MOLAIRE ABSORPTIE: HOE HET TE BEREKENEN EN OPGELOSTE OEFENINGEN - CHEMIE - 2024

Het molaire absorptievermogen is een chemische eigenschap die aangeeft hoeveel licht een soort in oplossing kan absorberen. Dit concept is erg belangrijk binnen de spectroscopische analyse van absorptie van fotonenstraling met energieën in het ultraviolette en zichtbare bereik (Uv-vis).

Omdat licht is samengesteld uit fotonen met zijn eigen energieën (of golflengten), kan, afhankelijk van de soort of het geanalyseerde mengsel, het ene foton in grotere mate worden geabsorbeerd dan het andere; dat wil zeggen, licht wordt geabsorbeerd bij bepaalde golflengten die kenmerkend zijn voor de stof.

Bron: Dr. Console, van Wikimedia Commons

De waarde van het molaire absorptievermogen is dus recht evenredig met de mate van absorptie van licht bij een gegeven golflengte. Als de soort weinig rood licht absorbeert, zal de absorptiewaarde laag zijn; terwijl als er een uitgesproken absorptie van rood licht is, het absorptievermogen een hoge waarde zal hebben.

Een soort die rood licht absorbeert, zal een groene kleur reflecteren. Als de groene kleur erg intens en donker is, betekent dit dat er een sterke absorptie van rood licht is.

Sommige tinten groen kunnen echter het gevolg zijn van reflecties van verschillende reeksen geel en blauw, die gemengd zijn en worden waargenomen als turkoois, smaragd, glas, enz.

Wat is molaire absorptie?

Molaire absorptie is ook bekend onder de volgende benamingen: specifieke extinctie, molaire verzwakkingscoëfficiënt, specifieke absorptie of bunsencoëfficiënt; Het is zelfs op andere manieren genoemd en daarom is het een bron van verwarring geweest.

Maar wat is molaire absorptie precies? Het is een constante die wordt gedefinieerd in de wiskundige uitdrukking van de Lamber-Beer-wet, en het geeft eenvoudig aan hoeveel de chemische soort of het mengsel licht absorbeert. Zo'n vergelijking is:

A = εbc

Waar A de absorptie is van de oplossing bij een geselecteerde golflengte λ; b is de lengte van de cel waarin het te analyseren monster zich bevindt, en daarom is het de afstand die het licht in de oplossing passeert; c is de concentratie van de absorberende soort; en ε, het molaire absorptievermogen.

Gegeven λ, uitgedrukt in nanometers, blijft de waarde van ε constant; maar bij het veranderen van de waarden van λ, dat wil zeggen bij het meten van absorpties met lichten van andere energieën, verandert ε en bereikt ofwel een minimum- of maximumwaarde.

Als de maximale waarde, ε _max , bekend is, wordt tegelijkertijd λ _max bepaald ; dat wil zeggen, het licht dat de soort het meest absorbeert:

Bron: Gabriel Bolívar

Eenheden

Wat zijn de eenheden van ε? Om ze te vinden, moet bekend zijn dat absorpties dimensieloze waarden zijn; en daarom moet de vermenigvuldiging van de eenheden van b en c worden opgeheven.

De concentratie van de absorberende soort kan worden uitgedrukt in g / L of mol / L, en b wordt meestal uitgedrukt in cm of m (omdat het de lengte is van de cel waar de lichtbundel doorheen gaat). Molariteit is gelijk aan mol / L, dus c wordt ook uitgedrukt als M.

Als we dus de eenheden van b en c vermenigvuldigen, krijgen we: M ∙ cm. Welke eenheden moeten ε dan hebben om de waarde van A dimensieloos te maken? Degenen die M ∙ cm vermenigvuldigen, geven een waarde van 1 (M ∙ cm x U = 1). Oplossend voor U, verkrijgen we eenvoudig M ^-1 ∙ cm ^-1 , wat ook kan worden geschreven als: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 .

Het gebruik van de eenheden M ^-1 ∙ cm ^-1 of L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 versnelt de berekeningen voor het bepalen van de molaire absorptie. Het wordt echter ook gewoonlijk uitgedrukt in eenheden van m ² / mol of cm ² / mol.

