IMEYTYMINEN: MIKÄ SE ON, ESIMERKKEJÄ JA RATKAISTUJA HARJOITUKSIA - FYYSINEN - 2026

Absorbanssi on logaritmi negatiivinen merkki osamäärä uutena valon intensiteetin ja valon intensiteetin näytteen läpikuultava liuos, joka on valaistu monokromaattista valoa. Tämä osamäärä on läpäisykyky.

Näytteen läpi kulkevaa fyysistä prosessia kutsutaan valonläpäiseväksi, ja absorbanssi on sen mitta. Näin ollen absorbanssista tulee läpäisykyvyn vähiten logaritmi ja se on tärkeä tieto määritettäessä näytteen pitoisuus, joka on yleensä liuennut liuottimeen, kuten veteen, alkoholiin tai muuhun.

Kuva 1. Kaavio absorbanssiprosessista. Valmistaja F. Zapata

Absorbanssin mittaamiseksi tarvitaan laite, jota kutsutaan sähköfotometriksi, jolla mitataan virta, joka on verrannollinen sen pinnalla olevaan valon voimakkuuteen.

Läpäisevyyttä laskettaessa yleensä mitataan ensin pelkästään liuotinta vastaava intensiteettisignaali ja tämä tulos kirjataan Io: na.

Sitten liuotettu näyte asetetaan liuottimeen samoissa valaistusolosuhteissa. Elektrofotometrillä mitattu signaali on merkitty I: llä, joka antaa mahdollisuuden laskea läpäisykyky T seuraavan kaavan mukaan:

T = I / I tai

Se on mitaton määrä. Absorbanssi A ilmaistaan ​​siten:

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

Molaarinen absorbanssi ja absorptiokyky

Kemiallisen aineen muodostavat molekyylit kykenevät absorboimaan valoa, ja tämän yksi mitta on tarkka absorbanssi. Se on fotonien ja molekyylielektronien vuorovaikutuksen tulos.

Siksi se on suuruus, joka riippuu näytteen muodostavien molekyylien tiheydestä tai konsentraatiosta ja myös valon kulkemasta optisesta reitistä tai etäisyydestä.

Koetiedot osoittavat, että absorbanssi A on lineaarisesti verrannollinen pitoisuuteen C ja valon kuljettamaan etäisyyteen d. Joten sen laskemiseksi näiden parametrien perusteella voidaan määrittää seuraava kaava:

A = ε⋅C⋅d

Yllä olevassa kaavassa ε on suhteellisuusvakio, joka tunnetaan molaarisena absorptiokyvynä.

Molaarinen absorptiokyky riippuu aineen tyypistä ja aallonpituudesta, jolla absorbanssi mitataan. Molaarinen absorptiokyky on myös herkkä näytteen lämpötilalle ja näytteen pH: lle.

Olut-Lambert-laki

Tätä absorbanssin, absorptiokyvyn, pitoisuuden ja valon seuraaman välin paksuuden etäisyyttä näytteessä kutsutaan Beer-Lambert-lakiksi.

Kuva 2. Olut-Lambert-laki. Lähde: F. Zapata, Tässä on joitain esimerkkejä sen käytöstä.

esimerkit

Esimerkki 1

Kokeen aikana näyte valaistaan ​​punaisella valolla helium-neonlaserista, jonka aallonpituus on 633 nm. Elektrofotometri mittaa 30 mV, kun laservalo osuu suoraan, ja 10 mV, kun se kulkee näytteen läpi.

Tässä tapauksessa läpäisykyky on:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

Ja absorbanssi on:

A = - log (⅓) = log (3) = 0,48

Esimerkki 2

Jos sama aine sijoitetaan astiaan, joka on puolet esimerkissä 1 käytetyn paksuudesta, kerro, kuinka paljon elektrofotometri merkitsee, kun helium-neonlaserista tuleva valo kulkee näytteen läpi.

On otettava huomioon, että jos paksuus pienenee puoleen, niin optiseen paksuuteen verrannollinen absorbanssi pienenee puoleen, toisin sanoen A = 0,28. Läpäisykyky T saadaan seuraavasta suhteesta:

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

Elektrofotometrin lukema on 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Ratkaistuja harjoituksia

Harjoitus 1

Haluamme määrittää tietyn ratkaisussa olevan patentoidun yhdisteen molaarisen absorptiokyvyn. Tätä varten liuosta valaistaan ​​589 nm: n natriumlampun valolla. Näyte asetetaan näytteenpidikkeeseen, jonka paksuus on 1,50 cm.

