MOLAR ABSORPTIVITET: HVORDAN MAN BEREGNER DET OG LØSTE ØVELSER - KEMI - 2024

Den molære absorptivitet er en kemisk egenskab, der angiver, hvor meget lys der kan absorbere en art i opløsning. Dette koncept er meget vigtigt inden for den spektroskopiske analyse af absorption af fotonstråling med energier i det ultraviolette og synlige interval (Uv-vis).

Da lys er sammensat af fotoner med sine egne energier (eller bølgelængder), afhængigt af den analyserede art eller blanding, kan en foton absorberes i større grad end en anden; dvs. lys absorberes ved bestemte bølgelængder, der er karakteristiske for stoffet.

Kilde: Dr. Console, fra Wikimedia Commons

Værdien af ​​molær absorptivitet er således direkte proportional med graden af ​​absorption af lys ved en given bølgelængde. Hvis arten optager lidt rødt lys, vil dens absorptionsværdi være lav; der henviser til, at hvis der er en markant absorption af rødt lys, vil absorptiviteten have en høj værdi.

En art, der optager rødt lys, vil afspejle en grøn farve. Hvis den grønne farve er meget intens og mørk, betyder det, at der er en stærk absorption af rødt lys.

Nogle grønne nuancer kan dog skyldes refleksioner i forskellige intervaller af gule og blå, der blandes og opfattes som turkis, smaragd, glas osv.

Hvad er molær absorptivitet?

Molar absorptivitet er også kendt ved følgende betegnelser: specifik udryddelse, molær dæmpningskoefficient, specifik absorption eller Bunsen-koefficient; Det er endda navngivet på andre måder, hvorfor det har været en kilde til forvirring.

Men hvad er molar absorptivitet nøjagtigt? Det er en konstant, der er defineret i det matematiske udtryk for Lamber-Beer-loven, og det angiver ganske enkelt, hvor meget den kemiske art eller blanding optager lys. En sådan ligning er:

A = εbc

Hvor A er absorbans af opløsningen ved en valgt bølgelængde X; b er længden af ​​cellen, hvor prøven, der skal analyseres, er indeholdt, og derfor er afstanden, som lyset krydser inden for opløsningen; c er koncentrationen af ​​den absorberende art; og ε, den molære absorptivitet.

Givet λ, udtrykt i nanometer, forbliver værdien af ​​ε konstant; men når man ændrer værdierne på λ, det vil sige, når man måler absorbanser med lys fra andre energier, ændres ε og når enten en minimums- eller maksimalværdi.

Hvis dens maksimale værdi, ε _max, er kendt, bestemmes ma _max på samme tid; det vil sige det lys, som arten optager mest:

Kilde: Gabriel Bolívar

Enheder

Hvad er enhederne til ε? For at finde dem, skal det være kendt, at absorbanser er dimensionsløse værdier; og derfor skal multiplikationen af ​​enhederne i b og c annulleres.

Koncentrationen af ​​den absorberende art kan udtrykkes enten i g / L eller mol / L, og b udtrykkes sædvanligvis i cm eller m (fordi det er længden af ​​cellen, som lysstrålen passerer gennem). Molaritet er lig med mol / L, så c udtrykkes også som M.

Således multiplicerer vi enhederne af b og c: M ∙ cm. Hvilke enheder skal derefter ε have for at gøre værdien af ​​A dimensionel? De, der multiplicerer M ∙ cm giver en værdi på 1 (M ∙ cm x U = 1). Løsning for U opnår vi simpelthen M ^-1 ∙ cm ^-1, som også kan skrives som: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1.

Brug af enhederne M ^-1 ∙ cm ^-1 eller L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 fremskynder beregningerne til bestemmelse af molarabsorptiviteten. Det er imidlertid også sædvanligvis udtrykt i enheder af m ² / mol eller cm ² / mol.

Når de udtrykkes i disse enheder, skal nogle konverteringsfaktorer bruges til at modificere enhederne af b og c.

