Изосбестическая точка

Изобестическая точка в спектре бромкрезолового зеленого . Показаны спектры основных, кислых и растворов с промежуточным pH. Аналитическая концентрация красителя одинакова во всех растворах.

В спектроскопии изобестическая точка — это определенная длина волны, волновое число или частота, при которой общее поглощение образца не изменяется во время химической реакции или физического изменения образца. Это слово происходит от двух греческих слов: «изо», что означает «равный», и «сбест», что означает «гасимый».

Изосбестический сюжет

Когда изобестический график строится путем суперпозиции спектров поглощения двух веществ (либо с использованием молярного поглощения для представления, либо с использованием поглощения и сохранением одинаковой молярной концентрации для обоих видов), изобестическая точка соответствует длине волны, при которой эти спектры пересекают друг друга.

Пара веществ может иметь в своем спектре несколько изобестических точек.

1 к 1 (один моль реагента ( дает один моль продукта ) ) Когда в химической реакции включая равновесия участвует пара веществ с изобестической точкой, оптическая плотность реакционной смеси на этой длине волны остается инвариантной, независимо от степени реакции (или положения химического равновесия). Это происходит потому, что оба вещества поглощают свет определенной длины волны в одинаковой степени, а аналитическая концентрация остается постоянной.

Для реакции:

$X\rightarrow Y$

аналитическая концентрация одинакова в любой точке реакции:

$c_{X}+c_{Y}=c\,$.

Поглощение реакционной смеси (при условии, что оно зависит только от X и Y) составляет:

$A=l\cdot (\epsilon _{X}c_{X}+\epsilon _{Y}c_{Y})$.

Но в изобестической точке обе молярные поглощательные способности одинаковы:

$\epsilon _{X}=\epsilon _{Y}=\epsilon \,$.

Следовательно, поглощение

$A=l\cdot (\epsilon _{X}c_{X}+\epsilon _{Y}c_{Y})=l\cdot \epsilon \cdot (c_{X}+c_{Y})=l\cdot \epsilon \cdot c$

не зависит от степени реакции (т. е. от конкретных концентраций X и Y)

Требование для возникновения изобестической точки состоит в том, чтобы два участвующих вида были связаны линейно стехиометрией, так что поглощение было инвариантным на определенной длине волны. Таким образом, возможны соотношения, отличные от 1 к 1. Наличие изобестической точки обычно указывает на то, что только два вида, концентрация которых различается, способствуют поглощению вокруг изобестической точки. Если в процессе участвует третий, спектры обычно пересекаются на разных длинах волн по мере изменения концентрации, создавая впечатление, что изобестическая точка находится «не в фокусе» или что она будет смещаться при изменении условий. Причина этого в том, что очень маловероятно, чтобы три соединения имели коэффициенты экстинкции, случайно связанные линейной зависимостью для одной конкретной длины волны.

Приложения

Система гемоглобин / оксигемоглобин , измеренная с помощью пульсовой оксиметрии , показывает изобестическую точку около 808 нм.

После фотохимической циклоизомеризации Cd комплекса A/D-секо-коррина в соответствующий безметалловый коррина лиганд с помощью УФ/ВИД-спектроскопии

В химической кинетике изобестические точки используются в качестве контрольных точек при изучении скорости реакции , поскольку поглощение на этих длинах волн остается постоянным на протяжении всей реакции.

Изосбестические точки используются в медицине в лабораторном методе, называемом оксиметрией , для определения концентрации гемоглобина независимо от его насыщения. Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин имеют (не только) изобестические точки при 586 нм и около 808 нм.

Изосбестические точки также используются в клинической химии в качестве обеспечения качества для проверки точности длины волны спектрофотометра метода . Это делается путем измерения спектров стандартного раствора при двух различных условиях pH (выше и ниже p K _a вещества). Используемые стандарты включают дихромат калия (изобестические точки при 339 и 445 нм), бромтимоловый синий (325 и 498 нм) и конго красный (541 нм). Длина волны определяемой изобестической точки не зависит от концентрации используемого вещества и поэтому становится очень надежным эталоном.

Одним из примеров использования изобестических точек в органическом синтезе является фотохимическая A/D- коррина реакция замыкания кольца циклоизомеризации , которая была ключевым этапом в компании Eschenmoser / ETH Zürich витамина B ₁₂ полном синтезе . Изобестические точки доказывают прямое превращение комплекса секо-коррина в безметалловый коррина лиганд без промежуточных или побочных продуктов (в пределах обнаружения УФ/ВИД-спектроскопии ).