Tieteellistä kokeilua suoritettaessa on välttämätöntä tietää, että sinulla on oikea pitoisuus eri mukana olevista kemikaaleista. On myös tärkeää pystyä laskemaan pitoisuus sen määrittämiseksi, kuinka suuri osa reagenssista on käytetty reaktiossa tai kuinka paljon tuotetta on valmistettu.
Tätä varten tutkijat käyttävät Olut-Lambert-laki (jota voidaan kutsua myös "oluen lakiksi") pitoisuuden laskemiseksi absorbanssista. Seuraavassa osassa määritellään joitain keskeisiä komponentteja oluen lain käytännön käyttöön.
Mikä on Beer-Lambert-laki?
Tämä laki liittyy valon vaimennukseen, kun se kulkee materiaalin mukaan materiaalin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Yksi tämän lain yleisimmistä käyttötavoista käyttää UV-Vis-absorptiospektroskopiaa.
Oletetaan, että loistat näkyvää valoa materiaalin läpi. Osa tuosta valosta kulkee materiaalin toisella puolella, mutta se ei todennäköisesti ole kaikki alun perin valaistu valo. Riippumatta siitä, mikä valo kulkee toiselle puolelle, se on imeytynyt.
Absorboituneen valon määrä on verrannollinen valopolun pituuteen (l). Käytännössä tämä on säiliö, yleensä kyvetti, jossa kyseistä materiaalia pidetään.
Absorbanssin ja konsentraation (c) suhde on suhteellinen. Yleensä mitä väkevämpi aine on, sitä enemmän valoa imeytyy. (Pidä tämä määrä mielessä; käytännössä se on sinua kiinnostavin asia!).
Siten materiaalin absorbanssi (A) liittyy valon alkutehoon I.0ja valon läpäisevä voimakkuus (mikä tuli läpi toisesta päästä), I. Nämä määrät voidaan yhdistää seuraavalla yhtälöllä.
Koska tiedät, että absorptio on verrannollinen sekä pitoisuuteen (c) että reitin pituuteen (l), voit liittää sen tässä yhtälössä oleviin määriin sellaisenaan:
Tässä yhtälössä ϵ on molaarinen absorptiokyky tai molaarinen ekstinktiokerroin. Tämä arvo on kerroin ja on luontainen kyseisen aineen tai materiaalin imeytymiselle tietyllä valon aallonpituudella.
Yksiköt ja oluen laki
Koska se on aina tarpeen yhtälöiden käytännön soveltamiseksi, sinun on tiedettävä yksikköä kunkin mukana olevan komponentin.
Pitoisuuden (c) pitoisuus on M tai moolia litrassa (mol L-1). Valopolku (l) ilmoitetaan yleensä senttimetreinä (cm). Molaarinen absorptiokyky ilmoitetaan yleensä litroina moolisenttimetriä kohden (L mol-1 cm-1). Kun kerrotaan c, l ja ϵ, kaikki yksiköt peruutetaan. Sellaisena tästä seuraa, että absorbanssi on yksikköä.
Käyttämällä oluen lakia pitoisuuden laskemiseksi
Oletetaan, että sinulla on punainen väriaine liuoksessa. Kuinka laskisit väriaineen pitoisuuden liuoksessa?
Ruokaväriaineen Red # 40 mooliabsorptiokyky on 25 900 L mol-1cm-1 aallonpituudella 501 nm. Asetat 1 ml liuosta kyvettiin, jonka leveys on 1 cm. Mitattu absorbanssi on 0,17. Mikä on pitoisuus?
Liitä tunnetut arvot (A, ϵ ja l) oluen lakiin ja ratkaise sitten pitoisuus:
Niin:
Ratkaisu keskittymiseen:
Puhuminen niin pienestä molaarisuudesta on vähän hankalaa. Tutkijat muuttavat tämän usein mikromolaariseksi, jotta siitä on helpompaa puhua. Tee tämä kertomalla luku 10: llä6. Täten punaisen # 40 pitoisuus tuossa liuoksessa on 6,56 uM.
