Когато провеждате научен експеримент, е необходимо да знаете, че имате правилната концентрация на различните участващи химикали. Също така е важно да можете да изчислите концентрацията, за да определите колко реагент е изразходван в реакцията или колко продукт е получен.
За тази цел учените използват Закон Бир-Ламбърт (което може да се нарече и "Закон на Бирата"), за да се изчисли концентрацията от абсорбцията. Следващият раздел ще дефинира някои ключови компоненти за практическо използване на закона на Бира.
Какъв е законът на Бира-Ламбърт?
Този закон свързва затихването на светлината при преминаването на даден материал към физическите свойства на този материал. Една от най-честите употреби на този закон е използването на UV-Vis абсорбционна спектроскопия.
Кажете, че осветявате видима светлина през материал. Част от тази светлина ще премине от другата страна на материала, но вероятно няма да е цялата светлина, която първоначално е била осветена. Каквато и светлина да не премине от другата страна, е погълнат.
Количеството погълната светлина е пропорционално на дължината на светлинния път (l). На практика това е контейнерът, обикновено кювета, в който се държи въпросният материал.
Връзката между абсорбцията и концентрацията (c) е пропорционален. Обикновено, колкото по-концентрирано е веществото, толкова повече светлина ще бъде погълната. (Имайте предвид това количество; на практика, това е, което най-много ви интересува!).
По този начин абсорбцията (A) на материала е свързана с първоначалната интензивност на светлината, I0, и предаваната интензивност на светлината (това, което е преминало от другата страна), I. Тези количества могат да бъдат свързани чрез следното уравнение.
Тъй като знаете, че абсорбцията е пропорционална както на концентрацията (c), така и на дължината на пътя (l), можете да го свържете с величините в това уравнение като такива:
В това уравнение ϵ е моларна абсорбция или коефициент на моларна екстинкция. Тази стойност е коефициент и е присъща на абсорбцията на въпросното вещество или материал при определена дължина на вълната на светлината.
Единици и Закон за бирата
Тъй като винаги е необходимо за практическото прилагане на уравненията, трябва да знаете единици на всеки участващ компонент.
Концентрацията (c) има концентрация на М или молове на литър (mol L-1). Пътят на светлината (l) обикновено се отчита в сантиметри (cm). Моларната абсорбция обикновено се отчита в литри на мол-сантиметър (L mol-1 см-1). Когато умножавате c, l и ϵ, всички единици се анулират. От това следва, че абсорбцията е безразмерна.
Използване на закона на Бира за изчисляване на концентрацията
Да речем, че имате червено багрило в разтвор. Как бихте изчислили концентрацията на багрилото в разтвора?
Хранителната боя Red # 40 има моларна абсорбция 25 900 L mol-1см-1 при дължина на вълната 501 nm. Поставяте 1 ml от разтвора в кювета с ширина 1 cm. Измерената абсорбция е 0,17. Каква е концентрацията?
Включете известните стойности (A, ϵ и l) в закона на Бира и след това решете за концентрация:
Така:
Разтваряне за концентрация:
Говоренето за такава малка моларност е малко тромаво. Учените често превръщат това в микромоларно, за да може да се говори по-лесно. За да направите това, умножете числото по 106. По този начин концентрацията на Red # 40 в този разтвор е 6.56 µM.