MOLÁRNÍ ABSORPTIVITA: JAK JI SPOČÍTAT A VYŘEŠIT CVIČENÍ - CHEMIE - 2025

Molární absorpce je chemická vlastnost, která udává, kolik světla může absorbovat druhů v roztoku. Tento koncept je velmi důležitý při spektroskopické analýze absorpce fotonového záření energií v ultrafialovém a viditelném rozsahu (Uv-vis).

Protože světlo je složeno z fotonů s vlastní energií (nebo vlnovými délkami), v závislosti na analyzovaném druhu nebo směsi může být jeden foton absorbován ve větší míře než druhý; to znamená, že světlo je absorbováno při určitých vlnových délkách charakteristických pro látku.

Zdroj: Dr. Console, z Wikimedia Commons

Hodnota molární absorptivity je tedy přímo úměrná stupni absorpce světla při dané vlnové délce. Pokud druh absorbuje malé červené světlo, bude jeho absorpční hodnota nízká; zatímco pokud dojde k výrazné absorpci červeného světla, absorpční schopnost bude mít vysokou hodnotu.

Druh, který absorbuje červené světlo, bude odrážet zelenou barvu. Pokud je zelená barva velmi intenzivní a tmavá, znamená to, že dochází k silné absorpci červeného světla.

Některé odstíny zelené však mohou být způsobeny odrazy různých rozsahů žluté a modré barvy, které jsou smíšené a vnímané jako tyrkysové, smaragdové, sklo atd.

Co je to molární absorptivita?

Molární absorptivita je také známa pomocí následujících označení: specifické vymírání, koeficient molárního útlumu, specifická absorpce nebo Bunsenův koeficient; Byl dokonce pojmenován jinými způsoby, a proto byl zdrojem zmatku.

Ale co přesně je molární absorptivita? Je to konstanta, která je definována v matematickém vyjádření Lamber-Beerova zákona, a jednoduše ukazuje, jak chemický druh nebo směs absorbuje světlo. Taková rovnice je:

A = εbc

Kde A je absorbance roztoku při vybrané vlnové délce λ; b je délka buňky, ve které je obsažen analyzovaný vzorek, a proto je vzdálenost, kterou světlo prochází uvnitř roztoku; c je koncentrace absorbujícího druhu; a e, molární absorptivita.

Pokud je λ, vyjádřeno v nanometrech, zůstává hodnota ε konstantní; ale při změně hodnot λ, tj. při měření absorbance se světly jiných energií, se ε mění a dosáhne buď minimální nebo maximální hodnoty.

Je-li jeho maximální hodnota, ε _max je známo,, λ _max se stanoví ve stejnou dobu; to je světlo, které druh pohlcuje nejvíce:

Zdroj: Gabriel Bolívar

Jednotky

Jaké jsou jednotky ε? K jejich nalezení je třeba vědět, že absorbance jsou bezrozměrné hodnoty; a proto musí být násobení jednotek b a c zrušeno.

Koncentrace absorbujícího druhu může být vyjádřena buď vg / l nebo mol / l, a b je obvykle vyjádřena v cm nebo m (protože je to délka buňky, kterou světelný paprsek prochází). Molarita se rovná mol / l, takže c je také vyjádřeno jako M.

Vynásobením jednotek b a c tak získáme: M ∙ cm. Jaké jednotky pak musí mít hodnotu ε, aby se hodnota A bezrozměrná? Ty, které násobí M ∙ cm, mají hodnotu 1 (M ∙ cm x U = 1). Při řešení pro U jednoduše získáme M ^-1 ∙ cm ^-1, které lze také napsat jako: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1.

Ve skutečnosti použití jednotek M ^-1 ∙ cm ^-1 nebo L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 urychluje výpočty pro stanovení molární absorptivity. Nicméně, to je také obvykle vyjadřuje v jednotkách m ² / mol nebo cm ² / mol.

Pokud jsou tyto jednotky vyjádřeny v těchto jednotkách, je třeba použít některé konverzní faktory k úpravě jednotek b a c.

Jak to spočítat?

Přímé povolení

Molární nasákavost lze vypočítat přímo jeho řešením ve výše uvedené rovnici:

ε = A / bc

Je-li známa koncentrace absorbujícího druhu, délka buňky a absorbance získané při vlnové délce, lze vypočítat ε. Tento způsob výpočtu však vrací nepřesnou a nespolehlivou hodnotu.

Metoda grafování

Pokud se podrobně podíváte na Lambert-Beerovu rovnici, všimnete si, že vypadá jako rovnice přímky (Y = aX + b). To znamená, že pokud jsou hodnoty A vyneseny na ose Y a hodnoty c na ose X, musí být získána přímka, která prochází počátkem (0,0). Tedy, A by se stalo Y, X by bylo c a bylo by rovno εb.

Proto, jakmile je čára v grafu, stačí vzít dva body k určení sklonu, tj. A. Jakmile je to hotovo a je známa délka buňky, b, je snadné vyřešit hodnotu ε.

Na rozdíl od přímé vůle umožňuje vykreslování A vs c průměrování absorbance a snižuje experimentální chybu; a také nekonečné čáry mohou procházet jediným bodem, takže přímá vůle není praktická.

Podobně experimentální chyby mohou způsobit, že čára neprochází dvěma, třemi nebo více body, takže je skutečně použita linka získaná po použití metody nejmenších čtverců (funkce, která je již začleněna do kalkulaček). To vše za předpokladu vysoké linearity, a tedy dodržování zákonu Lamber-Beer.

Řešená cvičení

Cvičení 1

Je známo, že roztok organické sloučeniny o koncentraci 0,008739 M vykazoval absorbanci 0,6346, měřeno při X = 500 nm a délce buněk 0,5 cm. Vypočítejte molární absorptivitu komplexu při této vlnové délce.

Z těchto dat lze ε vyřešit přímo:

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

145,23 M ^-1 ∙ cm ^-1

Cvičení 2

Následující absorbance se měří při různých koncentracích kovového komplexu při vlnové délce 460 nm a s buňkou o délce 1 cm:

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

Vypočítejte molární absorptivitu komplexu.

Existuje celkem pět bodů. Pro výpočet ε je nutné je graficky znázornit umístěním hodnot A na osu Y a koncentrací c na osu X. Jakmile je to provedeno, je určena čára nejmenších čtverců a její rovnicí můžeme určit ε.

V tomto případě, po vynesení bodů a kreslení čáry s koeficientem determinace R ² z 0.9905, sklon se rovná 7 ∙ 10 ^-4; to znamená, εb = 7 ∙ ^10-4. Proto s b = 1 cm bude ε 1428,57 M ^-1.cm ^-1 (1/7 ∙ ^10-4).

Reference

1. Wikipedia. (2018). Koeficient útlumu molární. Obnoveno z: en.wikipedia.org
2. Science Struck. (2018). Molární absorpce. Obnoveno z: sciencestruck.com
3. Kolorimetrická analýza: (Beerův zákon nebo spektrofotometrická analýza). Obnoveno z: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd). Experiment II - barva roztoku, absorbance a Beerův zákon. Obnoveno z: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Kvantitativní analytická chemie (5. vydání). PEARSON Prentice Hall, p-472.
6. Gonzáles M. (17. listopadu 2010). Absorptivita Obnoveno z: quimica.laguia2000.com