ABSORBANCA: KAJ JE TO, PRIMERI IN REŠENE VAJE - FIZIČNO - 2026

Absorbanca je logaritem z negativnim predznakom kvocienta med jakosti svetlobe nastajajoči in intenzitete vpadne svetlobe na vzorcu rešitev prosojnega, ki je osvetljen z monokromatsko svetlobo. Ta količnik je prepustnost.

Fizični proces svetlobe, ki prehaja skozi vzorec, se imenuje prepustnost svetlobe in absorbcija je njegovo merilo. Zato absorbcija postane najmanj logaritem prepustnosti in je pomemben podatek za določitev koncentracije vzorca, ki je običajno raztopljen v topilu, kot so voda, alkohol ali katero koli drugo.

Slika 1. Shema postopka absorbcije. Pripravil F. Zapata

Za merjenje absorbance je potrebna naprava, imenovana elektrofotometra, s katero se meri tok, ki je sorazmeren intenzivnosti svetlobe, ki pada na njegovo površino.

Pri izračunu prepustnosti običajno najprej merimo intenzivnostni signal, ki ustreza samemu topilu, in rezultat se zapiše kot Io.

Nato raztopljeni vzorec damo v topilo pod enakimi svetlobnimi pogoji. Signal, merjen z elektrofotometrom, je označen kot I, kar omogoča izračun prehodnosti T po naslednji formuli:

T = I / I oz

Je brezdimenzijska količina. Absorbanca A se tako izrazi kot:

A = - log (T) = - dnevnik (I / I o)

Molarna absorpcija in absorptivnost

Molekule, ki sestavljajo kemično snov, so sposobne absorbirati svetlobo, eno merilo tega pa je ravno absorbance. Je rezultat interakcije fotonov in molekularnih elektronov.

Zato je velikost odvisna od gostote ali koncentracije molekul, ki sestavljajo vzorec, pa tudi od optične poti ali razdalje, ki jo je prehodila svetloba.

Eksperimentalni podatki kažejo, da je absorbanca A linearno sorazmerna s koncentracijo C in razdaljo d, ki jo je prehodila svetloba. Torej, če ga želite izračunati na podlagi teh parametrov, je mogoče določiti naslednjo formulo:

A = ε⋅C⋅d

V zgornji formuli je ε konstanta sorazmernosti, znana kot molska absorptivnost.

Molarna absorptivnost je odvisna od vrste snovi in ​​od valovne dolžine, na kateri se meri absorbanca. Molarna absorptivnost je občutljiva tudi na temperaturo vzorca in pH vzorca.

Beer-Lambertov zakon

To razmerje med absorbance, absorptivnostjo, koncentracijo in razdaljo debeline poti, ki ji svetloba sledi v vzorcu, je znano kot Beer-Lambertov zakon.

Slika 2. Beer-Lambertov zakon. Vir: F. Zapata,

Tu je nekaj primerov, kako ga uporabiti.

Primeri

Primer 1

Med poskusom se vzorec osvetli z rdečo svetlobo helij-neonskega laserja, katerega valovna dolžina je 633 nm. Elektro fotometer meri 30 mV, ko laserska svetloba zadene neposredno, in 10 mV, ko prehaja skozi vzorec.

V tem primeru je oddajnost:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

A absorbanca je:

A = - log (⅓) = log (3) = 0,48

Primer 2

Če se ista snov položi v posodo, ki je polovica debeline tiste, ki je bila uporabljena v primeru 1, povejte, koliko bo elektrofotometra označeno, ko skozi vzorce preide svetloba iz helij-neonskega laserja.

Upoštevati je treba, da če se debelina zmanjša za polovico, se absorbanca, ki je sorazmerna z optično debelino, zmanjša za polovico, to je A = 0,28. Prepustnost T bo dana z naslednjim razmerjem:

T = 10-A = 10 ^ (- 0,28) = 0,53

Elektrofotometer bo odčital 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Rešene vaje

Vaja 1

Določiti želimo molarno absorptivnost določene lastniške spojine, ki je v raztopini. Da bi to naredili, raztopino osvetlimo s svetlobo 589 nm natrijeve sijalke. Vzorec bo postavljen v držalo za vzorce debeline 1,50 cm.

