大学 · 20分
ランベルト・ベールの法則：UV-Vis 吸光度の検量線
KMnO₄ 溶液の吸光度が濃度と光路長に比例して増えることを測り、検量線から未知濃度を直接読み取る。
目的
A = ε·l·c を述べ、各因子の役割を説明し、検量線を使って測定吸光度を濃度に変換する。
器具と試薬
過マンガン酸カリウムの原液、希釈用メスフラスコ、1 cm（および 0.5 cm）の石英またはガラスキュベット、525 nm 付近に設定した UV-Vis 分光光度計。
手順
- 標準条件（1.0 cm セル、525 nm で ε ≈ 2 250 L·mol⁻¹·cm⁻¹）を選び、検量線が原点を通ることに注意する。
- 直線にカーソルを合わせる。吸光度は傾き×濃度なので、測定した A は一意の c に対応する。これが未知試料の定量法である。
- 0.5 cm セルに切り替える。A は光路長に比例するので傾きは半分になる。c 一定で光路を2倍にすれば吸光度も2倍。
- ε が大きい波長に切り替える。モル吸光係数が大きいほど直線は急になり、低濃度での感度が上がる。
観察すること
- どの直線も原点を通る。c = 0 ではセルや波長に関係なく吸収するものがない。
- 傾きが急なほど ε·l の積が大きい。同じ濃度でより強い信号が得られる（検出器の直線範囲内で）。
解説
ベール–ランベルトの法則 A = ε·l·c が線形なのは、各吸収分子が同じ割合の光子を奪うためで、吸光度は厚さと濃度の両方について加法性を持つ。高濃度では分子間相互作用や迷光、多色光により破綻するため、実際の検量線は A ≈ 1〜2 以下に保つ。
実験の歴史
ピエール・ブゲー（1729年）とヨハン・ハインリヒ・ランベルト（1760年）は、光の減衰が通過する厚さに対して幾何級数的に増えることに最初に気づいた。アウグスト・ベールは1852年に吸収種の濃度が同じ役割を果たすことを示した。ベール–ランベルト（またはブゲー–ベール–ランベルト）の法則として統合され、分光法は分析室の主力定量ツールとなった。
ゆかりの化学者
バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。