يرتبط مفهوم النفاذية مع مفهوم الامتصاصية ويختلفان في مفهوم القياس ، حيث أن الامتصاص يقوم بقياس كمية الضوء الممتَص في حالة انتقاله في أحد المواد ، بخلاف النفاذية الذي يقوم بقياس كمية الضوء المرسل ، ووفقاً لمفهوم الإثنين فهما ليسا مقدارين متكاملين بمعنى أن إضافة الامتصاصية إلى النفاذية بطريقة مباشرة لا يقوم بإعطاء الضوء الكلي الحادث ، في حالة مرور الضوء من خلال المادة تقوم الجزيئات بامتصاصه داخل المادة ، مما يترتب عليه انخفاض شدة الضوء بصورة كبيرة مع المسافة حيث أن الضوء يمر عن طريق المادة .

طريقة قياس النفاذية والامتصاص

تُقاس النفاذية عن طريق تحليل العينة بسهولة من خلال قياس شدة الضوء الذي يتم إرساله والذي يتم امتصاصه ، وذلك عن طريق إستخدام قيمة النفاذية ، وحينها يتم حساب مقدار الامتصاص للعينة .

ما هي النفاذية (T)

هو قياس كمية الضوء المار من خلال المادة ، وكلما زاد مقدار الضوء المار خلال المادة يزداد حجم النفاذية ، كما يمكننا أن نعرّف النفاذية بأنها مقدار شدة الضوء الساقط I إلى شدة الضوء المرسل .I وبالتالي يمكننا نعرف النفاذية بأنه

T= I÷I، غالباً ما يتم تمثيل هذا الكسر على هيئة نسبة مئوية ، ويسمّى بنسبة النفاذية (T%) .

ما هو الامتصاص (A)

يعرف بأنه :

(A=log10 1/T)

وهكذا يمكن أن نقوم بتعريف الإمتصاص من حيث النسبة المئوية للنفاذية بأنه :

(A=2-log10 T%)

وفقًا لقانون Beer-Lambert ، فإن الضوء الذي يتم امتصاصه من خلال المادة يتناسب تناسباً طردياً مع مسار الضوء من خلال المادة L والتركيز C ، وبذلك يمكن أن نعرف الإمتصاص بأنه :

A=elc

حيث أن e = يعتبر ثابت الامتصاص المولي يمتلك هذا الثابت مقدار معين لمادة محددة ، بشرط أن تكون درجة الحرارة وطول مسار الضوء المار عبر المادة ثابت بدون أن تتعرض لأي تغيير .

ويعتبر هذا الإرتباط مفيد بنسبة كبيرة حيث يوفر لك التعرف على مقدار التركيزات الغير معروفة لعمليات تحليلية معينة من خلال القيام بقياس إمتصاص الضوء عن طريق عينة .

فإذا كنت ترغب في قياس شدة الضوء قم بالسماح للضوء بالمرر من خلال مادة وقم برسم طريقة تغير النفاذية من خلال تغيير تركيز المحلول مع الأخذ في الاعتبار التحفظ على طول مسار الضوء الذي يسلكه بدون أي تغيير ، وبذلك نجد وجود علاقة أُسية بين التركيز والنفاذية .

وبالرغم من ذلك فإننا في حالة قيامنا باحتساب نسب الإمتصاص التي تقابل التركيز ، وقمنا بعمل رسم بياني لذلك فسوف نجد أننا مقابل خط مستقيم في الأساس وذلك وفقاً لقانون Beer-Lambert ، وإذا اعتبرنا أن التدرج بهذا الرسم هو m ، ومن خلال تعريفنا له من قانون Beer-Lambert

m=el

وباحتساب e =m/l

واحتساب طول مسار الضوء L

وهكذا يمكننا أن نقوم باستخدامه حتى يتم قياس التركيزات الغير معروفة للمحاليل الخاصة بالمادة ، أيضاً مع الأخذ في الاعتبار التحفظ على درجة الحرارة وطول مسار الضوء وطول الموجة ، ومن خلال المعامل والمختبرات نستطيع أن نقوم باستعمال مقياس الطيف الضوئي للقيام بقياس مقدار امتصاص الضوء وذلك من خلال عينة محددة .

ما هو التركيز

هو مقياس مقدار مادة معينة بالنسبة إلى مادة أخرى في المزيج ، ويمكن أن نقوم بتطبيق هذا المفهوم على أنواع مختلفة من أنواع المزيج الكيميائي ، وأخياناً يتوقف هذا التعريف على المحاليل المخلوطة فقط ، وهكذا يمكننا أن نشير إلى مقدار المذاب في المذيب ، كما يوجد عدد من الصيغ الكيميائية التي يمكن أن نعبر بها عن التركيزات المختلفة مثل المولية الحجمية والنظامية والكسر المولي وغيرها من الصيخ المتنوعة .

التركيز الوزني

يمكننا أن نعرف التركيز الوزني أو تركيز الكتلة كالتالي :

(p(i)=m(i)/V liquid)

حيث أن (mi) تعبر عن مقدار المذاب من المادة بالجرام ،( V liquid) هو مقدار السائل المذيب .

