Pri izvajanju znanstvenega eksperimenta morate vedeti, da imate pravilno koncentracijo različnih kemikalij. Pomembno je tudi, da lahko izračunamo koncentracijo, da ugotovimo, koliko reaktanta je bilo porabljenega v reakciji ali koliko je nastalo produkta.
V ta namen znanstveniki uporabljajo Beer-Lambertov zakon (ki mu lahko rečemo tudi "Beer's Law") za izračun koncentracije iz absorbance. V naslednjem poglavju bodo opredeljeni nekateri ključni elementi za praktično uporabo Beer-ovega zakona.
Kaj je zakon Beer-Lambert?
Ta zakon povezuje dušenje svetlobe, ko prečka material, s fizičnimi lastnostmi tega materiala. Ena najpogostejših uporab tega zakona je uporaba UV-Vis absorpcijske spektroskopije.
Recimo, da skozi material osvetlite nekaj vidne svetlobe. Nekaj te svetlobe bo šlo skozi na drugi strani materiala, vendar verjetno ne bo vsa svetloba, ki je bila sprva osvetljena. Karkoli svetloba ne preide na drugo stran, je absorbiran.
Količina absorbirane svetlobe je sorazmerna z dolžino svetlobne poti (l). Praktično je to posoda, običajno kiveta, v kateri je zadevni material.
Razmerje med absorbanco in koncentracijo (c) je sorazmerno. Običajno, bolj ko je snov koncentrirana, več svetlobe bo absorbirano. (Upoštevajte to količino; praktično gledano, to vas najbolj zanima!).
Tako je absorpcija (A) materiala povezana z začetno jakostjo svetlobe, I0, in oddana jakost svetlobe (kaj je prišla skozi na drugem koncu), I. Te količine lahko povežemo z naslednjo enačbo.
Ker veste, da je absorpcija sorazmerna tako koncentraciji (c) kot dolžini poti (l), jo lahko povežete s količinami v tej enačbi kot taki:
V tej enačbi je the molska absorptivnost ali koeficient molske ekstinkcije. Ta vrednost je koeficient in je značilna za absorpcijo snovi ali materiala pri določeni valovni dolžini svetlobe.
Enote in pivski zakon
Ker je to vedno potrebno za praktično uporabo enačb, morate vedeti enote vsake vključene komponente.
Koncentracija (c) ima koncentracijo M ali molov na liter (mol L-1). Pot svetlobe (l) se običajno poroča v centimetrih (cm). Molska absorptivnost se običajno poroča v litrih na mol-centimeter (L mol-1 cm-1). Pri množenju c, l in ϵ se vse enote prekličejo. Iz tega izhaja, da je absorpcija brez enot.
Uporaba Beer-ovega zakona za izračun koncentracije
Recimo, da imate v raztopini rdeče barvilo. Kako bi izračunali koncentracijo barvila v raztopini?
Barva za hrano Red # 40 ima molsko absorpcijo 25.900 L mol-1cm-1 pri valovni dolžini 501 nm. 1 ml raztopine položite v kiveto širine 1 cm. Izmerjena absorbanca je 0,17. Kakšna je koncentracija?
Znane vrednosti (A, ϵ in l) priključite v Beer-ov zakon in nato raztopite za koncentracijo:
Torej:
Rešitev za koncentracijo:
Govoriti o tako majhni molarnosti je nekoliko okorno. Znanstveniki bodo to pogosto pretvorili v mikromolarne, da bo o njih lažje govoriti. Če želite to narediti, število pomnožite z 106. Tako je koncentracija Red # 40 v tej raztopini 6,56 µM.