MOLÁRNA ABSORPTIVITA: AKO JU VYPOČÍTAŤ A VYRIEŠIŤ CVIČENIA - CHÉMIA - 2024

Molárna absorpcia je chemická vlastnosť, ktorá udáva, koľko svetla môže absorbovať druhov v roztoku. Tento koncept je veľmi dôležitý pri spektroskopickej analýze absorpcie fotónového žiarenia energiami v ultrafialovom a viditeľnom rozsahu (UV-vis).

Keďže svetlo sa skladá z fotónov s vlastnými energiami (alebo vlnovými dĺžkami), v závislosti od analyzovaného druhu alebo zmesi sa jeden fotón môže absorbovať vo väčšej miere ako druhý; to znamená, že svetlo sa absorbuje pri určitých vlnových dĺžkach charakteristických pre látku.

Zdroj: Dr. Console, z Wikimedia Commons

Hodnota molárnej absorptivity je teda priamo úmerná stupni absorpcie svetla pri danej vlnovej dĺžke. Ak druh absorbuje malé červené svetlo, jeho absorpčná hodnota bude nízka; zatiaľ čo v prípade výraznej absorpcie červeného svetla bude mať absorpcia vysokú hodnotu.

Druh, ktorý absorbuje červené svetlo, bude odrážať zelenú farbu. Ak je zelená farba veľmi intenzívna a tmavá, znamená to, že silné svetlo absorbuje červené svetlo.

Niektoré odtiene zelenej farby však môžu byť spôsobené odrazmi rôznych rozsahov žltej a modrej, ktoré sú zmiešané a vnímané ako tyrkysová, smaragdová, sklo atď.

Čo je to molárna absorptivita?

Molárna absorptivita je tiež známa z nasledujúcich označení: špecifická extinkcia, molárny útlmový koeficient, špecifická absorpcia alebo Bunsenov koeficient; Bola dokonca pomenovaná inými spôsobmi, a preto bola zmätená.

Čo presne je to molárna absorptivita? Je to konštanta, ktorá je definovaná v matematickom vyjadrení Lamber-Beerovho zákona a jednoducho naznačuje, do akej miery chemický druh alebo zmes absorbuje svetlo. Takáto rovnica je:

A = εbc

Kde A je absorbancia roztoku pri zvolenej vlnovej dĺžke λ; b je dĺžka bunky, v ktorej je obsiahnutá analyzovaná vzorka, a preto je to vzdialenosť, ktorú svetlo prechádza v roztoku; c je koncentrácia absorbujúceho druhu; a e, molárna nasiakavosť.

Ak je λ, vyjadrené v nanometroch, zostáva hodnota ε konštantná; ale pri zmene hodnôt λ, to znamená, keď sa meria absorbancia so svetlami iných energií, ε sa zmení a dosiahne minimálnu alebo maximálnu hodnotu.

Ak je známa jeho maximálna hodnota ε _max , je súčasne stanovená λ _max ; to je svetlo, ktoré druh absorbuje najviac:

Zdroj: Gabriel Bolívar

Jednotky

Aké sú jednotky ε? Na ich nájdenie musí byť známe, že absorbancie sú bezrozmerné hodnoty; a preto sa musí násobenie jednotiek b a c zrušiť.

Koncentrácia absorbujúcich druhov môže byť vyjadrená buď vg / l alebo mol / l, a b je obvykle vyjadrená v cm alebo m (pretože je to dĺžka bunky, ktorou prechádza svetelný lúč). Molarita sa rovná mol / l, takže c sa tiež vyjadruje ako M.

Takto vynásobením jednotiek b a c dostaneme: M ∙ cm. Ktoré jednotky potom musia ε, aby hodnota A bola bezrozmerná? Tí, ktorí vynásobia M ∙ cm, dostanú hodnotu 1 (M ∙ cm x U = 1). Pri riešení pre U jednoducho získame M ^-1 ∙ cm ^-1 , ktorý možno tiež písať ako: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 .

V skutočnosti použitie jednotiek M ^-1 ∙ cm ^-1 alebo L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 urýchľuje výpočty na určenie molárnej absorptivity. Avšak, to je tiež zvyčajne vyjadruje v jednotkách m ² / mol alebo cm ² / mol.

