Al realizar un experimento científico es necesario saber que tiene la concentración correcta de los diferentes químicos involucrados. También es importante poder calcular la concentración para determinar la cantidad de reactivo que se ha consumido en una reacción o la cantidad de producto que se ha elaborado.
Con este fin, los científicos utilizan el Ley de Beer-Lambert (que también se puede llamar "Ley de Beer") para calcular la concentración a partir de la absorbancia. La siguiente sección definirá algunos componentes clave para el uso práctico de la Ley de Beer.
¿Qué es la ley de Beer-Lambert?
Esta ley relaciona la atenuación de la luz cuando atraviesa un material con las propiedades físicas de ese material. Uno de los usos más comunes de esta ley es el uso de la espectroscopia de absorción UV-Vis.
Digamos que ilumina un material con algo de luz visible. Parte de esa luz pasará por el otro lado del material, pero es probable que no sea toda la luz que se iluminó inicialmente. Cualquier luz que no pase al otro lado es absorbido.
La cantidad de luz absorbida es proporcional a la longitud de la trayectoria de la luz (l). En la práctica, este es el recipiente, generalmente una cubeta, en el que se guarda el material en cuestión.
La relación entre absorbancia y concentración (c) es proporcional. Por lo general, cuanto más concentrada sea una sustancia, más luz se absorberá. (Tenga en cuenta esta cantidad; prácticamente hablando, ¡es lo que más te interesa!).
Así, la absorbancia (A) del material está relacionada con la intensidad inicial de la luz, I0, y la intensidad transmitida de la luz (lo que pasó por el otro extremo), I. Estas cantidades se pueden relacionar mediante la siguiente ecuación.
Como sabe que la absorción es proporcional tanto a la concentración (c) como a la longitud del camino (l), puede relacionar eso con las cantidades en esta ecuación como tal:
En esta ecuación, ϵ es el absortividad molar o el coeficiente de extinción molar. Este valor es un coeficiente y es intrínseco a la absorción de la sustancia o material en cuestión en una determinada longitud de onda de luz.
Unidades y ley de Beer
Como siempre es necesario para la aplicación práctica de ecuaciones, debe conocer el unidades de cada componente involucrado.
La concentración (c) tiene una concentración de M o moles por litro (mol L-1). La trayectoria de la luz (l) suele expresarse en centímetros (cm). La absortividad molar suele expresarse en litros por mol-centímetro (L mol-1 cm-1). Al multiplicar c, ly ϵ, todas las unidades se cancelan. Como tal, se deduce que la absorbancia no tiene unidades.
Usando la ley de Beer para calcular la concentración
Digamos que tiene un tinte rojo en una solución. ¿Cómo calcularía la concentración de tinte en la solución?
El colorante alimentario Red # 40 tiene una absortividad molar de 25,900 L mol-1cm-1 a una longitud de onda de 501 nm. Coloca 1 mL de la solución en una cubeta con un ancho de 1 cm. La absorbancia medida es 0,17. ¿Qué es la concentración?
Inserte los valores conocidos (A, ϵ y l) en la ley de Beer y luego resuelva para la concentración:
Entonces:
Resolviendo la concentración:
Hablar de una molaridad tan pequeña es un poco engorroso. Los científicos a menudo convertirán esto en micromolar para que sea más fácil hablar de él. Para hacer esto, multiplica el número por 10.6. Por tanto, la concentración de Red # 40 en esa solución es de 6,56 µM.