색도분석(Colorimetric Analysis) - 2

청소를 소홀히 하면 흡광도가 증가한다 (Bouger-Beer 법칙)

여러분은 열대어 애호가인가요? 수족관 관리가 조금 번거롭지만, 물고기들은 참 사랑스럽습니다. 여기 열대어를 기르는 A씨와 B씨가 있습니다. A씨는 청결을 좋아해 수족관을 항상 맑고 아름답게 유지합니다. 반면 B씨는 게으른 편이라 수족관이 종종 흐려집니다.

두 사람의 수족관은 창가에 놓여 있습니다. A씨의 수족관은 물이 맑기 때문에 창문을 통해 들어온 빛이 수족관을 지나 대부분 보입니다. 그러나 B씨의 수족관은 물이 흐려져 빛이 거의 통과하지 못합니다.

창문에서 들어온 빛 중 수족관을 통과한 빛의 비율을 투과율(Transmittance, T)이라 합니다. 일반적으로 투과율은 %T(백분율)로 표현됩니다. 창문에서 들어온 빛 중 수족관 물에 흡수된 빛은 흡광도(Absorbance, Abs)라고 합니다.

즉, 청소하지 않아 흐려진 수족관은 빛을 흡수하여 투과율을 낮추고 흡광도를 높입니다. 반대로 항상 깨끗한 수족관은 빛을 잘 통과시켜 투과율은 거의 100%에 가깝고 흡광도는 거의 0에 가깝습니다.

수학적 공식으로 표현하기

• 창문에서 들어온 빛을 I₀, 수족관을 통과한 빛을 I라 하면, T=I / I₀

• 수족관의 폭(광학 경로 길이, ℓ), 물의 흐림 정도(농도, c), 그리고 물질 고유의 상수(몰 흡광 계수, ε)를 고려하면, 투과율은 다음과 같이 표현됩니다.
• 흡광도(Abs)는 투과율의 역수를 로그로 취한 값으로,

Abs=ε⋅c⋅l

이 식은 Bouger-Beer 법칙이라 불리며, 흡광도가 몰 흡광 계수, 농도, 광학 경로 길이에 비례함을 보여줍니다.

Bouger-Beer 법칙

• 흡광도(Abs)는 용액의 농도(c)와 용액층의 두께(l)에 비례한다.

1. Bouger-Beer 법칙은 과거에 Lambert-Beer 법칙이라고도 불렸습니다.
2. 몰 흡광 계수(ε)는 물질(용질) 고유의 상수로, 분광법을 통해 각 물질을 정량화하는 데 필요합니다.