゅうされないようにする必要ひつようがある。

また、実験じっけんに用もちいるセル自体じたいの光ひかりの反射はんしゃや、光ひかりが溶液ようえき中ちゅうで透過とうかせずに散乱さんらんしてしまうことなどにより、どうしても誤差ごさが生しょうじてしまう。実際じっさいの測定そくていにおいては、このような影響えいきょうは無視むしできないから、対象たいしょうとなる物質ぶっしつが含ふくまれない溶液ようえきも同様どうように測定そくていして、これを吸光度ど0として(I₀をこの時ときの透過とうか光こうの強つよさとして)比較ひかくする(対照たいしょう実験じっけん)。あとはランベルト・ベールの法則ほうそくによる式しきを用もちいてそれを試料しりょう溶液ようえきと比較ひかくし、定量ていりょう的てきに濃度のうどを導みちびき出だすことができる。

しかし、実際じっさいには誤差ごさの影響えいきょうをできる限かぎり減へらすために、あらかじめ濃度のうど既知きちの溶液ようえきを測定そくていしておいて、吸光度こうどと溶液ようえきの濃度のうどの関係かんけいをプロットしたグラフ(これを検量けんりょう線せんという)を作成さくせいしておき、これに試料しりょうの結果けっかを当あてはめる。さらに、上述じょうじゅつのランベルト・ベールの法則ほうそくは一般いっぱんに希薄きはく溶液ようえきでしか成なりたず、濃度のうどが高たかくなるに従したがい、検量けんりょう線せんはその定式ていしきから本来ほんらい想定そうていされる直線ちょくせんではなくなる。しかし、ランベルト・ベールの法則ほうそくが成なりたずとも、濃度のうどが高たかくなるにつれて吸光度どが高たかくなるという関係かんけいが崩くずれず、ある濃度のうどに対たいしてある吸光度どが定さだまるならば、そこには一対一いちたいいち対応たいおうの関係かんけいがあるから、やはり吸光度どから濃度のうどを測定そくていすることができる。この濃度のうどを定量ていりょう的てきに知しるためには、同様どうように既知きちの濃度のうどの溶液ようえきを測定そくていして濃度のうどと吸光度どの関係かんけいをグラフにしておき、それと濃度のうど未知みちの試料しりょうの吸光度こうどを比較ひかくしてやればよい。

関連かんれん項目こうもく

• 分光ぶんこう測はか色いろ法ほう

参考さんこう文献ぶんけん

• 東京大学とうきょうだいがく教養きょうよう学部がくぶ化学かがく部会ぶかい編へん『基礎きそ化学かがく実験じっけん』東京とうきょう化学かがく同人どうじん、2007年ねん

外部がいぶリンク

• 光ひかり吸収きゅうしゅうを用もちいた溶液ようえき中ちゅうの化学かがく種しゅの定量ていりょう