CHŁONNOŚĆ TRZONOWA: JAK JĄ OBLICZYĆ I ROZWIĄZANE ĆWICZENIA - CHEMIA - 2026

Molowy współczynnik absorpcji jest właściwością chemiczną, która wskazuje, jak dużo światła może wchłonąć gatunek w roztworze. Koncepcja ta jest bardzo ważna w ramach spektroskopowej analizy absorpcji promieniowania fotonowego energiami w zakresie ultrafioletowym i widzialnym (Uv-vis).

Ponieważ światło składa się z fotonów o własnych energiach (lub długościach fal), w zależności od analizowanego gatunku lub mieszaniny, jeden foton może być absorbowany w większym stopniu niż inny; to znaczy, światło jest pochłaniane przy pewnych długościach fal charakterystycznych dla substancji.

Źródło: Dr. Console, z Wikimedia Commons

Zatem wartość absorpcji molowej jest wprost proporcjonalna do stopnia pochłaniania światła przy danej długości fali. Jeśli gatunek pochłania niewiele czerwonego światła, jego wartość absorpcji będzie niska; podczas gdy w przypadku wyraźnej absorpcji światła czerwonego, chłonność będzie miała wysoką wartość.

Gatunek, który pochłania światło czerwone, odbija kolor zielony. Jeśli kolor zielony jest bardzo intensywny i ciemny, oznacza to, że następuje silna absorpcja światła czerwonego.

Jednak niektóre odcienie zieleni mogą być spowodowane odbiciami różnych zakresów żółci i błękitów, które są mieszane i postrzegane jako turkus, szmaragd, szkło itp.

Co to jest chłonność molowa?

Absorpcja molowa jest również znana pod następującymi oznaczeniami: ekstynkcja właściwa, współczynnik tłumienia molowego, absorpcja właściwa lub współczynnik Bunsena; Został nawet nazwany w inny sposób, dlatego jest źródłem nieporozumień.

Ale czym właściwie jest chłonność molowa? Jest to stała zdefiniowana w matematycznym wyrażeniu prawa Lambera-Beera i wskazuje po prostu, jak bardzo substancja chemiczna lub mieszanina pochłania światło. Takie równanie to:

A = εbc

Gdzie A jest absorbancją roztworu przy wybranej długości fali λ; b jest długością kuwety, w której znajduje się próbka do analizy, a zatem jest odległością, którą przechodzi światło w roztworze; c jest stężeniem substancji absorbujących; i ε, absorpcja molowa.

Przy danym λ wyrażonym w nanometrach wartość ε pozostaje stała; ale przy zmianie wartości λ, to znaczy przy pomiarze absorbancji światłami o innych energiach, zmienia się ε, osiągając wartość minimalną lub maksymalną.

Jeżeli znana jest jego wartość maksymalna ε _max , to λ _max jest określana w tym samym czasie ; to znaczy światło, które gatunek pochłania najbardziej:

Źródło: Gabriel Bolívar

Jednostki

Jakie są jednostki ε? Aby je znaleźć, trzeba wiedzieć, że absorbancje są wartościami bezwymiarowymi; dlatego też mnożenie jednostek bi c musi zostać anulowane.

Stężenie substancji pochłaniających można wyrazić wg / l lub mol / l, a b jest zwykle wyrażane w cm lub m (ponieważ jest to długość komórki, przez którą przechodzi wiązka światła). Molarność jest równa mol / l, więc c jest również wyrażane jako M.

W ten sposób mnożąc jednostki b i c otrzymujemy: M ∙ cm. Jakie jednostki musi zatem mieć ε, aby wartość A była bezwymiarowa? Te, które mnożąc M ∙ cm, dają wartość 1 (M ∙ cm x U = 1). Rozwiązując U, po prostu otrzymujemy M ^-1 ∙ cm ^-1 , które można również zapisać jako: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 .

W rzeczywistości, użycie jednostek M ^-1 ∙ cm ^-1 lub L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 przyspiesza obliczenia służące określeniu absorpcji molowej. Jednakże, jest również zwykle wyrażane w jednostkach m ² / mol lub cm ² / mol.

