Når du gennemfører et videnskabeligt eksperiment, er det nødvendigt at vide, at du har den korrekte koncentration af de forskellige involverede kemikalier. Det er også vigtigt at være i stand til at beregne koncentrationen for at bestemme, hvor meget af en reaktant, der er brugt op i en reaktion, eller hvor meget produkt der er fremstillet.
Til dette formål bruger forskere Beer-Lambert Law (som også kan kaldes "Beer's Law") for at beregne koncentration ud fra absorbans. I det følgende afsnit defineres nogle nøglekomponenter til praktisk brug af Beer's Law.
Hvad er øl-Lambert-loven?
Denne lov vedrører dæmpning af lys, når det krydser et materiale til materialets fysiske egenskaber. En af de mest almindelige anvendelser af denne lov gør brug af UV-Vis absorptionsspektroskopi.
Sig, at du skinner noget synligt lys gennem et materiale. Noget af det lys vil passere igennem på den anden side af materialet, men det vil sandsynligvis ikke være alt det lys, der oprindeligt blev strålt igennem. Uanset hvad lys ikke passerer til den anden side er absorberet.
Mængden af absorberet lys er proportional med længden af lysstien (l). Praktisk talt er dette beholderen, som regel en kuvette, hvor det pågældende materiale opbevares.
Forholdet mellem absorbans og koncentration (c) er proportional. Jo mere koncentreret et stof er, desto mere absorberes lys. (Husk denne mængde; praktisk talt er det, hvad du er mest interesseret i!).
Således er absorbans (A) af materialet relateret til lysets indledende intensitet, I0, og lysets transmitterede intensitet (hvad der kom igennem i den anden ende), I. Disse mængder kan relateres ved hjælp af følgende ligning.
Da du ved, at absorptionen er proportional med både koncentration (c) og vejlængde (l), kan du relatere det til størrelserne i denne ligning som sådan:
I denne ligning er ϵ molær absorptionsevne eller den molære udryddelseskoefficient. Denne værdi er en koefficient og er iboende for absorptionen af det pågældende stof eller materiale ved en bestemt lysbølgelængde.
Enheder og øls lov
Da det altid er nødvendigt for praktisk anvendelse af ligninger, skal du kende enheder af hver involveret komponent.
Koncentration (c) har en koncentration på M eller mol pr. Liter (mol L.-1). Lysstien (l) rapporteres normalt i centimeter (cm). Den molære absorptionsevne rapporteres normalt i liter pr. Molcentimeter (L mol-1 cm-1). Ved multiplikation af c, l og ϵ annulleres alle enhederne. Som sådan følger det, at absorbans er enhedsløs.
Brug af Beer's Law til at beregne koncentration
Sig, at du har et rødt farvestof i en opløsning. Hvordan ville du beregne koncentrationen af farvestof i opløsningen?
Madfarvestoffet Red # 40 har en molær absorptionsevne på 25.900 L mol-1cm-1 ved en bølgelængde på 501 nm. Du placerer 1 ml af opløsningen i en kuvette med en bredde på 1 cm. Den målte absorbans er 0,17. Hvad er koncentrationen?
Sæt de kendte værdier (A, ϵ og l) i Beer's Law, og løs derefter for koncentration:
Så:
Løsning for koncentration:
At tale om en så lille molaritet er lidt besværlig. Forskere vil ofte konvertere dette til mikromolar, så det er lettere at tale om. For at gøre dette skal du gange tallet med 106. Således er koncentrationen af rødt # 40 i denne opløsning 6,56 µM.