كيفية حساب التركيز باستخدام الامتصاص

عند إجراء تجربة علمية ، من الضروري أن تعرف أن لديك التركيز الصحيح للمواد الكيميائية المختلفة المعنية. من المهم أيضًا أن تكون قادرًا على حساب التركيز من أجل تحديد مقدار المادة المتفاعلة التي تم استخدامها في التفاعل أو مقدار المنتج الذي تم تصنيعه.

تحقيقا لهذه الغاية ، يستخدم العلماء قانون بير لامبرت (والذي يمكن تسميته أيضًا "قانون بيير") من أجل حساب التركيز من الامتصاصية. سيحدد القسم التالي بعض المكونات الرئيسية للاستخدام العملي لقانون بيير.

يتعلق هذا القانون بتوهين الضوء لأنه يجتاز مادة ما إلى الخصائص الفيزيائية لتلك المادة. أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا لهذا القانون هو استخدام التحليل الطيفي لامتصاص UV-Vis.

لنفترض أنك تسلط بعض الضوء المرئي من خلال مادة ما. سيمر بعض هذا الضوء على الجانب الآخر من المادة ، ولكن من المحتمل ألا يكون كل الضوء الذي تم تسليطه في البداية. أي ضوء لا يمر إلى الجانب الآخر هو يمتص.

كمية الضوء الممتص تتناسب مع طول مسار الضوء (ل). عمليًا ، هذه هي الحاوية ، عادةً كفيت ، حيث يتم الاحتفاظ بالمادة المعنية.

العلاقة بين الامتصاصية والتركيز (ج) هي متناسب. عادة ، كلما زادت تركيز المادة ، زاد امتصاص الضوء. (ضع هذه الكمية في الاعتبار ؛ من الناحية العملية ، هذا هو أكثر ما تهتم به!).

وبالتالي فإن امتصاص المادة (أ) يرتبط بالشدة الأولية للضوء ، أنا₀، وشدة الضوء المنقول (ما جاء من الطرف الآخر) ، أنا. يمكن ربط هذه الكميات بالمعادلة التالية.

نظرًا لأنك تعلم أن الامتصاص يتناسب مع كل من التركيز (ج) وطول المسار (لتر) ، يمكنك ربط ذلك بالكميات الموجودة في هذه المعادلة على النحو التالي:

في هذه المعادلة ، ϵ هي الامتصاصية المولية أو معامل الانقراض المولي. هذه القيمة هي معامل وهي جوهرية لامتصاص المادة أو المادة المعنية عند طول موجي معين من الضوء.

نظرًا لأنه ضروري دائمًا للتطبيق العملي للمعادلات ، يجب أن تعرف الوحدات من كل مكون معني.

تركيز (ج) له تركيز M أو مولات لكل لتر (مول L^-1). عادة ما يتم الإبلاغ عن مسار الضوء (ل) بالسنتيمتر (سم). عادة ما يتم الإبلاغ عن الامتصاصية المولية باللتر لكل سنتيمتر مول (L mol^-1 سم^-1). عند ضرب c و l و ، تُلغى جميع الوحدات. على هذا النحو ، يترتب على ذلك أن الامتصاصية عديمة الوحدة.

لنفترض أن لديك صبغة حمراء في المحلول. كيف تحسب تركيز الصبغة في المحلول؟

تتميز صبغة الطعام Red # 40 بامتصاص مولاري يبلغ 25900 لتر مول^-1سم^-1 بطول موجي 501 نانومتر. ضع 1 مل من المحلول في كفيت بعرض 1 سم. الامتصاصية المقاسة هي 0.17. ما هو التركيز؟

عوض بالقيم المعروفة (A و ϵ و l) في قانون بير ثم حلها من أجل التركيز:

وبالتالي:

حل للتركيز:

إن الحديث عن مثل هذه المولارية الصغيرة أمر مرهق بعض الشيء. غالبًا ما يحول العلماء هذا إلى ميكرومولار بحيث يسهل الحديث عنه. للقيام بذلك ، اضرب الرقم في 10⁶. وبالتالي فإن تركيز Red # 40 في هذا المحلول هو 6.56 ميكرومتر.