Cum se calculează concentrația utilizând absorbția

Atunci când efectuați un experiment științific, este necesar să știți că aveți concentrația corectă a diferitelor substanțe chimice implicate. De asemenea, este important să puteți calcula concentrația pentru a determina cât de mult dintr-un reactant s-a consumat într-o reacție sau cât a fost produs produsul.

În acest scop, oamenii de știință folosesc Legea Beer-Lambert (care poate fi numită și „Legea lui Beer”) pentru a calcula concentrația din absorbanță. Următoarea secțiune va defini câteva componente cheie pentru utilizarea practică a legii lui Beer.

Această lege leagă atenuarea luminii pe măsură ce traversează un material cu proprietățile fizice ale acelui material. Una dintre cele mai frecvente utilizări ale acestei legi este utilizarea spectroscopiei de absorbție UV-Vis.

Spuneți că străluciți o lumină vizibilă printr-un material. O parte din acea lumină va trece prin cealaltă parte a materialului, dar probabil că nu va fi toată lumina care a fost strălucită inițial. Orice lumină nu trece spre cealaltă parte este absorbit.

Cantitatea de lumină absorbită este proporțională cu lungimea traseului luminii (l). Practic, acesta este recipientul, de obicei o cuvă, în care este ținut materialul în cauză.

Relația dintre absorbanță și concentrație (c) este proporţional. De obicei, cu cât o substanță este mai concentrată, cu atât mai multă lumină va fi absorbită. (Rețineți această cantitate; practic vorbind, este ceea ce te interesează cel mai mult!).

Astfel, absorbanța (A) a materialului este legată de intensitatea inițială a luminii, I₀, și intensitatea transmisă a luminii (ceea ce a trecut prin celălalt capăt), I. Aceste cantități pot fi corelate prin următoarea ecuație.

Deoarece știți că absorbția este proporțională atât cu concentrația (c), cât și cu lungimea căii (l), puteți să o raportați la cantitățile din această ecuație ca atare:

În această ecuație, ϵ este absorbtia molara sau coeficientul de stingere molară. Această valoare este un coeficient și este intrinsecă absorbției substanței sau materialului în cauză la o anumită lungime de undă a luminii.

Deoarece este întotdeauna necesar pentru aplicarea practică a ecuațiilor, trebuie să cunoașteți unități din fiecare componentă implicată.

Concentrația (c) are o concentrație de M sau moli pe litru (mol L^-1). Traseul luminii (l) este de obicei raportat în centimetri (cm). Absorbtivitatea molară este raportată de obicei în litri pe mol-centimetru (L mol^-1 cm^-1). Când înmulțiți c, l și ϵ, toate unitățile se anulează. Ca atare, rezultă că absorbția este fără unitate.

Spuneți că aveți un colorant roșu într-o soluție. Cum ați calcula concentrația de colorant din soluție?

Colorantul alimentar Roșu # 40 are o absorbție molară de 25.900 L mol^-1cm^-1 la o lungime de undă de 501 nm. Așezați 1 ml de soluție într-o cuvă cu lățimea de 1 cm. Absorbanta masurata este de 0,17. Care este concentrația?

Conectați valorile cunoscute (A, ϵ și l) în legea lui Beer și apoi rezolvați pentru concentrare:

Asa de:

Rezolvare pentru concentrare:

A vorbi despre o molaritate atât de mică este cam greoaie. Oamenii de știință vor converti adesea acest lucru în micromolar, astfel încât să fie mai ușor de vorbit. Pentru a face acest lucru, înmulțiți numărul cu 10⁶. Astfel, concentrația de roșu # 40 în soluția respectivă este de 6,56 µM.