Hvordan beregnes det?

Direkte godkendelse

Molar absorptivitet kan beregnes direkte ved at løse den i ovennævnte ligning:

ε = A / bc

Hvis koncentrationen af ​​den absorberende art, cellelængden og absorbansen opnået ved en bølgelængde er kendt, kan e beregnes. Denne måde at beregne det giver dog en unøjagtig og upålidelig værdi.

Grafisk metode

Hvis du ser nøje på Lambert-Beer-lovligningen, vil du bemærke, at det ser ud som ligningen på en linje (Y = aX + b). Dette betyder, at hvis værdierne for A er afbildet på Y-aksen, og værdierne for c på X-aksen, skal der opnås en lige linje, der passerer gennem oprindelsen (0,0). Således ville A blive Y, X ville være c, og det ville være lig med εb.

Derfor, når linjen er graferet, er det nok at tage to punkter for at bestemme hældningen, dvs. Når dette er gjort, og længden af ​​cellen, b, er kendt, er det let at løse for værdien af ​​ε.

I modsætning til direkte clearance giver plotning af A vs c gennemsnittet af absorbansmålingerne og reducerer den eksperimentelle fejl; og også uendelige linjer kan passere gennem et enkelt punkt, så direkte klaring er ikke praktisk.

Ligeledes kan eksperimentelle fejl få en linje til ikke at passere gennem to, tre eller flere punkter, så i virkeligheden bruges den linje, der er opnået efter anvendelse af metoden med mindst firkanter (en funktion, der allerede er inkorporeret i regnemaskiner). Alt dette under forudsætning af en høj linearitet og derfor overholdelse af Lamber-Beer-loven.

Løst øvelser

Øvelse 1

Det er kendt, at en opløsning af en organisk forbindelse med en koncentration på 0,008739 M præsenterede en absorbans på 0,6346, målt ved A = 500 nm og med en cellelængde 0,5 cm. Beregn det molære absorptionsevne for komplekset ved denne bølgelængde.

Fra disse data kan ε løses direkte:

e = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739M)

145,23 M- ¹ cm- ¹

Øvelse 2

De følgende absorbanser måles ved forskellige koncentrationer af et metalkompleks ved en bølgelængde på 460 nm og med en celle på 1 cm i længden:

A: 0,03010 0,1033 0,1584 0,3961 0,8093

c: 1,8 ∙ 10 ^-5 6 ∙ 10 ^-5 9,2 ∙ 10 ^-5 2,3 ∙ 10 ^-4 5,6 ∙ 10 ^-4

Beregn det molære absorptionsevne for komplekset.

Der er i alt fem point. For at beregne ε er det nødvendigt at tegne dem ved at placere værdierne for A på Y-aksen og koncentrationerne c på X-aksen. Når dette er gjort, bestemmes den mindst kvadratiske linje, og med dens ligning kan vi bestemme ε.

I dette tilfælde, efter afbildning de punkter og tegne linien med en determinantkoefficient R ² af 0,9905, hældningen er lig med 7 ∙ 10 ^-4; det vil sige εb = 7 ∙ 10 ^-4. Derfor vil b med b = 1 cm være 1428,57 M ^-1. Cm ^-1 (1/7 ∙ 10 ^-4).

Referencer

1. Wikipedia. (2018). Molær dæmpningskoefficient. Gendannet fra: en.wikipedia.org
2. Science Struck. (2018). Molar absorptivitet. Gendannes fra: sciencestruck.com
3. Kolorimetrisk analyse: (Ølens lov eller spektrofotometrisk analyse). Gendannes fra: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd). Eksperiment II - Opløsningsfarve, absorbans og ølens lov. Gendannes fra: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Kvantitativ analytisk kemi (5. udg.). PEARSON Prentice Hall, s-472.
6. Gonzáles M. (17. november 2010). absorptionsevne Gendannes fra: quimica.laguia2000.com