פֿאַרוואָס די אַבסאָרפּציע פֿון מעטילען־בלוי ענדערט זיך מיט דער קאָנצענטראַציע

נעמט איין פֿלאַש פֿון אַ מעטילען־בלוי־שטאָקלייזונג און גיסט אָן צוויי גלעזער. פֿילט דאָס ערשטע גלײַך פֿון דער שטאָקלייזונג און דאָס צווייטע מיט אַ צען מאָל פֿאַרדינטער לייזונג. דאָס צווייטע גלאָז איז בלאַסער, ווי מען וואָלט דערוואַרט. קוקט נעענטער, און איר וועט זען אַז נאָך עפּעס האָט זיך געענדערט. דער קאָלירטאָן האָט זיך פֿאַררוקט. איין לייזונג נייגט צו אַ קלאָרן הימל־בלוי, און די אַנדערע צו אַ בלוי מיט אַ פֿיאָלעטן טאָן. דאָס פֿאַרדינען האָט נישט נאָר פֿאַרקלענערט די אינטענסיטעט. עס האָט געענדערט וועלכע כעמישע ספּעציע טוט דעם גרעסטן טייל פֿון דער אַבסאָרפּציע.

דער באַגריף הינטער דעם פֿאַררוק איז פּשוט. צעלאָזטער מעטילען־בלוי איז נישט בלויז איין ספּעציע. דער איינציקער פֿאַרבשטאָף־קאַטיאָן, וואָס הייסט דער מאָנאָמער, קען זיך לייגן פֿלאַך קעגן פֿלאַך מיט אַ צווייטן קאַטיאָן און שאַפֿן אַ דימער; דימערן קענען זיך ווײַטער פֿאַרבינדן אין גרעסערע אַגרעגאַטן. יעדע פֿאָרעם האָט איר אייגענעם אַבסאָרפּציע־ספּעקטרום. וואָס אַ ספּעקטראָפֿאָטאָמעטער ווײַזט אָן איז די סומע פֿון דער געמיש וואָס געפֿינט זיך אין יענער קיוועט, אונטער יענע באַדינגונגען. ענדערט די געמיש, און דער ספּעקטרום פֿאַררוקט זיך, אַפֿילו ווען דער גאַנצער פֿאַרבשטאָף־אינהאַלט פֿאָלגט אַ גלײַכן פֿאַרדינונגס־פֿאַרהעלטעניש.

מאָנאָמער און דימער אַבסאָרבירן אַנדערש

שטעלט אײַך פֿאָר דעם מאָנאָמער ווי אַ פֿלאַכע קאַרטע מיט אַ פּאָזיטיווער לאָדונג פֿאַרשפּרייט איבער איר רינג־סיסטעם. צוויי אַזעלכע קאַרטן קענען ליגן פֿלאַך קעגן פֿלאַך. די פּאָזיטיווע לאָדונגען שטויסן זיך אָפּ, אָבער די פֿלאַכע אַראָמאַטישע אויבערפֿלאַכן ציען זיך צו דורך שיכטונגס־אינטעראַקציעס, און דאָס אַרומיקע וואַסער און די קעגניאָנען שילדן אָפּ די אָפּשטויסונג. דער רעזולטאַט איז אַ געבונדענער פּאָר מיט געמיינזאַמע עלעקטראָנישע צושטאַנדן. זײַנע דערלויבטע איבערגאַנגען ליגן בײַ העכערער ענערגיע ווי דער מאָנאָמער־איבערגאַנג, אַזוי אַז דאָס דימער־באַנד דערשײַנט בײַ אַ קירצערער כוואַליע־לענג ווי דאָס מאָנאָמער־באַנד, בשעת גרעסערע אַגרעגאַטן טראָגן ווײַטער צו דער בלויער זײַט ווי אַ פּלייצע אינעם ספּעקטרום.

