MOLARNA ABSORPTIVNOST: KAKO JO IZRAČUNATI IN REŠITI VAJE - KEMIJA - 2026

Molarna absorptivnost je kemijska lastnost, ki kaže, kako lahko veliko svetlobe absorbirajo z vrstami v raztopini. Ta koncept je zelo pomemben v spektroskopski analizi absorpcije fotonskega sevanja z energijami v ultravijoličnem in vidnem območju (UV-vis).

Ker je svetloba sestavljena iz fotonov z lastnimi energijami (ali valovnimi dolžinami), je odvisno od vrste ali zmesi, ki se analizira, en foton lahko absorbiran v večji meri kot drugi; to pomeni, da se svetloba absorbira pri določenih valovnih dolžinah, značilnih za snov.

Vir: Dr. Console, iz Wikimedia Commons

Tako je vrednost molske absorptivnosti neposredno sorazmerna s stopnjo absorpcije svetlobe na določeni valovni dolžini. Če vrsta absorbira malo rdeče svetlobe, bo njena vrednost absorpcije nizka; ker če ima izrazita absorpcija rdeče svetlobe, ima absorptivnost visoko vrednost.

Vrste, ki absorbirajo rdečo svetlobo, bodo odsevale zeleno barvo. Če je zelena barva zelo intenzivna in temna, pomeni, da je močna absorpcija rdeče svetlobe.

Nekateri odtenki zelene pa so lahko posledica odsevov različnih razponov rumene in modre, ki se mešajo in dojemajo kot turkizna, smaragdna, steklena itd.

Kaj je molarna absorptivnost?

Molarna absorptivnost je znana tudi po naslednjih poimenovanjih: specifično izumrtje, molarni atenuacijski koeficient, specifična absorpcija ali Bunsenov koeficient; Poimenovali so ga celo na druge načine, zato je povzročal zmedo.

Toda kaj natančno je molarna absorptivnost? Gre za konstanto, ki je opredeljena v matematičnem izrazu zakona Lamber-Piva in preprosto nakazuje, koliko kemične vrste ali mešanice absorbira svetlobo. Takšna enačba je:

A = εbc

Kjer je A absorbanca raztopine pri izbrani valovni dolžini λ; b je dolžina celice, na kateri je vzorec, ki ga je treba analizirati, in je torej razdalja, ki jo svetloba preide znotraj raztopine; c je koncentracija vpojnih vrst; in ε, molska absorptivnost.

Glede na λ, izraženo v nanometrih, vrednost ε ostane konstantna; vendar se pri spreminjanju vrednosti λ, torej pri merjenju absorbanc z lučmi drugih energij, ε spremeni, pri čemer doseže minimalno ali največjo vrednost.

Če je znana njegova največja vrednost, ε _max , se istočasno določi λ _max ; to je svetloba, ki jo vrsta najbolj absorbira:

Vir: Gabriel Bolívar

Enote

Katere so enote ε? Da bi jih našli, moramo vedeti, da so absorbcije brezdimenzijske vrednosti; zato je treba množenje enot b in c preklicati.

Koncentracija absorbirajočih vrst se lahko izrazi v g / L ali mol / L, b pa je ponavadi izražena v cm ali m (ker je dolžina celice, skozi katero prehaja svetlobni žarek). Molarnost je enaka mol / L, zato se c izraža tudi kot M.

Tako pomnožimo enoti b in c dobimo: M ∙ cm. Katere enote potem morajo imeti ε, da vrednost A postane brezdimenzijska? Tisti, ki pomnožijo M ∙ cm, dajo vrednost 1 (M ∙ cm x U = 1). Rešimo za U, preprosto dobimo M ^-1 ∙ cm ^-1 , ki ga lahko zapišemo tudi kot: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 .

Dejansko z uporabo enot M ^-1 ∙ cm ^-1 ali L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 pospešimo izračune za določitev molarne absorptivnosti. Vendar pa je ponavadi izražen tudi v enotah m ² / mol ali cm ² / mol.

Če so izraženi v teh enotah, je treba za spreminjanje enot b in c uporabiti nekatere faktorje pretvorbe.

Kako izračunati?

Neposreden odmik

Molarno absorptivnost lahko izračunamo neposredno tako, da jo rešimo v zgornji enačbi:

ε = A / bc

Če so znane koncentracija absorbirajočih vrst, dolžina celice in absorbanca, dobljena na valovni dolžini, je mogoče izračunati ε. Vendar pa ta način izračuna vrne netočno in nezanesljivo vrednost.

Grafična metoda

Če natančno pogledate enačbo zakona Lambert-Beer, boste opazili, da je videti kot enačba premice (Y = aX + b). To pomeni, da če so vrednosti A narisane na osi Y in vrednosti c na osi X, je treba dobiti ravno črto, ki gre skozi izvor (0,0). Tako bi A postal Y, X bi bil c in bi bil enak εb.

Zato je, ko je črta črta, dovolj, da vzamemo kateri koli dve točki, da določimo naklon, to je a. Ko je to storjeno in je znana dolžina celice, b, je enostavno določiti vrednost ε.

Za razliko od direktnega očistka risanje A proti c omogoča povprečenje meritev absorbance in zmanjša eksperimentalno napako; in tudi neskončne črte lahko prehajajo skozi eno samo točko, zato neposreden odmik ni praktičen.

Prav tako lahko poskusne napake povzročijo, da črta ne prehaja skozi dve, tri ali več točk, zato se črta, pridobljena po uporabi metode najmanjših kvadratov, dejansko uporablja (funkcija, ki je že vgrajena v kalkulatorje). Vse to ob predpostavki visoke linearnosti in s tem skladnosti z zakonom Lamber-Beer.

Rešene vaje

Vaja 1

Znano je, da je raztopina organske spojine s koncentracijo 0,008739 M imela absorbanco 0,6346, izmerjeno pri λ = 500 nm in dolžino celice 0,5 cm. Izračunajte molarno absorptivnost kompleksa na tej valovni dolžini.

Iz teh podatkov je ε mogoče rešiti neposredno:

ε = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739M)

145,23 M ^-1 ∙ cm ^-1

Vaja 2

Naslednje absorbcije se merijo pri različnih koncentracijah kovinskega kompleksa na valovni dolžini 460 nm in s celico dolžine 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

Izračunajte molarno absorptivnost kompleksa.

Skupaj je pet točk. Za izračun ε jih je potrebno graficirati tako, da na os Y postavimo vrednosti A in koncentracije c na os X. Ko to storimo, določimo črto najmanjših kvadratov in z njeno enačbo lahko določimo ε.

V tem primeru je po narisu točk in risanju črte s koeficientom določitve R ² 0,9905 naklon enak 7 ∙ 10 ^-4 ; to je εb = 7 ∙ 10 ^-4 . Zato bo z b = 1cm ε 1428,57 M ^-1 .cm ^-1 ( 1/7 ∙ 10 ^-4 ).

Reference

1. Wikipedija. (2018). Molarni atenuacijski koeficient. Pridobljeno: en.wikipedia.org
2. Znanstveni struk. (2018). Molarna absorptivnost. Pridobljeno: sciencestruck.com
3. Kolorimetrična analiza: (pivski zakon ali spektrofotometrična analiza). Pridobljeno: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (drugi). Eksperiment II - Barva raztopine, absorbance in pivski zakon. Pridobljeno: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Kvantitativna analitična kemija (5. izd.). Dvorana PEARSON Prentice, p-472.
6. Gonzáles M. (17. november 2010). Absorptivnost Pridobljeno: quimica.laguia2000.com