Περιεχόμενο
Πολλές ενώσεις απορροφούν το φως στο ορατό ή υπεριώδες τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Χρησιμοποιώντας το νόμο Beers, μπορείτε να υπολογίσετε τη συγκέντρωση μιας λύσης με βάση το πόσο φως απορροφά.
Χρησιμοποιώντας το νόμο για τις μπύρες
Ο νόμος της μπύρας ρυθμίζει την απορροφούμενη ποσότητα ακτινοβολίας και υποδεικνύει ότι η απορρόφηση είναι άμεσα ανάλογη με τη συγκέντρωση. Έτσι, καθώς η συγκέντρωση μιας ένωσης που διαλύεται σε έναν δεδομένο διαλύτη αυξάνεται, η απορρόφηση του διαλύματος πρέπει επίσης να αυξάνεται αναλογικά. Οι χημικοί εκμεταλλεύονται αυτή τη σχέση για να προσδιορίσουν τη συγκέντρωση άγνωστων λύσεων. Αυτό πρώτα απαιτεί δεδομένα απορρόφησης σε μια σειρά διαλυμάτων γνωστής συγκέντρωσης που ονομάζονται πρότυπα διαλύματα. Τα δεδομένα απορρόφησης και συγκέντρωσης στη συνέχεια σχεδιάζονται σε καμπύλη βαθμονόμησης για να καθοριστεί η μαθηματική τους σχέση. Η συγκέντρωση του άγνωστου δείγματος μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την απορρόφησή του.
Υπολογισμός της συγκέντρωσης της λύσης
Βήμα 1. Κατασκευάστε μια γραφική παράσταση βαθμονόμησης απορρόφησης στον άξονα y και συγκέντρωση στον άξονα x για τα πρότυπα διαλύματα. Τα σημεία δεδομένων θα πρέπει να πέφτουν κατά μια ευλόγως ευθεία γραμμή. Δύο σημεία δεδομένων αντιπροσωπεύουν το απόλυτο ελάχιστο και περισσότερα είναι καλύτερα.
Βήμα 2. Σχεδιάστε μια ευθυγραμμισμένη ευθεία γραμμή μέσω των σημείων δεδομένων και επεκτείνετε τη γραμμή ώστε να τέμνει τον άξονα y. Επιλέξτε δύο γραμμές τυχαίων σημείων, όχι σημεία δεδομένων, στη γραμμή και καθορίστε τις συντεταγμένες τους x και y. Επισημάνετε αυτές τις συντεταγμένες ως (x1, y1) και (x2, y2).
Βήμα 3. Υπολογίστε την κλίση, m, της γραμμής σύμφωνα με τον τύπο m = (y1 - y2) / (x1 - x2). Προσδιορίστε το σημείο τομής y, συντομευμένο b, σημειώνοντας την τιμή y όπου η γραμμή διασχίζει τον άξονα y. Για παράδειγμα, για δύο τυχαία σημεία στη γραμμή στις συντεταγμένες (0.050, 0.105) και (0.525, 0.315), η κλίση δίνεται από:
m = (0,105-0,315) / (0,050-0,525) = 0,440.
Εάν η γραμμή διασχίζει τον άξονα y στο 0.08, τότε αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει το σημείο παρατήρησης y.
Βήμα 4. Γράψτε τον τύπο της γραμμής του διαγράμματος βαθμονόμησης με τη μορφή y = mx + b. Συνεχίζοντας το παράδειγμα από το Βήμα 3, η εξίσωση θα είναι y = 0.440x + 0.080. Αυτό αντιπροσωπεύει την εξίσωση της καμπύλης βαθμονόμησης.
Βήμα 5. Αντικαθίσταται η απορρόφηση του διαλύματος άγνωστης συγκέντρωσης στην εξίσωση που προσδιορίζεται ως y και επιλύεται για το x, όπου το x αντιπροσωπεύει τη συγκέντρωση. Εάν, για παράδειγμα, ένα άγνωστο διάλυμα παρουσίασε απορρόφηση 0,330, η εξίσωση θα έδινε:
χ = (γ - 0,080) / 0,440 = (0,330 - 0,080) / 0,440 = 0,568 moles ανά λίτρο.
Θεωρία Vs. Πρακτική
Παρόλο που ο νόμος της Beer δηλώνει ότι η απορρόφηση και η συγκέντρωση είναι άμεσα αναλογικές, πειραματικά αυτό ισχύει μόνο σε στενές κλίμακες συγκεντρώσεων και σε αραιά διαλύματα. Έτσι, τα τυποποιημένα διαλύματα που κυμαίνονται σε συγκέντρωση από, για παράδειγμα, 0,010 έως 0,100 moles ανά λίτρο θα παρουσιάζουν γραμμικότητα. Ωστόσο, μια περιοχή συγκεντρώσεων 0,010 έως 1,00 moles ανά λίτρο πιθανότατα δεν θα είναι.