בײַ זייער נידעריקער קאָנצענטראַציע אין ריין וואַסער הערשן מאָנאָמערן איבער, און דאָס באַנד בײַ דער לענגערער כוואַליע־לענג הערשט איבער. ווען די גאַנץ־קאָנצענטראַציע וואַקסט, נעמט די פּאָריקע פֿאָרעם אַן אַלץ גרעסערן חלק, און דאָס באַנד בײַ דער קירצערער כוואַליע־לענג וואַקסט אין פֿאַרהעלטעניש צום ערשטן. דער פֿאַרהעלטעניש צווישן די צוויי באַנדן ווײַזט דערפֿאַר אָן די צוזאַמענשטעלונג פֿון דער געמיש, נישט דירעקט די גאַנץ־קאָנצענטראַציע. אַן אָפּמעסטונג בײַ בלויז איין כוואַליע־לענג קען די צוויי נישט באַזונדער אָפּשאַצן אָן אַן הנחה וועגן וועלכע פֿאָרעם איז פֿאַראַן.

דערפֿאַר מוזן רעפֿערענץ־ספּעקטרומען שטענדיק באַגלייט ווערן מיט זייערע באַדינגונגען. דער ספּעקטראַלער רעפֿערענץ פֿאַר מעטילען־בלוי גיט אין אַ טאַבעלע די פּאָזיציעס פֿון די באַנדן צוזאַמען מיטן לעזמיטל, זאַלץ־הינטערגרונט, pH, טעמפּעראַטור און קאָנצענטראַציע־ראַיאָן וואָס האָבן זיי געשאַפֿן. אויב מען ציטירט אַ שפּיץ אָן די באַדינגונגען, איז דער צאָל נישט גענוג באַשטימט. צוויי לאַבאָראַטאָריעס קענען ביידע זײַן גערעכט וועגן פֿאַרשידענע ספּעקטרומען פֿון דעם זעלבן פֿאַרבשטאָף, ווײַל זיי האָבן געמאָסטן פֿאַרשידענע געמישן.

וואָס פֿאַררוקט דעם גלײַכגעוויכט

קאָנצענטראַציע איז דער הויפּט־הייבער. כּדי אַ דימער זאָל זיך שאַפֿן, מוזן צוויי מאָנאָמערן זיך טרעפֿן, אַזוי אַז זײַן חלק וואַקסט שנעלער ווי לינעאַר מיטן גאַנצן פֿאַרבשטאָף־אינהאַלט. באַריכטעטע דימעריזאַציע־קאָנסטאַנטן אין וואַסער ליגן אין די טויזנטער פּער molar לעבן צימער־טעמפּעראַטור, דערפֿאַר שטײַגט דער דימער־חלק שאַרף אינעם micromolar־ראַיאָן. אַ ברייטע גלאָבאַלע צופּאַסונג איבער אַ פֿאַרבשטאָף־ראַיאָן פֿון micromolar ביז millimolar האָט געפֿונען אַ ניט־נוליקן טעטראַמער־בײַטראָג שוין אונטער 34 micromolar. דאָס וואָרנט קעגן זיך פֿאַרלאָזן אויף אַ שטרענגער צופּאַסונג מיט בלויז צוויי ספּעציעס בײַ צענדליקער micromolar. די גענויע חלקים ווענדן זיך אין דער סבֿיבֿה, און דערפֿאַר גיט דער אַרטיקל ריכטונגען פֿון ענדערונג, נישט אַ וניווערסאַלע איבעררעכענונגס־טאַבעלע.

זאַלץ איז דער צווייטער הייבער. צעלאָזטע יאָנען שילדן אָפּ די אָפּשטויסונג צווישן צוויי קאַטיאָנען, אַזוי אַז צוגעגעבענער נאַטריום־כלאָריד און ענלעכע עלעקטראָליטן שטופּן די געמיש צו דימערן און אַגרעגאַטן בײַ דער זעלבער פֿאַרבשטאָף־קאָנצענטראַציע. די ווירקונג איז קענטיק אין שטודיעס פֿון מעטילען־בלוי־אַגרעגאַציע אין זאַלץ־ און וואַסער־סבֿיבֿות, וווּ מען האָט געמאָסטן פֿאַרבשטאָף פֿון בערך 1 micromolar ביז 3.4 millimolar בײַ 0 ביז 0.15 molar נאַטריום־כלאָריד. אין יענער צופּאַסונג האָט דער טעטראַמער־חלק דערגרייכט בערך 0.93 בײַ דער קאָמבינאַציע פֿון הויכן פֿאַרבשטאָף־ און הויכן זאַלץ־אינהאַלט. אַ ספּעקטרום רעקאָרדירט אין וואַסער און איינער רעקאָרדירט אין פֿיזיאָלאָגישער זאַלץ־לייזונג זענען דערפֿאַר נישט אויסטוישבאַרע סטאַנדאַרטן.

