При проведении научного эксперимента необходимо знать, что у вас есть правильная концентрация различных химических веществ. Также важно иметь возможность рассчитать концентрацию, чтобы определить, сколько реагента было израсходовано в реакции или сколько продукта было произведено.
С этой целью ученые используют Закон Бера-Ламберта (который также можно назвать «законом Бера») для расчета концентрации по оптической плотности. В следующем разделе будут определены некоторые ключевые компоненты для практического использования закона Пива.
Что такое закон Бера-Ламберта?
Этот закон связывает ослабление света при прохождении через материал с физическими свойствами этого материала. Одним из наиболее распространенных применений этого закона является абсорбционная спектроскопия в УФ-видимом диапазоне.
Допустим, вы пропускаете видимый свет через материал. Часть этого света будет проходить через другую сторону материала, но, скорее всего, это будет не весь свет, который был изначально просвечен. Какой бы свет не прошел на другую сторону, поглощен.
Количество поглощенного света пропорционально длине светового пути (l). Фактически это контейнер, обычно кювета, в которой находится рассматриваемый материал.
Отношение между поглощением и концентрацией (c): пропорциональный. Обычно чем более концентрированное вещество, тем больше света поглощается. (Имейте в виду это количество; практически, это то, что вас интересует больше всего!).
Таким образом, поглощение (A) материала связано с начальной интенсивностью света I0, и интенсивность прошедшего света (то, что проходило на другом конце), I. Эти количества могут быть связаны следующим уравнением.
Поскольку вы знаете, что поглощение пропорционально концентрации (c) и длине пути (l), вы можете связать это с величинами в этом уравнении как таковыми:
В этом уравнении ϵ - молярная поглощающая способность или молярный коэффициент экстинкции. Это значение является коэффициентом и зависит от поглощения рассматриваемого вещества или материала на определенной длине волны света.
Единицы и закон Пива
Поскольку это всегда необходимо для практического применения уравнений, вы должны знать единицы измерения каждого задействованного компонента.
Концентрация (c) имеет концентрацию M или моль на литр (моль л-1). Световой путь (l) обычно указывается в сантиметрах (см). Молярная поглощающая способность обычно выражается в литрах на моль-сантиметр (л моль-1 см-1). При умножении c, l и ϵ все единицы отменяются. Таким образом, абсорбция не имеет единиц измерения.
Использование закона Бера для расчета концентрации
Допустим, у вас есть красный краситель в растворе. Как бы вы рассчитали концентрацию красителя в растворе?
Пищевой краситель Red # 40 имеет молярную поглощающую способность 25900 л · моль.-1см-1 на длине волны 501 нм. Вы помещаете 1 мл раствора в кювету шириной 1 см. Измеренное поглощение составляет 0,17. Какая концентрация?
Подставьте известные значения (A, ϵ и l) в закон Бера, а затем решите для концентрации:
Так:
Решение для концентрации:
Говорить о такой крошечной молярности немного громоздко. Ученые часто переводят это значение в микромолярное, чтобы об этом было легче говорить. Для этого нужно умножить число на 10.6. Таким образом, концентрация Red # 40 в этом растворе составляет 6,56 мкМ.