Izhodišče je raztopina s koncentracijo 4,00 × 10 ^ -4 molov na liter in meritev prepustnosti, kar ima za posledico 0,06. S temi podatki določite molarno absorptivnost vzorca.

Rešitev

Najprej se določi absorbanca, ki je opredeljena kot najmanjši logaritem na bazi deset prepustnosti:

A = - dnevnik (T)

A = - log (0,06) = 1,22

Nato uporabimo zakon Lambert-Beer, ki vzpostavi razmerje med absorbance, molsko absorptivnostjo, koncentracijo in optično dolžino:

A = ε⋅C⋅d

Pri reševanju molske absorptivnosti dobimo naslednje razmerje:

ε = A / (C⋅d)

nadomestitev danih vrednosti imamo:

ε = 1,22 / (4,00 × 10 ^ -4 M⋅1,5 cm) = 2030 (M⋅cm) ^ - 1

Zgornji rezultat je zaokrožen na tri pomembne števke.

Vaja 2

Da bi izboljšali natančnost in določili napako merjenja molske absorptivnosti vzorca v vaji 1, vzorec zaporedoma razredčimo na polovico koncentracije in prepustnost merimo za vsak primer.

Začenši od Co = 4 × 10 ^ -4 M s prehodnostjo T = 0,06, dobimo naslednje podatkovno zaporedje za prepustnost in absorbanco, izračunano iz prepustnosti:

Co / 1–> 0,06–> 1,22

Co / 2–> 0,25–> 0,60

Co / 4–> 0,50–> 0,30

Co / 8–> 0,71–> 0,15

Co / 16–> 0,83–> 0,08

Co / 32–> 0,93–> 0,03

Co / 64–> 0,95–> 0,02

Co / 128–> 0,98–> 0,01

Co / 256–> 0,99–> 0,00

S temi podatki izvedite:

a) Graf absorbance kot funkcije koncentracije.

b) Linearno prileganje podatkov in poiščimo naklon.

c) Iz dobljenega naklona izračunajte molarno absorptivnost.

Rešitev

Slika 3. Absorbanca proti koncentraciji. Vir: F. Zapata.

Dobljeni naklon je produkt molarne absorptivnosti in optične razdalje, zato delimo nagib na dolžino 1,5 cm, dobimo molsko absorptivnost

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (M⋅cm) ^ - 1

Vaja 3

Podatki iz vaje 2:

a) Izračunajte absorptivnost za vsak podatek.

b) Določite povprečno vrednost molske absorptivnosti, njen standardni odklon in statistično napako, povezano s povprečjem.

Rešitev

Molarna absorptivnost se izračuna za vsako preskušeno koncentracijo. Ne pozabite, da svetlobni pogoji in optična razdalja ostanejo nespremenjeni.

Rezultati molarne absorptivnosti so:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1,872, 1862 v enotah 1 / (M * cm).

Iz teh rezultatov lahko vzamemo povprečno vrednost:

<ε> = 1998 (M * cm) ^ - 1

S standardnim odklonom: 184 (M * cm) ^ - 1

Srednja napaka je standardni odklon, deljen s kvadratnim korenom števila podatkov, to je:

Δ <ε> = 184/9 ^ 0,5 = 60 (M * cm) ^ - 1

Na koncu je ugotovljeno, da ima patentirana snov molsko absorptivnost pri frekvenci 589 nm, ki jo proizvede natrijeva žarnica:

<ε> = (2000 ± 60) (M * cm) ^ - 1

Reference

1. Atkins, P. 1999. Fizikalna kemija. Izdaje Omega. 460-462.
2. Vodnik. Prepustnost in absorbanca. Pridobljeno: quimica.laguia2000.com
3. Toksikologija okolja. Prepustnost, absorbcija in Lambertov zakon. Pridobljeno: repositorio.innovacionumh.es
4. Fizična pustolovščina. Absorbanca in prepustnost. Pridobljeno: rpfisica.blogspot.com
5. Spektofotometrija. Pridobljeno: chem.libretexts.org
6. Toksikologija okolja. Prepustnost, absorbcija in Lambertov zakon. Pridobljeno: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedija. Absorbanca Pridobljeno: wikipedia.com
8. Wikipedija. Spektrofotometrija. Pridobljeno: wikipedia.com