טעמפּעראַטור ציט אין דער פֿאַרקערטער ריכטונג. שיכטונג באַפֿרײַט געבונדן וואַסער, און טערמישע באַוועגונג אַרבעט קעגן איר, אַזוי אַז דערוואַרעמען אַ לייזונג צעטיילט געוויינטלעך עטלעכע דימערן צוריק אין מאָנאָמערן, בשעת אָפּקילן באַגינסט פֿאַרבינדונג. די דורך צופּאַסונג באַשטימטע דיסאָציאַציע־ענטאַלפּיע איז נעגאַטיוו, בערך מינוס 30 kilojoules per mole איבער 282 ביז 333 kelvin, וואָס באַשטעטיקט אַן עקסאָטערמישע פֿאַרבינדונג. אַ קאַלטע מוסטער געמאָסטן גלײַך נאָכן אַרויסנעמען פֿון פֿרידזשידער קען אויסזען מער אַגרעגירט ווי די זעלבע מוסטער געמאָסטן נאָכן דערגרייכן גלײַכגעוויכט בײַ צימער־טעמפּעראַטור.

דאָס לעזמיטל באַשטימט די באַזע־באַדינגונגען. וואַסער, מיט זײַן שטאַרקן הידראָפֿאָבישן עפֿעקט, באַגינסט אַז פֿלאַכע פֿאַרבשטאָף־קאַטיאָנען זאָלן זיך שיכטן. אַלקאָהאָלן ווי עטאַנאָל און מעטאַנאָל סאָלוואַטירן די רינגען בעסער און צעטיילן אַגרעגאַטן, אַזוי אַז די זעלבע פֿאַרבשטאָף־קאָנצענטראַציע זעט אויס מער מאָנאָמעריש אין עטאַנאָל ווי אין וואַסער. אַפּראָטישע קאָ־לעזמיטלען טוען דאָס זעלבע: אין וואַסער־און־DMSO־געמישן בײַ 293 kelvin האָט צוגעגעבענער DMSO אונטערדריקט דימעריזאַציע, וואָס ווײַזט אויף דער סטרוקטור פֿון וואַסער ווי אַ טרײַבקראפֿט פֿון שיכטונג. מיט אויבערפֿלאַך־אַקטיווע שטאָפֿן דאַרף מען זײַן אָפּגעהיט אין ביידע ריכטונגען. העכער זייער קריטישער מיצעל־קאָנצענטראַציע קענען מיצעלן סאָלוביליזירן מאָנאָמערן איינצלווײַז און צוריקברענגען אַ מאָנאָמער־ענלעכן ספּעקטרום. אונטער יענעם פּונקט קען אַן אויבערפֿלאַך־אַקטיווער שטאָף מיט אַ קעגנזעצלעכער לאָדונג דווקא באַגינסטיקן שיכטונג: בײַ 100 micromolar פֿאַרבשטאָף האָט די דורך SDS געטריבענע פּאָלימעריזאַציע דערגרייכט איר שפּיץ לעבן 4 millimolar SDS, בערך האַלב פֿונעם מיצעל־פּונקט, איידער אַ נײַע פֿאַרטיילונג בײַ העכערע לעוועלס פֿונעם אויבערפֿלאַך־אַקטיוון שטאָף. אַרבעט וועגן ווירקונגען פֿון פֿאַרבשטאָף־לעזמיטל און אָרגאַניזירטע סבֿיבֿות אויף מעטילען־בלוי־ספּעקטרומען ווײַזט ווי שטאַרק די באַלדיקע מאָלעקולאַרע סבֿיבֿה, נישט נאָר די אַלגעמיינע קאָנצענטראַציע, באַשטימט די באַאָבאַכטעטע באַנדן.

