Pri uskutočňovaní vedeckého experimentu je potrebné vedieť, že máte správnu koncentráciu rôznych použitých chemikálií. Je tiež dôležité vedieť vypočítať koncentráciu, aby ste určili, koľko reaktantu sa spotrebovalo v reakcii alebo koľko sa vyrobilo produktu.
Na tento účel vedci používajú Beer-Lambertov zákon (ktorý možno tiež nazvať „Beerov zákon“) na účely výpočtu koncentrácie z absorbancie. V nasledujúcej časti budú definované niektoré kľúčové komponenty pre praktické využitie Beerovho zákona.
Čo je zákon Beer-Lambert?
Tento zákon súvisí s útlmom svetla pri prechode materiálom s fyzikálnymi vlastnosťami tohto materiálu. Jedným z najbežnejších použití tohto zákona je použitie absorpčnej spektroskopie UV-Vis.
Povedzme, že svietite viditeľným svetlom cez materiál. Časť tohto svetla bude prechádzať na druhej strane materiálu, ale pravdepodobne to nebude všetko svetlo, ktoré bolo pôvodne presvetlené. Akékoľvek svetlo neprechádza na druhú stranu, je absorbovaný.
Množstvo absorbovaného svetla je úmerné dĺžke dráhy svetla (l). Prakticky ide o nádobu, zvyčajne kyvetu, v ktorej je predmetný materiál uložený.
Vzťah medzi absorpciou a koncentráciou (c) je proporcionálny. Zvyčajne platí, že čím je látka koncentrovanejšia, tým viac svetla sa absorbuje. (Majte na pamäti toto množstvo; prakticky povedané, je to to, čo vás najviac zaujíma!).
Absorbancia (A) materiálu teda súvisí s počiatočnou intenzitou svetla, I0a prenášaná intenzita svetla (to, čo prešlo na druhom konci), I. Tieto veličiny môžu byť spojené nasledujúcou rovnicou.
Pretože viete, že absorpcia je úmerná koncentrácii (c) aj dĺžke dráhy (l), môžete to dať do súvislosti s veličinami v tejto rovnici ako také:
V tejto rovnici je ϵ molárna nasiakavosť alebo molárny extinkčný koeficient. Táto hodnota je koeficient a je vlastná absorpcii príslušnej látky alebo materiálu pri konkrétnej vlnovej dĺžke svetla.
Jednotky a pivné právo
Pretože pre praktické použitie rovníc je to vždy nevyhnutné, musíte vedieť Jednotky každej zúčastnenej zložky.
Koncentrácia (c) má koncentráciu M alebo mol na liter (mol L-1). Svetelná dráha (l) sa zvyčajne uvádza v centimetroch (cm). Molárna absorpčná schopnosť sa zvyčajne uvádza v litroch na mol-centimeter (L mol-1 cm-1). Po vynásobení c, la ϵ sa všetky jednotky zrušia. Z toho vyplýva, že absorbancia nie je jednotková.
Využitie Beerovho zákona na výpočet koncentrácie
Povedzme, že máte v roztoku červené farbivo. Ako by ste vypočítali koncentráciu farbiva v roztoku?
Potravinárske farbivo Red # 40 má molárnu nasiakavosť 25 900 L mol-1cm-1 pri vlnovej dĺžke 501 nm. 1 ml roztoku sa vloží do kyvety so šírkou 1 cm. Nameraná absorbancia je 0,17. Aká je koncentrácia?
Známe hodnoty (A, ϵ a l) zapojte do Beerovho zákona a potom vyriešte koncentráciu:
Takže:
Riešenie pre koncentráciu:
Hovoriť o takej malej molarite je trochu ťažkopádne. Vedci to často prevedú na mikromolárne, aby sa o nich ľahšie hovorilo. Za týmto účelom vynásobte číslo 106. Koncentrácia červenej # 40 v tomto roztoku je teda 6,56 uM.