Ak sú vyjadrené v týchto jednotkách, na zmenu jednotiek b a c sa musia použiť niektoré prevodné faktory.

Ako to počítať?

Priame colné odbavenie

Molárna absorptivita sa môže vypočítať priamo jej riešením vo vyššie uvedenej rovnici:

e = A / bc

Ak je známa koncentrácia absorbujúceho druhu, dĺžka bunky a absorbancia získaná pri vlnovej dĺžke, môže sa vypočítať ε. Tento spôsob výpočtu však vracia nepresnú a nespoľahlivú hodnotu.

Metóda grafovania

Ak sa podrobne pozriete na Lambert-Beerovu rovnicu zákona, všimnete si, že vyzerá ako rovnica priamky (Y = aX + b). To znamená, že ak sú hodnoty A vynesené na osi Y a hodnoty c na osi X, musí sa získať priamka, ktorá prechádza počiatočným bodom (0,0). Takto by sa A stalo Y, X by c a rovnalo by sa εb.

Preto, akonáhle je čiara grafu, stačí vziať akékoľvek dva body na určenie sklonu, to znamená, a. Akonáhle je to hotové a dĺžka bunky b je známa, je ľahké vyriešiť hodnotu ε.

Na rozdiel od priameho odhadu umožňuje vykreslenie A vs c spriemerovanie meraní absorbancie a zníženie experimentálnej chyby; a tiež nekonečné čiary môžu prechádzať jediným bodom, takže priame odstránenie nie je praktické.

Podobne môžu experimentálne chyby spôsobiť, že čiara neprechádza dvoma, tromi alebo viacerými bodmi, takže v skutočnosti sa používa čiara získaná po použití metódy najmenších štvorcov (funkcia, ktorá je už zahrnutá v kalkulačkách). To všetko za predpokladu vysokej linearity, a teda dodržiavania zákona Lamber-Beer.

Riešené cvičenia

Cvičenie 1

Je známe, že roztok organickej zlúčeniny s koncentráciou 0,008739 M vykazoval absorbanciu 0,6346, meranú pri X = 500 nm a dĺžke bunky 0,5 cm. Vypočítajte molárnu absorpčnosť komplexu pri tejto vlnovej dĺžke.

Z týchto údajov je možné ε vyriešiť priamo:

e = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739M)

145,23 M- ¹ cm- ¹

Cvičenie 2

Nasledujúce absorbancie sa merajú pri rôznych koncentráciách kovového komplexu pri vlnovej dĺžke 460 nm a pri bunke s dĺžkou 1 cm:

A: 0,03010 0,1033 0,1584 0,3961 0,8093

c: 1,8 ∙ 10 ^-5 6 ∙ 10 ^-5 9,2 ∙ 10 ^-5 2,3 ∙ 10 ^-4 5,6 ∙ 10 ^-4

Vypočítajte molárnu nasiakavosť komplexu.

Existuje celkom päť bodov. Na výpočet ε je potrebné ich graficky znázorniť umiestnením hodnôt A na os Y a koncentrácií c na os X. Akonáhle sa to urobí, určí sa línia najmenších štvorcov a pomocou jej rovnice môžeme určiť ε.

V tomto prípade, po vynesení bodov a kreslenie čiary s koeficientom determinácie R ² z 0.9905, sklon sa rovná 7 ∙ 10 ^-4 ; to znamená, εb = 7 ∙ ^10-4 . Z tohto dôvodu, s b = 1 cm, ε bude 1428.57 M ^-1 .cm ^-1 ( 1/7 ∙ 10 ^-4 ).

Referencie

1. Wikipedia. (2018). Koeficient útlmu moláry. Obnovené z: en.wikipedia.org
2. Science Struck. (2018). Molárna absorpcia. Obnovené z: sciencestruck.com
3. Kolorimetrická analýza: (Beerov zákon alebo spektrofotometrická analýza). Získané z: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd). Experiment II - Farba roztoku, absorbancia a Beerov zákon. Získané z: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Kvantitatívna analytická chémia (5. vydanie). PEARSON Prentice Hall, s. 472.
6. Gonzáles M. (17. november 2010). nasiakavosť Obnovené z: quimica.laguia2000.com