Лабораторная работа №1 исследование спектра поглощения раствора

молекул растительного происхождения …………………………………….

Лабораторная работа № 2 Определение концентрации оптически

активных раствоов………………………………………………………………

Лабораторная работа №3 Определение импеданса биологических тканей…

Лабораторная работа № 5 Определение концентрации вещества

в растворе

 

Лабораторная работа 4. Исследование проникающей способности неэлектромагнитного компонента излучения квантовых генераторов и его влияния

на жизнедеятельность микроорганизмов

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ Российской Федерации ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ университет факультет электроники и приборостроения

Кафедра «Приборостроение, метрология

и сертификация»

А.В. Бобров

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы №1

 

Исследование спектра поглощения раствора

Молекул растительного происхождения

Раздел 1

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по

направлению подготовки дипломированных специалистов 653900 –

Биомедицинская техника и направлению подготовки бакалавров

и магистров 553400 – Биомедицинская инженерия» Дневной формы

обучения

Дисциплины – «Биофизика»

Орел 2012

Автор: доцент Бобров А.В.

 

Рецензент: доцент кафедры ПМиС, к.т.н. Мишин.В.В..

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Биофизика" предназначены для студентов специальности 190600 "Инженерное дело в медико-биологической практике".

Указания содержат общие положения по выполнению работ, требования к содержанию и оформлению отчетов, описания и последовательность выполнения работ, контрольные вопросы самопроверки, список рекомендуемой литературы.

 

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ПМиС «___»____________2012 г., протокол № _____

 

Заведующий кафедрой ПМиС Подмастерьев К.В.

 

1. Цель работы: ознакомление с методикой исследования спектра поглощения раствора, содержащего органические соединения растительного происхожденияхлорофилла в растворе – каротина и хлорофилла.

 

2. Общие теоретические сведения о методе спектрофотометрии.

Биофизика фотобиологических процессов рассматривает вопросы, связанные с изучением физико-химических основ действия света на биосистемы – биологические молекулы и их соединения, на фрагменты клетки и на клетку в целом. Возникновение и протекание фотобиологической реакции определяется основополагающими законами квантовой биофизики, рассматривающей структуру электронных энергетических уровней биомолекул, их донорно-акцептор- ные свойства; электронные переходы при поглощении и испускании света веществом, свойства свободных радикалов и механизмы свободнорадикальных процессов, механизм хемилюминесценции, обусловленный процессами превращения энергии, выделившейся в ходе биохимических реакций, в энергию электронно-возбужденных состояний.

Спектрофотометрия является одним из основных методов исследования механизмов фотобиологических процессов, свойств и характеристик биологических объектов. Возбуждение молекулы вещества М (поглощение ею энергии фотона hν) описывается выражением:

М + hν → М*,

где М* - молекула М в возбужденном состоянии;

h - постоянная Планка, равная 6,625 ^. 10^-27 эрг.с,

ν – частота поглощаемого света (соотношение между частотой света и длиной волны λ: ν = с/λ)

Для того, чтобы вещество (или раствор вещества) поглощало энергию падающего света, необходимо выполнение ряда условий.

1. Энергетическое условие: частота поглощенного света ν определяется постулатом Бора Е₂-Е₁ = hν, где Е₁и Е₂ – энергия невозбужденной и возбужденной молекулы, соответственно; h – постоянная Планка, равная 6,6253^Х 10^-23 Эрг ^х с.

Смысл этого выражения заключается в том, что энергия кванта света (фотона) hν целиком, а не частями поглощается молекулой.

2. Падающий свет должен содержать в себе такие фотоны, энергия которых совпадает по величине с энергией ротатора молекулы или осциллятора (ротатор – компонент молекулы, связанный с вращением, а осциллятор – компонент, связанный с колебанием группы атомов или молекул вещества. Наиболее важным типом взаимодействия является взаимодействие электрического поля Е падающей световой волны с с дипольным моментом молекулы. Чтобы осциллятор (хромофорная группа >С=С<, >C=O, >C=S, -OH,

-NH₂, -NH, -SO₃H, - COOH) поглощал энергию, необходимо, чтобы электрическое поле падающего света имело составляющие, параллельные его дипольному моменту.

3. Необходимо соблюдение правил отбора: поглощение падающего кванта зависит от наличия разрешенного перехода между электронными энергетическими состояниями (уровнями) атомов или молекул.

Поглощение света внешне проявляется как ослабление светового потока после его прохождения через исследуемый образец.

Между измеренной спектрофотометром величиной светопропускания Т=I/I_o (где I_o – интенсивность света перед исследуемым образцом, I - интенсивность света, прошедшего через исследуемый образец) концентрацией раствора и длиной пройденного пути в растворе – толщиной кюветы существует сложная экспоненциальная зависимость. Поэтому для определения характеристики поглощения вещества и определения его концентрации на практике спользуют другую величину – оптическую плотность образца D, которая согласно уравнению Бугера – Ламберта –Бера равна D = lg I_o/ I = - lg T = εcL или

lg I_o/ I = - εcL, где

L – толщина слоя раствора

ε – молярный коэффициент поглощения – экстинция не зависящий от условий эксперимента.

Раствор с концентрацией 1 моль/литр в кювете толщиной 1 см имеет оптическую плотность D = ε, называемую экстинцией.

Размерность [ε] = л ^х моль ^{--1 х} см^-1

молярный коэффициент поглощения характеризует способность молекул данного вещества поглощать свет той или иной длины волны.

Измерив оптическую плотность раствора в кювете толщиной l см, по значению молярного коэффициента экстинции легко определить концентрацию раствора (моль/л) c=D/ε. При толщине кюветы, равной L см, величина концентрации равна c=D/εL.

Кривая зависимости величин оптической плотности раствора от длины волны называется спектром поглощения, а кривая зависимости величин светопропускания (Т) от длины волны называется спектром пропускания.

Спектр поглощения является индивидуальной характеристикой по которой можно судить о структурных особенностях вещества.

 

3. Материальное обеспечение.

3.1 Оборудование и материалы: Спектрофотометр типа КФК-3, ступка, лабораторная посуда;

3,2 Реактивы: ацетон;

3.3 сырье: листья зеленые – 5 г;

 

Проведение работы