pH איז וויכטיק דער עיקר בײַ די עקסטרעמע ווערטלעך. אינעם כּמעט נייטראַלן ראַיאָן וואָס מען ניצט אין רובֿ לאַבאָראַטאָריע־אַרבעט, בלײַבט מעטילען־בלוי אין זײַן באַקאַנטער קאַטיאָנישער בלויער פֿאָרעם, און אַגרעגאַציע באַהערשט דאָס ספּעקטראַלע בילד. שטאַרקע זויער אָדער באַזע, רעדאָקס־כעמיע וואָס פּראָדוצירט די קאָלירלאָזע לעוקאָ־פֿאָרעם, אָדער בינדונג צו פּראָטעינען און פּאַרטיקלען לייגן יעדע צו צושטאַנדן אויסער דעם מאָנאָמער–דימער־פּאָר. ווען אַ ספּעקטרום ענדערט זיך נאָכן צוגעבן אַ בופֿער, קאָנטראָלירט דעם בופֿערס צוזאַמענשטעלונג אויף זאַלץ און בינדנדיקע קאָמפּאָנענטן, איידער איר שרײַבט אַלץ צו בלויז pH. דער רעפֿערענץ פֿאַר כעמיע און פּראָטאָנאַציע האַלט די אידענטיטעט־פֿראַגעס באַזונדער פֿון דער אַגרעגאַציע־פֿראַגע וואָס ווערט דאָ באַהאַנדלט.

פֿאַרוואָס די גלײַכע ליניע פֿון באר–לאַמבערט בייגט זיך

די באר–לאַמבערט־באַציִונג זאָגט אַז אַבסאָרבאַנס איז גלײַך אַבסאָרפּטיוויטעט מאָל קאָנצענטראַציע מאָל וועג־לענג. דאָס איז אַ צייל־געזעץ. עס נעמט אָן אַז די געציילטע אָביעקטן בלײַבן אידענטיש ווען זייער צאָל ענדערט זיך: איין אַבסאָרבירנדיקע ספּעציע, אַ פֿיקסירטער ספּעקטרום, קיין כעמישע ענדערונג מיט דער קאָנצענטראַציע, מאָנאָכראָמאַטיש מעסט־ליכט, קיין צעשפּרייטונג אָדער ווידער־עמיסיע, און ליכט וואָס גייט טאַקע דורך דעם אָנגעגעבענעם וועג.

אַגרעגאַציע ברעכט די ערשטע הנחה. פֿאָרמעל בלײַבט די גאַנץ־אַבסאָרבאַנס אַ סומע איבער די ספּעציעס: וועג־לענג מאָל יעדע אַבסאָרפּטיוויטעט מאָל דער אייגענער קאָנצענטראַציע פֿון דער ספּעציע. יעדע ספּעציע פֿאָלגט דאָס געזעץ. די געמיש טוט עס נישט, ווײַל די קאָנצענטראַציעס פֿון די ספּעציעס זענען נישט־לינעאַרע פֿונקציעס פֿון דעם גאַנצן פֿאַרבשטאָף־אינהאַלט. אַ קאַליבראַציע־קורווע פֿון אַבסאָרבאַנס בײַם מאָנאָמער־באַנד קעגן דעם גאַנצן פֿאַרבשטאָף־אינהאַלט הייבט דערפֿאַר אָן גלײַך אין דער פֿאַרדינטער גרענעץ און בייגט זיך אַראָפּ ווען די קאָנצענטראַציע וואַקסט, ווײַל יעדע צוגעגעבענע מאָס ברענגט פּראָפּאָרציאָנעל ווייניקער מאָנאָמער. אַ קורווע געמאָסטן בײַם דימער־באַנד בייגט זיך אין דער פֿאַרקערטער ריכטונג. פֿאָרשונג וועגן אַגרעגאַציע באַצייכנט פּונקט דעם מעכאַניזם ווי דער מקור פֿון די באַאָבאַכטעטע לאַמבערט–באר־אָפּווײַכונגען. צופּאַסן אַ גלײַכע ליניע דורך דעם געבויגענעם טייל און זי עקסטראַפּאָלירן איז דער געוויינטלעכער טעות. די ליניע איז גילטיק נאָר אינעם ראַיאָן און אין דער מאַטריץ אין וועלכע מען האָט זי אויפֿגעבויט.

