APSORBANCIJA: ŠTO JE TO, PRIMJERI I RIJEŠENE VJEŽBE - FIZIČKA - 2024

Apsorbancija je logaritam s negativnim predznakom od kvocijent između nastajanju intenziteta svjetla i upadnog intenziteta svjetla na uzorku od prozirne otopine koja je osvijetljena s monokromatske svjetlosti. Taj kvocijent je prijenosnost.

Fizički proces svjetlosti koji prolazi kroz uzorak naziva se prolazak svjetlosti, a apsorbancija je njegova mjera. Dakle, apsorbancija postaje najmanji logaritam prijenosa i važan je podatak za određivanje koncentracije uzorka koji se obično rastvara u otapalu poput vode, alkohola ili bilo kojeg drugog.

Slika 1. Dijagram procesa apsorpcije. Priredio F. Zapata

Za mjerenje apsorpcije potreban je uređaj nazvan elektro-fotometrom s kojim se mjeri struja proporcionalna intenzitetu svjetlosti koji pada na njegovu površinu.

Kod izračunavanja propusnosti, općenito se prvo mjeri signal intenziteta koji odgovara samo otapalu i taj se rezultat bilježi kao Io.

Zatim se uzorak otopljen u otapalu stavi u iste uvjete osvjetljenja. Signal koji se mjeri elektrofotometrom označava se kao I, što omogućava da se izračuna prijenosnost T prema sljedećoj formuli:

T = I / I ili

To je bezdimenzijska količina. Apsorbancija A se izražava kao:

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

Molarna apsorpcija i apsorptivnost

Molekule koje čine kemijsku tvar sposobne su apsorbirati svjetlost, a jedna mjera toga je upravo apsorbancija. Rezultat je to interakcije fotona i molekularnih elektrona.

Prema tome, to je veličina koja će ovisiti o gustoći ili koncentraciji molekula koje čine uzorak, kao i o optičkoj putanji ili udaljenosti koju prolazi svjetlost.

Eksperimentalni podaci govore da je apsorbancija A linearno proporcionalna koncentraciji C i udaljenosti d koju prolazi svjetlost. Dakle, da bi se izračunao na temelju tih parametara, može se uspostaviti sljedeća formula:

A = ε⋅C⋅d

U gornjoj formuli ε je konstanta proporcionalnosti poznata kao molarna apsorptivnost.

Molarna apsorptivnost ovisi o vrsti tvari i o valnoj duljini na kojoj se mjeri apsorbancija. Molarna apsorptivnost je također osjetljiva na temperaturu uzorka i pH uzorka.

Beer-Lambertov zakon

Taj odnos između apsorpcije, apsorptivnosti, koncentracije i udaljenosti debljine putanje koju svjetlost slijedi unutar uzorka poznat je pod nazivom Beer-Lambertov zakon.

Slika 2. Beer-Lambertov zakon. Izvor: F. Zapata, Evo nekoliko primjera kako ga koristiti.

Primjeri

Primjer 1

Tijekom eksperimenta, uzorak se osvjetljava crvenim svjetlom helij-neonskog lasera čija je valna dužina 633 nm. Elektro-fotometar mjeri 30 mV kada laserska svjetlost izravno udara i 10 mV kad prođe kroz uzorak.

U ovom slučaju je odašiljač:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

A apsorbancija je:

A = - log (⅓) = log (3) = 0,48

Primjer 2

Ako se ista tvar stavi u posudu koja je upola manja od one koja je korištena u primjeru 1, recite koliko će elektrofotometar označiti kad svjetlost iz helij-neonskog lasera prođe kroz uzorak.

Mora se uzeti u obzir da ako se debljina smanji za polovicu, tada se apsorbancija, proporcionalna optičkoj debljini, smanjuje za pola, to jest, A = 0,28. Prijenos T dat će slijedeći odnos:

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

Elektrofotometar će očitati 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Riješene vježbe

Vježba 1

Želimo utvrditi molarnu apsorptivnost određenog vlasničkog spoja koji se nalazi u otopini. Da biste to učinili, otopina je osvijetljena svjetlošću 589 nm natrijeve žarulje. Uzorak će se staviti u držač uzorka debljine 1,50 cm.