Wanneer uitgedrukt in deze eenheden, moeten enkele conversiefactoren worden gebruikt om de eenheden van b en c te wijzigen.

Hoe bereken je het?

Directe klaring

Molaire absorptie kan direct worden berekend door het op te lossen in de bovenstaande vergelijking:

ε = A / bc

Als de concentratie van de absorberende soort, de cellengte en de absorptie verkregen bij een golflengte bekend zijn, kan ε worden berekend. Deze manier van berekenen levert echter een onnauwkeurige en onbetrouwbare waarde op.

Grafische methode

Als je de vergelijking van de wet van Lambert-Beer goed bekijkt, zul je zien dat het lijkt op de vergelijking van een lijn (Y = aX + b). Dit betekent dat als de waarden van A op de Y-as worden uitgezet en die van c op de X-as, er een rechte lijn moet worden verkregen die door de oorsprong (0,0) loopt. A zou dus Y worden, X zou c zijn, en het zou gelijk zijn aan εb.

Daarom is het voldoende om, zodra de lijn is getekend, twee punten te nemen om de helling te bepalen, dat wil zeggen een. Als dit eenmaal is gebeurd en de lengte van de cel, b, bekend is, is het gemakkelijk om de waarde van ε op te lossen.

In tegenstelling tot directe klaring, maakt het plotten van A versus c het mogelijk om de absorptiemetingen te middelen en de experimentele fout te verminderen; en ook kunnen oneindige lijnen door een enkel punt gaan, dus directe speling is niet praktisch.

Evenzo kunnen experimentele fouten ervoor zorgen dat een lijn niet door twee, drie of meer punten gaat, dus in werkelijkheid wordt de lijn gebruikt die wordt verkregen na het toepassen van de kleinste-kwadratenmethode (een functie die al in rekenmachines is verwerkt). Dit alles uitgaande van een hoge lineariteit, en dus conform de wet van Lamber-Beer.

Opgeloste oefeningen

Oefening 1

Het is bekend dat een oplossing van een organische verbinding met een concentratie van 0,008739 M een absorptie van 0,6346 vertoonde, gemeten bij λ = 500 nm en met een cellengte van 0,5 cm. Bereken het molaire absorptievermogen van het complex bij die golflengte.

Uit deze gegevens kan ε direct worden opgelost:

ε = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739 M)

145,23 M ^-1 ∙ cm ^-1

Oefening 2

De volgende absorpties worden gemeten bij verschillende concentraties van een metaalcomplex met een golflengte van 460 nm en met een cel van 1 cm lang:

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

Bereken het molaire absorptievermogen van het complex.

Er zijn in totaal vijf punten. Om ε te berekenen, is het nodig om ze in een grafiek te plaatsen door de waarden van A op de Y-as te plaatsen en de concentraties c op de X-as. Zodra dit is gebeurd, wordt de kleinste-kwadratenlijn bepaald en met de vergelijking kunnen we ε bepalen.

In dit geval, na het uitzetten van de punten en tekenen van de lijn met een determinatiecoëfficiënt R ² van 0,9905, de helling is gelijk aan 7 ∙ 10 ^-4 ; dat wil zeggen εb = 7 ∙ ^10-4 . Daarom, met b = 1 cm, is ε 1428,57 M ^-1. Cm ^-1 ( 1/7 ∙ ^10-4 ).

Referenties

1. Wikipedia. (2018). Molaire verzwakkingscoëfficiënt. Hersteld van: en.wikipedia.org
2. Science Struck. (2018). Molaire absorptie. Hersteld van: sciencestruck.com
3. Colorimetrische analyse: (wet van Beer of spectrofotometrische analyse). Hersteld van: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (zd). Experiment II - Oplossingskleur, absorptie en bierwet. Hersteld van: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5e ed.). PEARSON Prentice Hall, p-472.
6. Gonzáles M. (17 november 2010). Absorptievermogen Hersteld van: quimica.laguia2000.com