פֿאַרדינען שאַפֿט אַ פֿאַרבונדענע פּאַסטקע. פֿאַרדינען אַ קאָנצענטרירטע שטאָקלייזונג כּדי צו דערגרייכן דעם אינסטרומענטס מעסט־ראַיאָן האַלט נישט אָפּ דעם פֿאַרהעלטעניש צווישן די ספּעציעס. אין דער פֿאַרדינטער קיוועט ווערט דאָס גלײַכגעוויכט ווידער אײַנגעשטעלט אין ריכטונג מאָנאָמער, אַזוי אַז איר ספּעקטרום באַשרײַבט ריכטיק די פֿאַרדינטע מוסטער, אָבער נישט די שטאָקלייזונג. צוריק אויסרעכענען דעם ספּעקטרום פֿון דער שטאָקלייזונג דורך פּראָפּאָרציאָנעל פֿאַרגרעסערן די אַבסאָרבאַנס־ווערטלעך שטעלט צוריק דעם אָפּשאַץ פֿון גאַנץ־אינהאַלט נאָר אויב די קאַליבראַציע נעמט שוין אין באַטראַכט דעם פֿאַררוק. עס שטעלט קיינמאָל נישט צוריק די אָריגינעלע פֿאָרעם פֿון די באַנדן. ווער עס פֿאַרגלײַכט דעם ספּעקטרום פֿון אַ קאָנצענטראַט מיט אַ פֿאַרדינטן רעפֿערענץ, פֿאַרגלײַכט צוויי פֿאַרשידענע געמישן.

וועג־לענג איז אַ טייל פֿונעם רעזולטאַט

אַבסאָרבאַנס וואַקסט פּראָפּאָרציאָנעל מיט דער דיסטאַנץ וואָס דאָס ליכט גייט דורך דער מוסטער. אַ 10 mm קיוועט גיט צען מאָל די אַבסאָרבאַנס פֿון אַ 1 mm קיוועט מיט דער זעלבער לייזונג. די פּראָפּאָרציע איז גענוי נאָר פֿאַר דער זעלבער לייזונג, און צוליב אַגרעגאַציע איז דער תּנאי באַשליסנדיק.

אין דער פּראַקטיק איז וועג־לענג אַ מיטל צו בלײַבן אינעם גילטיקן ראַיאָן. אַ לאַנגער וועג גיט סענסיטיוויטעט פֿאַר פֿאַרדינטע, בעיקר מאָנאָמערישע לייזונגען. אַ קורצער וועג האַלט אַ קאָנצענטרירטע מוסטער אינעם מעסט־ראַיאָן אָן אַ גרויסן פֿאַרדינונגס־שריט וואָס וואָלט נײַ אײַנגעשטעלט דאָס גלײַכגעוויכט. די אַגרעגאַציע־פֿאָרשונג הינטער די אויבנדערמאָנטע צאָלן האָט געניצט פּונקט דעם אופֿן: 1 centimeter צעלן פֿאַר 1.1 ביז 34 micromolar פֿאַרבשטאָף, און 0.01 centimeter צעלן פֿאַר 94 micromolar ביז 3.4 millimolar. מיקראָוואָלומען־פּעדעסטאַלן און פּלאַטע־לעזערס לייגן צו זייער אייגענע געאָמעטריע, מיט קורצע און טיילמאָל בײַטעוודיקע וועגן, און מיט אויבערפֿלאַכן אויף וועלכע קאַטיאָנישער פֿאַרבשטאָף קען זיך אַדסאָרבירן. גיט אָן דעם וועג צוזאַמען מיטן צאָל, פּונקט ווי דער ספּעקטראַלער רעפֿערענץ גיט אָן לעזמיטל און זאַלץ. אַן אַבסאָרבאַנס אָן אַ וועג־לענג איז נישט קיין רעזולטאַט. עס איז אַ שמועה.

