Při provádění vědeckého experimentu je nutné vědět, že máte správnou koncentraci různých použitých chemikálií. Je také důležité umět vypočítat koncentraci, aby bylo možné určit, kolik reaktantu bylo spotřebováno v reakci nebo kolik bylo vyrobeno produktu.
Za tímto účelem vědci používají Beer-Lambertův zákon (který lze také nazvat „Beerův zákon“) za účelem výpočtu koncentrace z absorbance. V následující části budou definovány některé klíčové komponenty pro praktické využití Beerova zákona.
Co je zákon Beer-Lambert?
Tento zákon souvisí s útlumem světla při jeho průchodu materiálem s fyzikálními vlastnostmi tohoto materiálu. Jedno z nejběžnějších použití tohoto zákona využívá absorpční spektroskopii UV-Vis.
Řekněme, že svítíte nějakým viditelným světlem skrz materiál. Část tohoto světla projde na druhé straně materiálu, ale pravděpodobně to nebude všechno světlo, kterým bylo původně prozářeno. Jakékoli světlo neprochází přes druhou stranu, je vstřebává.
Množství absorbovaného světla je úměrné délce dráhy světla (l). Prakticky se jedná o nádobu, obvykle kyvetu, ve které je dotyčný materiál uložen.
Vztah mezi absorbancí a koncentrací (c) je úměrný. Čím je látka koncentrovanější, tím více světla bude obvykle absorbováno. (Mějte na paměti toto množství; prakticky řečeno, to je to, co vás nejvíce zajímá!).
Absorbance (A) materiálu tedy souvisí s počáteční intenzitou světla, I0a přenášená intenzita světla (to, co prošlo na druhém konci), I. S těmito veličinami může souviset následující rovnice.
Jelikož víte, že absorpce je úměrná koncentraci (c) a délce dráhy (l), můžete to uvést do vztahu s veličinami v této rovnici jako takové:
V této rovnici je ϵ molární nasákavost nebo molární extinkční koeficient. Tato hodnota je koeficient a je vlastní absorpci dané látky nebo materiálu při určité vlnové délce světla.
Jednotky a Beerův zákon
Protože pro praktickou aplikaci rovnic je vždy nutné, musíte znát Jednotky každé zúčastněné komponenty.
Koncentrace (c) má koncentraci M nebo mol na litr (mol L-1). Světelná dráha (l) se obvykle uvádí v centimetrech (cm). Molární absorpční schopnost se obvykle uvádí v litrech na mol-centimetr (L mol-1 cm-1). Při vynásobení c, la ϵ se všechny jednotky zruší. Z toho vyplývá, že absorbance je bezjednotková.
Využití Beerova zákona k výpočtu koncentrace
Řekněme, že máte v roztoku červené barvivo. Jak byste vypočítali koncentraci barviva v roztoku?
Potravinářské barvivo Red # 40 má molární nasákavost 25 900 l mol-1cm-1 při vlnové délce 501 nm. 1 ml roztoku se vloží do kyvety o šířce 1 cm. Naměřená absorbance je 0,17. Jaká je koncentrace?
Připojte známé hodnoty (A, ϵ a l) do Beerova zákona a poté vyřešte koncentraci:
Tak:
Řešení pro koncentraci:
Mluvit o tak malé molaritě je trochu těžkopádné. Vědci to často převedou na mikromolární, aby se o nich snadněji mluvilo. Chcete-li to provést, vynásobte číslo 106. Koncentrace Red # 40 v tomto roztoku je tedy 6,56 µM.