Ao conduzir um experimento científico, é necessário saber se você tem a concentração correta dos diferentes produtos químicos envolvidos. Também é importante ser capaz de calcular a concentração para determinar quanto de um reagente foi usado em uma reação ou quanto produto foi feito.
Para este fim, os cientistas usam o Lei Beer-Lambert (que também pode ser chamada de "Lei da Cerveja") para calcular a concentração a partir da absorbância. A seção a seguir definirá alguns componentes-chave para o uso prático da Lei da Cerveja.
O que é a lei Beer-Lambert?
Esta lei relaciona a atenuação da luz à medida que atravessa um material com as propriedades físicas desse material. Um dos usos mais comuns dessa lei é a espectroscopia de absorção UV-Vis.
Digamos que você ilumine um material com alguma luz visível. Parte dessa luz passará do outro lado do material, mas provavelmente não será toda a luz que brilhou inicialmente. Qualquer luz que não passe para o outro lado é absorvido.
A quantidade de luz absorvida é proporcional ao comprimento do caminho da luz (l). Praticamente, este é o recipiente, geralmente uma cubeta, em que o material em questão é guardado.
A relação entre absorbância e concentração (c) é proporcional. Normalmente, quanto mais concentrada uma substância, mais luz será absorvida. (Mantenha essa quantidade em mente; falando de forma prática, é o que mais lhe interessa!).
Assim, a absorbância (A) do material está relacionada com a intensidade inicial da luz, I0, e a intensidade da luz transmitida (o que veio do outro lado), I. Essas quantidades podem ser relacionadas pela seguinte equação.
Como você sabe que a absorção é proporcional à concentração (c) e ao comprimento do caminho (l), você pode relacionar isso às quantidades nesta equação como:
Nesta equação, ϵ é o absortividade molar ou o coeficiente de extinção molar. Este valor é um coeficiente e é intrínseco à absorção da substância ou material em questão em um determinado comprimento de onda de luz.
Unidades e Lei da Cerveja
Como é sempre necessário para a aplicação prática de equações, você deve conhecer unidades de cada componente envolvido.
A concentração (c) tem uma concentração de M ou moles por litro (mol L-1). O caminho da luz (l) é geralmente relatado em centímetros (cm). A absortividade molar é geralmente relatada em litros por mol-centímetro (L mol-1 cm-1). Ao multiplicar c, le ϵ, todas as unidades se cancelam. Como tal, segue-se que a absorvância não tem unidade.
Usando a lei de Beer para calcular a concentração
Digamos que você tenha um corante vermelho em uma solução. Como você calcularia a concentração de corante na solução?
O corante alimentar Vermelho # 40 tem uma absortividade molar de 25.900 L mol-1cm-1 a um comprimento de onda de 501 nm. Você coloca 1 mL da solução em uma cubeta com largura de 1 cm. A absorbância medida é de 0,17. Qual é a concentração?
Conecte os valores conhecidos (A, ϵ e l) na Lei de Beer e então resolva para concentração:
Então:
Resolvendo para concentração:
Falar sobre uma molaridade tão pequena é um pouco complicado. Os cientistas costumam converter isso para micromolar para que seja mais fácil falar sobre isso. Para fazer isso, multiplique o número por 106. Assim, a concentração de Vermelho # 40 nessa solução é 6,56 µM.