АПСОРБАНЦИЈА: ШТА ЈЕ ТО, ПРИМЕРИ И РЕШЕНЕ ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Апсорбанције је логаритам са негативним знаком количника између настајуће интензитета светлости и инцидента интензитета осветљења на узорку провидне решења који је осветљен монохроматске светлости. Овај квоцијент је преносност.

Физички процес светлости који пролази кроз узорак назива се преношење светлости, а апсорбанција је његово мерило. Због тога апсорпција постаје најмањи логаритам проноса и важан је податак за одређивање концентрације узорка који је углавном растворен у растварачу као што су вода, алкохол или било који други.

Слика 1. Дијаграм процеса апсорбанције. Приредио Ф. Запата

За мерење апсорпције потребан је уређај зван електро-фотометар, којим се мери струја пропорционална интензитету светлости који пада на његову површину.

Када се израчунава пропусност, генерално се прво мери сигнал интензитета који одговара само растварачу и овај резултат се бележи као Ио.

Затим је растворени узорак смештен у растварач под истим условима осветљења. Сигнал мерен електро-фотометром означен је као И, што омогућава да се израчуна пропусност Т према следећој формули:

Т = И / И или

То је бездимензионална количина. Апсорбанција А се према томе изражава као:

А = - лог (Т) = - дневник (И / И о)

Моларна апсорпција и апсорптивност

Молекули који чине хемијску супстанцу су способни да апсорбују светлост, а једна мера тога је управо апсорбанција. Резултат је интеракције фотона и молекуларних електрона.

Према томе, то је величина која ће зависити од густине или концентрације молекула који чине узорак, као и од оптичке путање или удаљености коју прође светлост.

Експериментални подаци показују да је апсорбанција А линеарно пропорционална концентрацији Ц и растојању д који пролази светлост. Дакле, да бисте га израчунали на основу ових параметара, може се успоставити следећа формула:

А = ε⋅Ц⋅д

У горњој формули ε је константа пропорционалности позната као моларна апсорптивност.

Моларна апсорптивност зависи од врсте супстанце и од таласне дужине на којој се мери апсорбанција. Моларна апсорптивност је такође осетљива на температуру узорка и пХ узорка.

Беер-Ламбертов закон

Тај однос између апсорпције, апсорптивности, концентрације и растојања дебљине путање коју светлост прати у узорку познат је под називом Беер-Ламберт закон.

Слика 2. Беер-Ламбертов закон. Извор: Ф. Запата,

Ево неколико примера како се користи.

Примери

Пример 1

Током експеримента, узорак је осветљен црвеном светлошћу са хелијум-неонског ласера, чија таласна дужина је 633 нм. Електро-фотометар мери 30 мВ када ласерска светлост директно погоди и 10 мВ када прође кроз узорак.

У овом случају је пропусност:

Т = И / Ио = 10 мВ / 30 мВ = ⅓.

А апсорбанција је:

А = - лог (⅓) = лог (3) = 0,48

Пример 2

Ако се иста супстанца стави у посуду која је упола мања од оне која се користи у Примеру 1, реците колико ће се електрофотометром обележити када светлост са хелијум-неонског ласера ​​прође кроз узорак.

Мора се узети у обзир да ако се дебљина смањи за половину, тада се апсорбанција, пропорционална оптичкој дебљини, смањује за половину, то јест, А = 0,28. Трансмисија Т ће бити дата следећим односом:

Т = 10-А = 10 ^ (- 0,28) = 0,53

Електро-фотометар ће очитати 0,53 * 30 мВ = 15,74 мВ.

Решене вежбе

Вежба 1

Желимо да утврдимо моларну апсорптивност одређеног својственог једињења које је у раствору. Да бисте то учинили, раствор је осветљен светлошћу 589 нм натријумске лампе. Узорак ће бити смештен у држач узорка дебљине 1,50 цм.

