Tijekom provođenja znanstvenog eksperimenta potrebno je znati imate li ispravnu koncentraciju različitih uključenih kemikalija. Također je važno znati izračunati koncentraciju kako bi se utvrdilo koliki je broj reaktanata potrošen u reakciji ili koliko je proizvedeno proizvoda.
U tu svrhu znanstvenici koriste Beer-Lambertov zakon (koji se također može nazvati "Beer's Law") kako bi se izračunala koncentracija iz apsorbancije. Sljedeći odjeljak definirat će neke ključne komponente za praktičnu uporabu Beer-ovog zakona.
Što je Beer-Lambertov zakon?
Ovaj zakon povezuje slabljenje svjetlosti dok prelazi kroz materijal s fizičkim svojstvima tog materijala. Jedna od najčešćih primjena ovog zakona koristi se UV-Vis apsorpcijskom spektroskopijom.
Recimo da kroz materijal osvjetljavate vidljivu svjetlost. Dio te svjetlosti proći će s druge strane materijala, ali to vjerojatno neće biti sve svjetlo kroz koje je u početku bilo osvijetljeno. Što god svjetlost ne prođe na drugu stranu jest apsorbiran.
Količina apsorbirane svjetlosti proporcionalna je duljini svjetlosnog puta (l). Praktično, ovo je spremnik, obično kiveta, u kojem se nalazi dotični materijal.
Odnos apsorbancije i koncentracije (c) je proporcionalan. Obično, što je koncentrirana tvar, to će više svjetlosti biti apsorbirano. (Imajte na umu ovu količinu; praktično govoreći, to vas najviše zanima!).
Stoga je apsorbancija (A) materijala povezana s početnim intenzitetom svjetlosti, I0, i propušteni intenzitet svjetlosti (ono što je prošlo s druge strane), I. Te se veličine mogu povezati sljedećom jednadžbom.
Budući da znate da je apsorpcija proporcionalna i koncentraciji (c) i duljini puta (l), to možete povezati s veličinama u ovoj jednadžbi kao takvoj:
U ovoj je jednadžbi ϵ molarna apsorptivnost ili koeficijent molarne ekstinkcije. Ta je vrijednost koeficijent i bitna je za apsorpciju dotične tvari ili materijala na određenoj valnoj duljini svjetlosti.
Jedinice i zakon o pivu
Kako je to uvijek potrebno za praktičnu primjenu jednadžbi, morate znati jedinice svake uključene komponente.
Koncentracija (c) ima koncentraciju M ili mola po litri (mol L-1). Put svjetlosti (l) obično se izvještava u centimetrima (cm). Molarna apsorptivnost obično se izvještava u litrama po molu centimetra (L mol-1 cm-1). Kada se množe c, l i ϵ, sve se jedinice poništavaju. Kao takav, proizlazi da je apsorbancija bez jedinice.
Korištenje pivskog zakona za izračunavanje koncentracije
Recimo da imate crvenu boju u otopini. Kako biste izračunali koncentraciju boje u otopini?
Boja za hranu Red # 40 ima molarnu apsorptivnost od 25.900 L mol-1cm-1 na valnoj duljini od 501 nm. Stavite 1 ml otopine u kivetu širine 1 cm. Izmjerena apsorbancija je 0,17. Kolika je koncentracija?
Uključite poznate vrijednosti (A, ϵ i l) u Beer-ov zakon i zatim riješite koncentraciju:
Tako:
Rješavanje koncentracije:
Govoriti o tako maloj molarnosti pomalo je nezgrapno. Znanstvenici će to često pretvoriti u mikromolarne, tako da je lakše razgovarati o tome. Da biste to učinili, pomnožite broj s 106. Tako je koncentracija Red # 40 u toj otopini 6,56 µM.