Isosbestischer Punkt

Beispiel eines isosbestischen Punktes

Der isosbestische Punkt (von griechisch iso „gleich“ und sbesis „Auslöschung“) beschreibt eine Wellenlänge, bei der sich in einem System, in dem eine Reaktion stattfindet, die Lichtabsorption im Verlauf der Reaktion nicht ändert. Der Begriff stammt somit aus dem Bereich der Absorptionsspektroskopie.

Die (Gesamt-)Absorption eines Systems bei einer bestimmten Wellenlänge $ A(\lambda _{n}) $ ist die Summe der Absorptionen der einzelnen Komponenten Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A_k(\lambda) . Trifft ein Photon ein Teilchen, so reagiert es mit ihm, unabhängig davon, was in dem System sonst noch enthalten ist.

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A(\lambda)= \sum A_k(\lambda)

Für verdünnte Lösungen lassen sich nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Absorptionen der einzelnen Komponenten Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A_k(\lambda) aus dessen Konzentration Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): c_k , einem wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten $ \epsilon (\lambda ) $ und der Weglänge des Lichts durch das homogene System Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): l berechnen. Das führt zu:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A(\lambda)= \sum \epsilon_k(\lambda) \cdot l \cdot c_k

Beispiel: Verfolgung der photochemischen Cycloisomerisierung eines Cd-A/D-seco-corrins zum entsprechenden metallfreien Corrin mit UV/VIS-Spektroskopie (Schlüsselreaktion der A/D-Variante der Vitamin B₁₂-Totalsynthese von Eschenmoser et al., ETH Zürich).

Findet nun eine Reaktion statt, so ändert sich die Zusammensetzung der Komponenten im System. Verfolgt man mit einem Spektrometer den Reaktionsverlauf, so kann es vorkommen, dass sich bei bestimmten Wellenlängen die Absorption nicht ändert, obwohl die Reaktion stattfindet. Dies ist nur möglich, wenn die Menge an gebildeter Substanzen die gleiche Absorption bei der Wellenlänge aufweist wie die Menge an reagierten Substanzen. Bei einer Reaktion sind die Konzentrationen gebildeter Substanzen mit den Konzentrationen der reagierten Substanzen über die Stöchiometrie verknüpft.

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \sum \nu_k \cdot \epsilon_k(\lambda_{iso}) = 0

Zum Beispiel habe bei der Reaktion

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A \rightarrow 2 B

die Substanz A beim isosbestischen Punkt ein Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \epsilon_A , die Substanz B ein $ \epsilon _{B} $. Weil für jedes Teilchen A, das verschwindet, zwei Teilchen B entstehen und sich die Absorption nicht ändern darf, muss Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \epsilon_B halb so groß sein wie Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \epsilon_A .

Wird zu verschiedenen Zeitpunkten ein Absorptionsspektrum aufgenommen, so schneiden sich alle Kurven bei der Wellenlänge des isosbestischen Punktes (siehe Beispiele).

Die Existenz eines isosbestischen Punktes sagt etwas aus über

• das System (geschlossen oder offen)
• die Reaktion (treten Folgereaktionen auf, läuft die Reaktion stöchiometrisch ab, sind alle beteiligten Spezies bekannt, treten Zwischenprodukte in stationären Konzentrationen auf [kein Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \lambda_{iso} sondern ganzer Bereich bei dem die Absorption gleich bleibt])

Literatur

• E. Meister: Grundpraktikum Physikalische Chemie, vdf & UTB, 2006
• Seco-Corrin → Corrin: A. Eschenmoser (1974). "Organische Naturstoffsynthese heute. Vitamin B₁₂ als Beispiel". Die Naturwissenschaften. 61 (12): 513–525; W. Fuhrer (1973). Totalsynthese von Vitamin B₁₂: Der photochemische Weg. ETH Zürich (Promotionsarbeit Nr. 5158). doi:10.3929/ethz-a-000086601 (freier Volltext).

Weblinks

• Eintrag zu Isosbestic Point. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.I03310 Version: 2.3.1.
• Verständnisaufgaben zum isosbestischen Punkt (PDF-Datei; 341 kB)