Полазна тачка је раствор са концентрацијом од 4,00 × 10 ^ -4 мола по литри и мери се пропусност, што резултира са 0,06. Помоћу ових података одредите моларну апсорптивност узорка.

Решење

Прво, одређује се апсорбанција, која је дефинисана као најмањи логаритам за базу десет преносне вредности:

А = - лог (Т)

А = - лог (0,06) = 1,22

Тада се користи Ламберт-Беер закон који успоставља однос између апсорбанције, моларне апсорптивности, концентрације и оптичке дужине:

А = ε⋅Ц⋅д

Решавајући се за моларну апсорптивност, добија се следећи однос:

ε = А / (Ц⋅д)

замјењујући дате вриједности имамо:

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

Горњи резултат је заокружен на три значајне цифре.

Вежба 2

Да би се побољшала прецизност и утврдила грешка мерења моларне апсорптивности узорка у вежби 1, узорак се сукцесивно разблажује до половине концентрације и за сваки случај се мери пропустљивост.

Полазећи од Цо = 4 × 10 ^ -4 М са пропустљивошћу Т = 0,06, добија се следећа секвенца података за пропустност и апсорбанцију израчунату од преноса:

Цо / 1–> 0,06–> 1,22

Цо / 2–> 0,25–> 0,60

Цо / 4–> 0,50–> 0,30

Цо / 8–> 0.71–> 0.15

Цо / 16–> 0,83–> 0,08

Цо / 32–> 0,93–> 0,03

Цо / 64–> 0,95–> 0,02

Цо / 128–> 0,98–> 0,01

Цо / 256–> 0,99–> 0,00

Са овим подацима извршите:

а) Графикон апсорбанције као функције концентрације.

б) Линеарно уклапање података и проналазак нагиб.

ц) На основу добијеног нагиба израчунајте моларну апсорптивност.

Решење

Слика 3. Апсорбанција вс концентрација. Извор: Ф. Запата.

Добијени нагиб је продукт моларне апсорптивности и оптичке удаљености, тако да поделимо нагиб дужином 1,5 цм добијемо моларну апсорптивност.

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (М⋅цм) ^ - 1

Вежба 3

Уз податке из вежбе 2:

а) Израчунајте апсорптивност за сваки податак.

б) Одредите просечну вредност за моларну апсорптивност, њено стандардно одступање и статистичку грешку повезану са просеком.

Решење

Моларна апсорптивност се израчунава за сваку испитивану концентрацију. Запамтите да услови осветљења и оптичка удаљеност остају фиксни.

Резултати моларне апсорптивности су:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1,872, 1862 у јединицама од 1 / (М * цм).

Из ових резултата можемо узети просјечну вриједност:

<ε> = 1998 (М * цм) ^ - 1

Са стандардним одступањем од: 184 (М * цм) ^ - 1

Средња грешка је стандардно одступање подијељено с квадратним коријеном броја података, то јест:

Δ <=> 184/9 ^ 0,5 = 60 (М * цм) ^ - 1

Коначно, закључено је да патентирана супстанца има моларну апсорптивност на фреквенцији 589 нм коју производи натријум-лампа:

<ε> = (2000 ± 60) (М * цм) ^ - 1

Референце

1. Аткинс, П. 1999. Физичка хемија. Омега издања. 460-462.
2. Водич. Пролазност и апсорбанција. Опоравак од: куимица.лагуиа2000.цом
3. Токсикологија животне средине. Трансмисија, апсорбанција и Ламбертов закон. Опоравак од: репоситорио.инновационумх.ес
4. Физичка авантура. Апсорбанција и пропустност. Опоравак од: рпфисица.блогспот.цом
5. Спецтопхотометри. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
6. Токсикологија животне средине. Трансмисија, апсорбанција и Ламбертов закон. Опоравак од: репоситорио.инновационумх.ес
7. Википедиа. Апсорбанција Опоравак од: википедиа.цом
8. Википедиа. Спектрофотометрија. Опоравак од: википедиа.цом