Når du gjennomfører et vitenskapelig eksperiment, er det nødvendig å vite at du har riktig konsentrasjon av de forskjellige kjemikaliene som er involvert. Det er også viktig å kunne beregne konsentrasjonen for å bestemme hvor mye av en reaktant som er brukt opp i en reaksjon eller hvor mye produkt som er laget.
For dette formål bruker forskere Beer-Lambert Law (som også kan kalles "Beer's Law") for å beregne konsentrasjon fra absorbans. Den følgende delen vil definere noen viktige komponenter for praktisk bruk av Beer's Law.
Hva er Beer-Lambert-loven?
Denne loven relaterer lysdemping når den krysser et materiale til det materialets fysiske egenskaper. En av de vanligste bruken av denne loven bruker UV-Vis absorpsjonsspektroskopi.
Si at du skinner noe synlig lys gjennom et materiale. Noe av det lyset vil passere gjennom på den andre siden av materialet, men det vil sannsynligvis ikke være alt lyset som opprinnelig ble gjennomskinnet. Uansett hva lys ikke passerer til den andre siden er absorbert.
Mengden absorbert lys er proporsjonal med lengden på lysveien (l). Praktisk talt er dette beholderen, vanligvis en kyvette, der det aktuelle materialet holdes.
Forholdet mellom absorbans og konsentrasjon (c) er proporsjonal. Jo mer konsentrert et stoff er, desto mer absorberes lys vanligvis. (Husk denne mengden; praktisk talt er det det du er mest interessert i!).
Dermed er absorbansen (A) av materialet relatert til lysets opprinnelige intensitet, I0, og lysets overførte intensitet (det som kom gjennom i den andre enden), jeg. Disse mengdene kan relateres ved hjelp av følgende ligning.
Siden du vet at absorpsjon er proporsjonal med både konsentrasjon (c) og banelengde (l), kan du relatere det til mengdene i denne ligningen som sådan:
I denne ligningen er ϵ molar absorpsjonsevne eller den molare utryddelseskoeffisienten. Denne verdien er en koeffisient og er iboende for absorpsjonen av det aktuelle stoffet eller materialet ved en bestemt lysbølgelengde.
Enheter og øl
Siden det alltid er nødvendig for praktisk anvendelse av ligninger, må du kjenne til enheter av hver komponent som er involvert.
Konsentrasjon (c) har en konsentrasjon på M eller mol per liter (mol L.-1). Lysveien (l) rapporteres vanligvis i centimeter (cm). Den molare absorpsjonsevnen rapporteres vanligvis i liter per mol-centimeter (L mol-1 cm-1). Når du multipliserer c, l og ϵ, avbrytes alle enhetene. Som sådan følger det at absorbans er enhetløs.
Bruke ølens lov for å beregne konsentrasjon
Si at du har et rødt fargestoff i en løsning. Hvordan vil du beregne konsentrasjonen av fargestoff i løsningen?
Matfargestoffet Red # 40 har en molar absorpsjonsevne på 25.900 L mol-1cm-1 ved en bølgelengde på 501 nm. Du plasserer 1 ml av løsningen i en kyvette med en bredde på 1 cm. Den målte absorbansen er 0,17. Hva er konsentrasjonen?
Plugg de kjente verdiene (A, ϵ og l) inn i Beer's Law og løs deretter for konsentrasjon:
Så:
Løsning for konsentrasjon:
Å snakke om en så liten molaritet er litt tungvint. Forskere vil ofte konvertere dette til mikromolar slik at det er lettere å snakke om. For å gjøre dette må du multiplisere tallet med 106. Dermed er konsentrasjonen av rødt # 40 i den løsningen 6,56 uM.