W przypadku wyrażenia w tych jednostkach należy zastosować pewne współczynniki konwersji w celu zmodyfikowania jednostek b i c.

Jak to obliczyć?

Odprawa bezpośrednia

Absorpcję molową można obliczyć bezpośrednio, rozwiązując ją w powyższym równaniu:

ε = A / bc

Jeżeli stężenie substancji absorbujących, długość komórki i absorbancję uzyskaną przy danej długości fali są znane, można obliczyć ε. Jednak ten sposób obliczenia zwraca niedokładną i niewiarygodną wartość.

Metoda graficzna

Jeśli przyjrzysz się bliżej równaniu prawa Lamberta-Beera, zauważysz, że wygląda jak równanie prostej (Y = aX + b). Oznacza to, że jeśli wartości A są wykreślane na osi Y, a wartości c na osi X, należy uzyskać prostą przechodzącą przez początek (0,0). Zatem A stałoby się Y, X byłoby c i byłoby równe εb.

Dlatego po wykreśleniu linii wystarczy wziąć dowolne dwa punkty, aby określić nachylenie, to znaczy a. Po wykonaniu tej czynności i poznaniu długości ogniwa b, łatwo jest obliczyć wartość ε.

W przeciwieństwie do klirensu bezpośredniego, wykreślenie A vs c pozwala na uśrednienie pomiarów absorbancji i zmniejsza błąd eksperymentalny; a także nieskończone linie mogą przechodzić przez pojedynczy punkt, więc bezpośredni prześwit nie jest praktyczny.

Podobnie błędy eksperymentalne mogą powodować, że prosta nie przechodzi przez dwa, trzy lub więcej punktów, więc w rzeczywistości używana jest linia otrzymana po zastosowaniu metody najmniejszych kwadratów (funkcja, która jest już włączona do kalkulatorów). Wszystko to przy założeniu dużej liniowości, a co za tym idzie zgodności z prawem Lamberta-Beera.

Rozwiązane ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wiadomo, że roztwór związku organicznego o stężeniu 0,008739 M wykazywał absorbancję 0,6346, mierzoną przy λ = 500 nm i przy długości kuwety 0,5 cm. Oblicz molową absorpcję kompleksu przy tej długości fali.

Na podstawie tych danych ε można rozwiązać bezpośrednio:

ε = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739 M)

145,23 M ^-1 ∙ cm ^-1

Ćwiczenie 2

Następujące wartości absorbancji są mierzone przy różnych stężeniach kompleksu metalu przy długości fali 460 nm i przy kuwecie o długości 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

Oblicz molową chłonność kompleksu.

W sumie jest pięć punktów. Aby obliczyć ε, konieczne jest ich wykreślenie, umieszczając wartości A na osi Y, a stężenia c na osi X. Po wykonaniu tej czynności wyznaczana jest linia najmniejszych kwadratów, a jej równaniem wyznaczamy ε.

W tym przypadku po naniesieniu punktów i narysowaniu linii o współczynniku determinacji R ² równym 0,9905 nachylenie wynosi 7 ∙ 10 ^-4 ; to znaczy εb = 7 ∙ ^10-4 . Dlatego przy b = 1 cm ε będzie wynosić 1428,57 M ^-1. Cm ^-1 ( 1/7 ∙ ^10-4 ).

Bibliografia

1. Wikipedia. (2018). Współczynnik tłumienia trzonowego. Odzyskane z: en.wikipedia.org
2. Nauka uderzyła. (2018). Chłonność trzonowa. Odzyskany z: sciencestruck.com
3. Analiza kolorymetryczna: (prawo piwa lub analiza spektrofotometryczna). Odzyskany z: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd). Eksperyment II - kolor roztworu, absorbancja i prawo piwa. Odzyskany z: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (wyd. 5). PEARSON Prentice Hall, str. 472.
6. Gonzáles M. (17 listopada 2010). Chłonność Odzyskany z: quimica.laguia2000.com