Isobetisk punkt

Isosbestisk punkt i bromokresolgrönt spektrum. Spektra för basiska, sura och mellanliggande pH-lösningar visas. Den analytiska koncentrationen av färgämnet är densamma i alla lösningar.

I spektroskopi är en isosbestisk punkt en specifik våglängd, vågnummer eller frekvens vid vilken den totala absorbansen av ett prov inte förändras under en kemisk reaktion eller en fysisk förändring av provet. Ordet kommer från två grekiska ord: "iso", som betyder "lika", och "bestos", som betyder "släckbar".

Isobetisk tomt

När en isosbetisk plot konstrueras genom överlagring av absorptionsspektra för två arter (antingen genom att använda molär absorptivitet för representationen, eller genom att använda absorbans och bibehålla samma molära koncentration för båda arterna), motsvarar den isosbestiska punkten en våglängd vid vilken dessa spektra korsar varandra.

Ett par ämnen kan ha flera isosbestiska punkter i sina spektra.

När en 1-till-1 (en mol reaktant ger en mol produkt ) kemisk reaktion (inklusive jämvikter ) involverar ett par ämnen med en isobestisk punkt , förblir absorbansen av reaktionsblandningen vid denna våglängd oföränderlig, oavsett omfattningen reaktion (eller positionen för den kemiska jämvikten). Detta beror på att de två ämnena absorberar ljus av den specifika våglängden i samma utsträckning, och den analytiska koncentrationen förblir konstant.

För reaktionen:

$X\rightarrow Y$

den analytiska koncentrationen är densamma vid vilken punkt som helst i reaktionen:

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

Reaktionsblandningens absorbans (förutsatt att den endast beror på X och Y) är:

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

Men vid den isosbestiska punkten är båda molära absorptionsförmågan desamma:

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

Därav absorbansen

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

beror inte på omfattningen av reaktionen (dvs på de särskilda koncentrationerna av X och Y)

Kravet för att en isosbestisk punkt ska inträffa är att de två involverade arterna är linjärt besläktade genom stökiometri, så att absorbansen är invariant vid en viss våglängd. Således är andra förhållanden än 1-till-1 möjliga. Närvaron av en isosbestisk punkt indikerar vanligtvis att endast två arter som varierar i koncentration bidrar till absorptionen runt den isosbestiska punkten. Om en tredje deltar i processen, skärs spektra typiskt vid olika våglängder när koncentrationerna ändras, vilket skapar intrycket av att den isosbestiska punkten är "ur fokus", eller att den kommer att förändras när förhållandena förändras. Anledningen till detta är att det skulle vara mycket osannolikt för tre föreningar att ha extinktionskoefficienter kopplade i ett linjärt förhållande av en slump för en viss våglängd.

Ansökningar

Isobestic punkt som används inom oximetri.

Efter fotokemisk cykloisomerisering av ett Cd-komplex av en A/D-seco-corrin till motsvarande metallfria corrin-ligand genom UV/VIS-spektroskopi

I kemisk kinetik används isosbestiska punkter som referenspunkter i studien av reaktionshastigheter , eftersom absorbansen vid dessa våglängder förblir konstant under hela reaktionen.

Isobestic punkter används inom medicin i en laboratorieteknik som kallas oximetri för att bestämma hemoglobinkoncentrationen , oavsett dess mättnad. Oxyhemoglobin och deoxihemoglobin har (inte enbart) isosbestiska punkter vid 586 nm och nära 808 nm.

Isobestic punkter används också inom klinisk kemi , som en kvalitetssäkringsmetod , för att verifiera noggrannheten i våglängden hos en spektrofotometer . Detta görs genom att mäta spektra för ett standardämne vid två olika pH- förhållanden (över och under ämnets pKa ). Standarderna som används inkluderar kaliumdikromat (isosbestiska punkter vid 339 och 445 nm), bromtymolblått (325 och 498 nm) och kongorött (541 nm). Våglängden för den isosbestiska punkten som bestäms beror inte på koncentrationen av det använda ämnet, och det blir därför en mycket pålitlig referens.

Isobestic punkter används också i organisk syntes , som i exemplet som visas här, nyckelsteget i A/D-varianten av den totala syntesen av vitamin B ₁₂ av A. Eschenmoser et al. ( ETH Zürich ): A/D- corrin -ringförslutning genom den fotokemiska A/D-seco-corrin corrin → cykloisomerisering). De isosbestiska punkterna ger bevis för en direkt omvandling av seco-corrin-komplexet till den metallfria corrin- liganden utan mellanprodukter eller biprodukter (inom detektionsgränserna för UV/VIS-spektroskopi ).