די דיסציפּלין פֿון מעסטן פֿאָלגט פֿונעם מעכאַניזם. לאָזט די מוסטערן דערגרייכן גלײַכגעוויכט בײַ איין טעמפּעראַטור איידער מען מעסט. ניצט דעם זעלבן קיוועט־טיפּ און די זעלבע אָריענטאַציע, צוגעפּאַסטע בלאַנק־מוסטערן מיטן זעלבן זאַלץ־ און בופֿער־הינטערגרונט, און ריינע גלאָז־כלים, ווײַל מעטילען־בלוי אַדסאָרבירט זיך צו גלאָז און פּלאַסטיק, און אַ פֿאַרפֿאַרבטע קיוועט טראָגט אַ זכּרון פֿון דער לעצטער קאָנצענטרירטער מוסטער. מעסט באַלד נאָך דער צוגרייטונג ווען די אַגרעגאַציע־קינעטיק איז וויכטיק, און בויט יעדע קאַליבראַציע־קורווע אין דער זעלבער מאַטריץ און בײַ דער זעלבער וועג־לענג ווי די אומבאַקאַנטע מוסטערן. בײַ וויזועלע קאָנטראָלן געדענקט אַז דאָס אויג איז אַ שוואַכער ספּעקטראָמעטער. צי דער קאָליר פֿון אַ לייזונג קען באַשטעטיקן ריינקייט איז אַ באַזונדערע פֿראַגע מיט אַ נעגאַטיוון ענטפֿער, און קאָלירטאָן־פֿאַררוקן צוליב אַגרעגאַציע זענען איין סיבה דערפֿאַר.

אַ דיאַגראַם צו האַלטן לעבן דעם אינסטרומענט

די פֿיגור אונטן פֿאַסט צוזאַמען דעם אַרטיקל אין איין רעפֿערענץ פֿאַרן אַרבעטסטיש. דרײַ לייזונגען האָבן דעם זעלבן פֿאַרבשטאָף, אָבער פֿאַרשידענע גאַנץ־קאָנצענטראַציעס און זאַלץ־הינטערגרונטן. זייערע סכעמאַטישע ספּעקטרומען ווײַזן ווי דאָס מאָנאָמער־באַנד בײַ דער לענגערער כוואַליע־לענג פֿאַרלירט זײַן חלק צום דימער־באַנד בײַ דער קירצערער כוואַליע־לענג, ווען די שיכטונג וואַקסט. די באַדינגונגען שטייען אויף דער פֿיגור, ווײַל אָן זיי קען מען די קורוועס נישט ווידער ניצן. פֿאַר געמאָסטענע באַנד־פּאָזיציעס אונטער אָנגעגעבענע באַדינגונגען, ניצט דעם ספּעקטראַלן רעפֿערענץ. וועגן ווי דער פֿאַרבשטאָף גייט אַרײַן אין צעלן ווען ער איז שוין אין לייזונג, זעט אַרײַנגאַנג אין צעלן דורך רעדוקציע און פֿאַרטיילונג. וועגן ווי ליכט־דאָזע און געאָמעטריע פֿאָרמען ווײַטער די פֿאָטאָכעמישע מעסט־רעזולטאַטן, זעט ליכט־אויסשטעלן און מעסט־געאָמעטריע.

די כּלל צו געדענקען האָט צוויי העלפֿטן. דער ספּעקטרום אידענטיפֿיצירט די געמיש וואָס געפֿינט זיך אין דער קיוועט אונטער די אָנגעגעבענע באַדינגונגען. נאָר אַ קאַליבראַציע אויפֿגעבויט אונטער די זעלבע באַדינגונגען פֿאַרוואַנדלט אַן אַבסאָרבאַנס אין אַ גאַנץ־קאָנצענטראַציע.