כיצד לחשב ריכוז באמצעות ספיגה

בעת ביצוע ניסוי מדעי יש לדעת שיש לך את הריכוז הנכון של הכימיקלים השונים המעורבים. חשוב גם להיות מסוגל לחשב ריכוז על מנת לקבוע כמה מגיב נוצל בתגובה או כמה מוצר נוצר.

לשם כך מדענים משתמשים ב- חוק באר-למברט (שאפשר לקרוא לו גם "חוק הבירה") על מנת לחשב ריכוז מספיגת. החלק הבא יגדיר כמה מרכיבים מרכזיים לשימוש מעשי בחוק באר.

חוק זה מתייחס להחלשת האור כשהוא חוצה חומר לתכונות הפיזיקליות של אותו חומר. אחד השימושים הנפוצים ביותר בחוק זה עושה שימוש בספקטרוסקופיית קליטת UV-Vis.

תגיד שאתה מאיר קצת אור גלוי דרך חומר. חלק מהאור הזה יעבור בצד השני של החומר, אך סביר להניח שלא כל האור היה בוהק תחילה. כל מה שאור לא עובר לצד השני הוא ספג.

כמות האור הנספגת פרופורציונאלית לאורך מסלול האור (l). מעשית, מדובר במיכל, בדרך כלל קובט, שבו מוחזק החומר המדובר.

הקשר בין ספיגה לריכוז (ג) הוא יַחֲסִי. בדרך כלל, ככל שהחומר מרוכז יותר, כך ייקלט יותר אור. (זכור את הכמות הזו; מבחינה מעשית, זה מה שאתה הכי מתעניין בו!).

לפיכך הספיגה (A) של החומר קשורה לעוצמה הראשונית של האור, אני₀ועוצמת האור המועברת (מה שעבר בקצה השני), אני. ניתן לקשר בין כמויות אלה באמצעות המשוואה הבאה.

מכיוון שאתה יודע שהספיגה פרופורציונאלית הן לריכוז (c) והן לאורך הנתיב (l), אתה יכול לקשר את זה לכמויות במשוואה זו ככזו:

במשוואה זו, ϵ הוא ה- ספיגה טוחנת או מקדם ההכחדה הטוחנת. ערך זה הוא מקדם והוא מהותי לספיגת החומר או החומר המדובר באורך גל מסוים של האור.

מכיוון שזה תמיד הכרחי ליישום מעשי של משוואות, עליך לדעת את יחידות של כל רכיב מעורב.

בריכוז (c) יש ריכוז של M או שומות לליטר (mol L^-1). בדרך כלל מדווחים על שביל האור (l) בסנטימטרים (ס"מ). הספיגה הטוחנת מדווחת בדרך כלל בליטר לסנטימטר לשומה (L mol^-1 ס"מ^-1). כאשר מכפילים c, l ו- ϵ, כל היחידות מבוטלות. ככזה, יוצא מכך שהספיגה היא ללא יחידה.

תגיד שיש לך צבע אדום בתמיסה. איך היית מחשב את ריכוז הצבע בתמיסה?

צבע המזון האדום # 40 בעל ספיגת טוחנת של 25,900 ליטר מול^-1ס"מ^-1 באורך גל של 501 ננומטר. אתה מציב 1 מ"ל של התמיסה בקובטה ברוחב 1 ס"מ. הספיגה הנמדדת היא 0.17. מה הריכוז?

חבר את הערכים הידועים (A, ϵ ו- l) לחוק באר ואז פתר לריכוז:

כך:

פתרון לריכוז:

לדבר על מולריות זעירה כל כך זה קצת מסורבל. מדענים לעתים קרובות ממירים זאת למיקרומולרי כך שיהיה קל יותר לדבר עליו. לשם כך הכפל את המספר ב- 10⁶. לפיכך ריכוז האדום # 40 בתמיסה זו הוא 6.56 מיקרומטר.