تلك الصيغة يمكن أن نستخدمها في قياس مقدار تركيز مادتين فأكثر في سائل واحد ، مثل أن نقوم باحتساب تركيز الملح والسكر في الماء ، فالرمز i يمكننا أن نرمز به السكر و نقوم باحتساب تركيزه أو الملح ، أو يرمز مادة أخرى ثالثة يتم إذابتها في نفس السائل ، ونقوم باحتساب تركيزات المواد كل منها على حدة .

اختلافات ين النفاذية والامتصاص والتركيز

يشكل كلا المصطلحين أساس قضية الطيف ويعتمد كل منهما على الآخر في إجراءات مختلفة .
وفقًا لقانون بير لامبرت عندما تكون النفاذية 100٪ فنجد الامتصاص 0٪ والعكس عندما تكون النفاذية 0٪ نجد الامتصاص 100٪ .
يصعب قياس الامتصاص بدون أجهزة الليزر والتقنيات العالية بينما النفاذية من السهل قياسها بالأجهزة والمعدات الموجودة .
قيمة الامتصاص تكون دائما منخفضة تقل من 1 بينما تكون النفاذية قيمتها عالية نسبيًا تزيد عن الواحد الصحيح .
عند حدوث النفاذية فهي تعتمد على الامتصاص بينما الامتصاص فهو يعتمد على النفاذية في الحسابات . [1]

شروط استخدام قانون بير لامبرت

يجب فصل المادة الماصة في المحلول عن بعضها البعض ، أي أنه لا توجد مواد معلقة .
يجب أن يتم توزيع وسيط الامتصاص بشكل موحد عبر الحجم الكلي ويجب ألا ينتشر الإشعاع .
يجب أن يتكون الإشعاع الساقط من أشعة متوازية ، كل منها يسافر بنفس المسافة في الوسط الماص .
أن يكون الضوء الساقط أحادي اللون أو على الأقل بعرض أضيق من الوسط الماص .
يجب ألا يؤثر الضوء الساقط على الذرات أو الجزيئات إلا بالامتصاص. عندما يحدث تحفيز الضوء ، مثل عملية الفلورة ، تنبعث هذه العملية أطوال موجية مختلفة وتؤثر على الامتصاص .

الانحراف عن قانون بير لامبرت

تعتمد القياسات الطيفية على خطية العلاقة بين الامتصاص والتركيز ، عندما ينحرف عن الخط المستقيم ، يكون إما انحرافًا سلبيًا أو انحرافًا إيجابيًا ، وكلاهما يسبب خطًا في القياسات الطيفية ، هناك عدة أسباب الانحراف عن العلاقة الخطية بين التركيز والامتصاص التي يقترحها قانون لامبرت بير ، ومن الممكن تصنيف هذه الأسباب إلى ثلاث مجموعات :

أسباب في القانون الأصلي

هذا لأنه مناسب فقط للحلول المخففة التي يقل تركيزها عن 0.01 م لأن الجزيئات تحتوي على سحب إلكترونية تؤثر وتتأثر بالسحب الإلكترونية لجزيئات أخرى (وحتى مكونات المحلول) ، وبالتالي تحدث التشوهات في تلك الغيوم ، مما يغير طبيعة امتصاصها بالطبع ، كلما زاد تركيز المحلول ، وعندما اقتربت الجزيئات من بعضها يزداد تأثير السحب الإلكترونية مع الآخرين ، ويتغير امتصاصها تم اختبار مدى ذلك باستخدام محاليل الإلكتروليتات المركزة ، بينما تم استخدام تركيزات قليلة من المركب الممتص. وقد وجد أن تأثير السحب الإلكترونية في الأيونات يؤثر على امتصاص الجسيمات المعنية ، مما يجعل العلاقة بين التركيز والامتصاص غير خطي .
عند اشتقاق القانون يتم استخدام معامل امتصاص مستمر ، ويعتمد على معامل الانكسار وكما هو معروف ، يعتمد معامل الانكسار على التركيز ، أي أنه يعتمد على التركيز والتغييرات من خلال تغيره ، أي أنها ليست ثابتة ولكن لحسن الحظ ، يتم إصلاحها عند التخفيف ، لذلك لا يتغير مؤشر الانكسار تقريبًا عند تركيزات منخفضة. ومن المعروف أيضًا أن مؤشر الانكسار يعتمد على الطول الموجي أيضًا بما أن القانون يطبق في الطول الموجي الثابت ، فإن مؤشر الانكسار لا يتغير .

الانحراف بسبب الأس الهيدروجيني

تتأثر بعض المركبات بتركيزها إذا كانت مركزة ، حيث يعطي ثنائي كلوريد الكوبالت CoCl2 لونًا ورديًا في المحلول بسبب تكوين المركب الأيوني (Co (H2O)) 2+ ، أي في الحالة المخففة ، ولكن عندما يزيد تركيزه ، يحدث الانحراف بسبب المعقد .

الانحراف بسبب التركيز

ترجع هذه الانحرافات إلى وجود عيب أو عطل في الجهاز نتيجة التصنيع أو الاستخدام وعادة ما يتم تصنيع الماكينة ضمن مواصفات محددة لضمان أقل الأخطاء . [2]