витися новий фотон з меншою енергією, довільним напрямком руху, поляризацією і спіном (спін електрона може змінитися в процесі релаксації), тобто міняються ВСЕ фундаментальні властивості фотона або він взагалі зникає.
В
Рис. 6. Схема вимірювання коефіцієнтів і спектрів поглинання пігментів у розчині.
Паралельний (Сфокусований) пучок фотонів, як правило, монохроматичне із змінною довжиною хвилі, пропускають через кювету з розчином пігменту. При проходженні через розчин пучок послаблюється, тому що частина фотонів поглинається молекулами пігменту. Процес поглинання описується законом Бугера-Ламберта-Бера [2]. p> Закон Бугера-Ламберта-Бера можна виразити такими формулами:
T = I/I 0 = 10 - D ; D = k (l) В· L;
тут I 0 - інтенсивність (потужність) вхідного пучка фотонів, I - інтенсивність (потужність) що виходить пучка, L - товщина шару речовини, через яке проходить світло (довжина оптичного шляху); T - [оптичне] пропускання; D - оптична щільність; k (О») - [Десятковий] показник поглинання, що характеризує властивості речовини і залежить від довжини хвилі (у вакуумі) О» світла, що поглинається. Ця залежність називається спектром поглинання речовини.
Для розчинів пігментів у непоглинаючих розчинниках k (О») = e (l) В· [C], де e (l) - молярний коефіцієнт поглинання, [C] - концентрація розчиненого речовини, моль/л.
Спектри k (О»), e (l) і D (l) не залежать від концентрації. Спектр пропускання T (l, C), навпаки, залежить, однак саме цей спектр, з урахуванням спектральної залежності нашого суб'єктивного сприйняття, однозначно визначає колір пігменту.
Розглянемо зв'язок поглинання і кольору на прикладі розчинів рослинного пігменту антоциана, який обумовлює забарвлення квітів і зрілих плодів і ягід. Спектри поглинання антоциана (точніше, суміші антоціанів) наведено на рис. 7. p> Експеримент виконаний ученицею 9б класу МОУ Ліцею В«Фізико-технічна школаВ» (м. Обнінськ) Юлією Дуфлот під керівництвом викладача хімії вищої категорії Є.В. Тетенькин. Спектри виміряні на спектрофотометрі В«SpecordВ» (Німеччина). Математична обробка (інтерполювання, екстраполірованіе і згладжування спектрів) проведено в середовищі MatLab (MatLab В®, the MathWorks, Inc.) автором, співробітником ВНДІ СХРАЕ РАСГН (м. Обнінськ, 109 км Київського шосе) Тетенькин В.Л.
В
Рис. 7. Спектри поглинання антоціанів з ягід чорниці при різних pH розчинів.
Колір ліній і точок приблизно відповідає забарвленню розчинів пігментів (у дужках - pH зразків з універсального індикатору): зразки № 1 (2,5) та № 2 (4) червоні; № 3 (6,5) рожевий; № 4 (8) зеленуватий; № 5 (10) світло-жовтий.
Як видно з малюнка 7, спектри антоциана дуже рухливі, залежать від pH розчину і, як показав експеримент, можуть відповідати практично будь-якого кольору розчину. Широка кольорова гамма антоціанів і простота зміни кольору пояснює, чому саме цей пігмент обраний природою для фарбування. Локалізація пігменту в вакуолях (рис. 9) дозволяє створити будь-яку його концентрацію і надати забарвленні необхідну густоту і насиченість. p> При русі від кислої до лужному середовищі можна відзначити монотонні зміни спектрів поглинання антоціанів:
1) зменшується амплітуда поглинання у видимій області спектра, тобто розчини стають більш світлими (прозорими);
2) максимум в видимій області зміщується в довгохвильову сторону, що призводить до характерних змінам кольору розчинів;
3) збільшується амплітуда поглинання у фіолетовій (ультрафіолетової) області спектра, домінування поглинання в якої додає розчинам жовтуватий відтінок.
В
Рис. 8. Антоціан дельфінол.
Приєднання глюкози перетворює антоцианідіни дельфінідол в антоціан (моно або діглікозід).
У пігментів всі 7 подвійних зв'язків сполучені, одна з них (червона) - напівізольованому. p> Катіон металу у оксония-аніону кисню визначає колір пігментів: Fe - синій, Mo - фіолетовий, Ca - пурпуровий. Колір залежить також від дисоціації OH груп і, отже, від pH розчину пігментів.
В
Рис. 9. Схема будови клітини рослин.
Всі пігменти фотосинтезу (Хлорофілли, каротиноїди) знаходяться у внутрішніх мембранах хлоропластів, а водорозчинні антоціани локалізовані в ізольованих мішках - вакуолях. У живих листках антоціани поглинають надлишкову сонячну радіацію у видимій області спектру (максимум поглинання антоціанів розташований в області енергетичного максимуму випромінювання сонця) і ультрафіолет, захищаючи, таким чином, важливі молекулярні компоненти клітин від пошкодження. У квітах і зрілих плодах антоціани обумовлюють їх забарвлення, хлоропласти відсутні, а вакуоль з розчином антоціанів займає майже весь обсяг клітини, що надає забарвленні необхідні густоту, колорит, яскравість і насиченість.
При збільшенні концентрації зростає внесок слабких смуг у ...
