När du utför ett vetenskapligt experiment är det nödvändigt att veta att du har rätt koncentration av de olika kemikalierna som är inblandade. Det är också viktigt att kunna beräkna koncentrationen för att bestämma hur mycket av en reaktant som har använts i en reaktion eller hur mycket produkt som har framställts.
För detta ändamål använder forskare Beer-Lambert Law (som också kan kallas "Beers Law") för att beräkna koncentrationen från absorbansen. I följande avsnitt definieras några viktiga komponenter för praktisk användning av Beer's Law.
Vad är Beer-Lambert-lagen?
Denna lag relaterar till dämpning av ljus när det passerar ett material till de fysiska egenskaperna hos det materialet. En av de vanligaste användningarna av denna lag använder UV-Vis absorptionsspektroskopi.
Säg att du lyser något synligt ljus genom ett material. En del av det ljuset kommer att passera igenom på andra sidan av materialet, men det kommer sannolikt inte att vara allt ljus som ursprungligen skenade igenom. Vad ljuset inte passerar till den andra sidan är absorberad.
Mängden absorberat ljus är proportionell mot ljusbanans längd (l). I praktiken är detta behållaren, vanligtvis en kyvett, i vilken materialet i fråga hålls.
Förhållandet mellan absorbans och koncentration (c) är proportionell. Ju mer koncentrerat ett ämne desto mer ljus absorberas vanligtvis. (Tänk på denna kvantitet; praktiskt taget är det det du är mest intresserad av!).
Således är absorbansen (A) för materialet relaterad till ljusets initiala intensitet, I0och ljusets överförda intensitet (vad som kom igenom i andra änden), I. Dessa kvantiteter kan relateras med följande ekvation.
Eftersom du vet att absorptionen är proportionell mot både koncentration (c) och banlängd (l) kan du relatera det till mängderna i denna ekvation som sådan:
I denna ekvation är ϵ molär absorptionsförmåga eller den molära utrotningskoefficienten. Detta värde är en koefficient och är inneboende för absorptionen av ämnet eller materialet i fråga vid en viss ljusvåglängd.
Enheter och öls lag
Eftersom det alltid är nödvändigt för praktisk tillämpning av ekvationer måste du känna till enheter av varje inblandad komponent.
Koncentration (c) har en koncentration av M eller mol per liter (mol L.-1). Ljusvägen (l) rapporteras vanligtvis i centimeter (cm). Molabsorptionsförmågan rapporteras vanligtvis i liter per molcentimeter (L mol-1 centimeter-1). När du multiplicerar c, l och ϵ avbryts alla enheter. Som sådan följer att absorbansen är enhetlös.
Använda Beer-lag för att beräkna koncentration
Anta att du har ett rött färgämne i en lösning. Hur skulle du beräkna koncentrationen av färgämne i lösningen?
Livsmedelsfärgämnet Red # 40 har en molarabsorptionsförmåga på 25 900 L mol-1centimeter-1 vid en våglängd av 501 nm. Du placerar 1 ml av lösningen i en kyvett med en bredd på 1 cm. Den uppmätta absorbansen är 0,17. Vad är koncentrationen?
Anslut de kända värdena (A, ϵ och l) till Beers Law och lös sedan koncentrationen:
Så:
Lösning för koncentration:
Att prata om en så liten molaritet är lite besvärligt. Forskare kommer ofta att konvertera detta till mikromolär så att det är lättare att prata om. För att göra detta, multiplicera antalet med 106. Således är koncentrationen av rött # 40 i den lösningen 6,56 uM.