Polazna točka je otopina s koncentracijom 4,00 × 10 ^ -4 mola po litri i mjeri se propusnost, što rezultira s 0,06. Pomoću ovih podataka odredite molarnu apsorptivnost uzorka.

Riješenje

Prvo, određuje se apsorbancija koja je definirana kao najmanji logaritam za bazu deset prijenosne vrijednosti:

A = - zapisnik (T)

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

Tada se koristi Lambert-Beer zakon koji uspostavlja odnos između apsorbancije, molarne apsorpcije, koncentracije i optičke duljine:

A = ε⋅C⋅d

Rješavajući molarnu apsorptivnost, dobiva se sljedeći odnos:

ε = A / (C⋅d)

zamjenjujući zadane vrijednosti imamo:

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

Gornji rezultat zaokružen je na tri značajne znamenke.

Vježba 2

Da bi se poboljšala preciznost i utvrdila pogreška mjerenja molarne apsorptivnosti uzorka u vježbi 1, uzorak se sukcesivno razrjeđuje do polovice koncentracije, a propusnost se mjeri u svakom slučaju.

Polazeći od Co = 4 × 10 ^ -4 M s propustljivošću T = 0,06, dobiva se sljedeći niz podataka za propusnost i apsorbanciju izračunatu od propusnosti:

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 ovim podacima izvedite:

a) Grafikon apsorpcije kao funkcije koncentracije.

b) Linearno stapanje podataka i pronađite nagib.

c) Na temelju nagiba izračunajte molarnu apsorptivnost.

Riješenje

Slika 3. Apsorbancija naspram koncentracije. Izvor: F. Zapata.

Dobiveni nagib je produkt molarne apsorptivnosti i optičke udaljenosti, pa dijeljenjem nagiba duljinom 1,5 cm dobivamo molarnu apsorptivnost.

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (M⋅cm) ^ - 1

Vježba 3

Uz podatke iz vježbe 2:

a) Izračunajte apsorptivnost za svaki podatak.

b) Odredite prosječnu vrijednost molarne apsorptivnosti, njezino standardno odstupanje i statističku pogrešku povezanu s prosjekom.

Riješenje

Molarna apsorptivnost izračunava se za svaku ispitivanu koncentraciju. Imajte na umu da uvjeti osvjetljenja i optička udaljenost ostaju fiksni.

Rezultati molarne apsorptivnosti su:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1,872, 1862 u jedinicama od 1 / (M * cm).

Iz tih rezultata možemo uzeti prosječnu vrijednost:

<ε> = 1998 (M * cm) ^ - 1

Sa standardnim odstupanjem od: 184 (M * cm) ^ - 1

Srednja pogreška je standardno odstupanje podijeljeno s kvadratnim korijenom broja podataka, to jest:

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

Zaključno, zaključeno je da patentirana tvar ima molarnu apsorptivnost na frekvenciji 589 nm proizvedenom od natrijeve žarulje od:

<ε> = (2000 ± 60) (M * cm) ^ - 1

Reference

1. Atkins, P. 1999. Fizička kemija. Omega izdanja. 460-462.
2. Vodič. Prolaznost i apsorbancija. Oporavak od: quimica.laguia2000.com
3. Toksikologija okoliša. Prijenos, apsorpcija i Lambertov zakon. Oporavak od: repositorio.innovacionumh.es
4. Fizička avantura. Apsorbancija i propusnost. Oporavak od: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry. Oporavak od: chem.libretexts.org
6. Toksikologija okoliša. Prijenos, apsorpcija i Lambertov zakon. Oporavak od: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. apsorbanciie Oporavilo sa: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometrija. Oporavilo sa: wikipedia.com