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(λ_n) ist die Summe der Absorptionen der einzelnen Komponenten A_k(λ). Trifft ein Photon ein Teilchen, so reagiert es mit ihm, unabhängig davon, was in dem System sonst noch enthalten ist.

$A(\lambda)= \sum A_k(\lambda)$

Für verdünnte Lösungen lassen sich nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Absorptionen der einzelnen Komponenten A_k(λ) aus dessen Konzentration c_k, einem wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten $\epsilon(\lambda)$ und der Weglänge des Lichts durch das homogene System l berechnen. Das führt zu:

$A(\lambda)= \sum \epsilon_k(\lambda) \cdot l \cdot c_k$

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.

$\sum \nu_k \cdot \epsilon_k(\lambda_{iso}) = 0$

Zum Beispiel habe bei der Reaktion

$A \rightarrow 2 B$

die Substanz A beim isosbestischen Punkt ein $\epsilon_A$, 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 $\epsilon_B$ halb so groß sein wie $\epsilon_A$.

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

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 λ_iso sondern ganzer Bereich bei dem die Absorption gleich bleibt])

Literatur

• E.Meister:Grundpraktikum Physikalische Chemie, vdf & UTB, 2006

Weblinks

• Definition im IUPAC Goldbook (englisch) (PDF-Datei; 23 kB)
• Verständnisaufgaben zum isosbestischen Punkt (PDF-Datei; 341 kB)