Lähtökohta on liuos, jonka konsentraatio on 4,00 x 10 ^ -4 moolia litrassa ja läpäisykyky mitataan, jolloin saadaan 0,06. Näiden tietojen avulla määritetään näytteen molaarinen absorptiokyky.

Ratkaisu

Ensin määritetään absorbanssi, joka määritellään pienimmäksi logaritmiksi läpäisykyvyn kymmenen perustaksi:

A = - loki (T)

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

Sitten käytetään Lambert-Beer-lakia, joka muodostaa suhteen absorbanssin, molaarisen absorptiokyvyn, pitoisuuden ja optisen pituuden välillä:

A = ε⋅C⋅d

Molaarisen imeytyvyyden ratkaisemiseksi saadaan seuraava suhde:

ε = A / (C⋅d)

korvaamalla annetut arvot meillä:

ε = 1,22 / (4,00 × 10 ^ -4 M1,5 cm) = 2030 (M⋅cm) ^ - 1

Yllä oleva tulos on pyöristetty kolme merkitsevää numeroa.

Harjoitus 2

Tarkkuuden parantamiseksi ja näytteen molaarisen absorptiokyvyn mittausvirheen määrittämiseksi harjoituksessa 1 näyte laimennetaan peräkkäin puoleen pitoisuudesta ja läpäisykyky mitataan kussakin tapauksessa.

Alkaen Co = 4 × 10 ^ -4 M läpäisykyvyllä T = 0,06, saadaan seuraava datasekvenssi läpäisykyvylle ja absorbanssille laskettuna läpäisykyvystä:

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

Suorita näiden tietojen avulla:

a) Grafiikka absorbanssista pitoisuuden funktiona.

b) Datan lineaarinen sovitus ja löytää kaltevuus.

c) Laske saadun kaltevuuden perusteella molaarinen absorptiokyky.

Ratkaisu

Kuva 3. Imeytyminen vs. pitoisuus. Lähde: F. Zapata.

Saatu kaltevuus on molaarisen absorptiokyvyn ja optisen etäisyyden tulos, joten jakamalla kaltevuus 1,5 cm: n pituudella, saadaan molaarinen absorptiokyky

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (Mcm) ^ - 1

Harjoitus 3

Harjoituksen 2 tiedot:

a) Laske imukyky jokaiselle tiedolle.

b) Määritä molaarisen absorptiokyvyn keskiarvo, sen keskihajonta ja keskiarvoon liittyvä tilastollinen virhe.

Ratkaisu

Molaarinen absorptiokyky lasketaan jokaiselle testatulle konsentraatiolle. Muista, että valaistusolosuhteet ja optinen etäisyys pysyvät kiinteinä.

Tulokset molaariselle absorptiolle ovat:

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

Näistä tuloksista voidaan ottaa keskiarvo:

<e = 1998 (M * cm) ^ - 1

Vakiopoikkeamalla: 184 (M * cm) ^ - 1

Keskimääräinen virhe on keskihajonta jaettuna datan määrän neliöjuurella, toisin sanoen:

A <e = 184/9 ^ 0,5 = 60 (M * cm) ^ - 1

Lopuksi päätellään, että patentoidulla aineella on natriumlampun tuottaman molaarisen absorptiokyvyn taajuudella 589 nm:

<=> (2000 ± 60) (M * cm) ^ - 1

Viitteet

1. Atkins, P. 1999. Fysikaalinen kemia. Omega-lehdet. 460-462.
2. Opas. Läpäisevyys ja absorbanssi. Palautettu osoitteesta: quimica.laguia2000.com
3. Ympäristömyrkyllisyys. Läpäisevyys, absorbanssi ja Lambertin laki. Palautettu: repositorio.innovacionumh.es
4. Fyysinen seikkailu. Imeytyvyys ja läpäisevyys. Palautettu osoitteesta: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
6. Ympäristömyrkyllisyys. Läpäisevyys, absorbanssi ja Lambertin laki. Palautettu: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. absorbanssi Palautettu osoitteesta: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometrialla. Palautettu osoitteesta: wikipedia.com