ABSORBTIVITATE MOLARĂ: MODUL DE CALCULARE ȘI EXERCIȚII REZOLVATE - CHIMIE - 2025

Absorbtivitate molară este o proprietate chimică care indică cât de mult lumina poate absorbi o specie în soluție. Acest concept este foarte important în cadrul analizei spectroscopice a absorbției radiațiilor fotonice cu energii în raza ultravioletă și vizibilă (Uv-vis).

Deoarece lumina este compusă din fotoni cu propriile energii (sau lungimi de undă), în funcție de specia sau amestecul analizat, un foton poate fi absorbit într-un grad mai mare decât altul; adică lumina este absorbită la anumite lungimi de undă caracteristice substanței.

Sursa: Dr. Console, de la Wikimedia Commons

Astfel, valoarea absorbției molare este direct proporțională cu gradul de absorbție a luminii la o lungime de undă dată. Dacă specia absoarbe puțină lumină roșie, valoarea sa de absorbție va fi scăzută; întrucât dacă există o absorbție accentuată a luminii roșii, absorbția va avea o valoare ridicată.

O specie care absoarbe lumina roșie va reflecta o culoare verde. Dacă culoarea verde este foarte intensă și întunecată, înseamnă că există o absorbție puternică a luminii roșii.

Cu toate acestea, unele nuanțe de verde se pot datora reflecțiilor diferitelor game de galben și albastru, care sunt amestecate și percepute ca turcoaz, smarald, sticlă etc.

Ce este absorbția molară?

Absorbtivitatea molară este cunoscută și prin următoarele denumiri: extincție specifică, coeficient de atenuare molară, absorbție specifică sau coeficient Bunsen; A fost numit chiar și în alte moduri, motiv pentru care a fost o sursă de confuzie.

Dar ce este mai exact absorbția molară? Este o constantă care este definită în expresia matematică a legii Lamber-Beer și indică pur și simplu cât de multe specii sau amestecuri chimice absoarbe lumina. O astfel de ecuație este:

A = εbc

În cazul în care A este absorbanța soluției la o lungime de undă selectată λ; b este lungimea celulei în care este conținut eșantionul de analizat și, prin urmare, este distanța pe care lumina o străbate în soluție; c este concentrația speciilor absorbante; și ε, absorbția molară.

Dat λ, exprimat în nanometre, valoarea ε rămâne constantă; dar când se schimbă valorile λ, adică atunci când se măsoară absorbanțele cu luminile altor energii, ε se schimbă, ajungând fie la o valoare minimă sau maximă.

Dacă valoarea sa maximă, ε _max , este cunoscută, λ _max este determinată în același timp ; adică lumina pe care specia o absoarbe cel mai mult:

Sursa: Gabriel Bolívar

Unități

Care sunt unitățile ε? Pentru a le găsi, trebuie să se știe că absorbanțele sunt valori fără dimensiuni; și, prin urmare, înmulțirea unităților b și c trebuie anulată.

Concentrația speciilor absorbante poate fi exprimată fie în g / L fie mol / L, iar b este de obicei exprimată în cm sau m (deoarece este lungimea celulei prin care trece fasciculul de lumină). Molaritatea este egală cu mol / L, deci c este exprimată și sub formă de M.

Astfel, înmulțind unitățile de b și c, obținem: M ∙ cm. Ce unități trebuie apoi să aibă pentru a face valoarea lui A fără dimensiuni? Cele care înmulțesc M ∙ cm dă o valoare de 1 (M ∙ cm x U = 1). Rezolvând U, obținem pur și simplu M ^-1 ∙ cm ^-1 , care poate fi scris și ca: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 .

De fapt, folosind unitățile M ^-1 ∙ cm ^-1 sau L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 grăbește calculele pentru determinarea absorbției molare. Cu toate acestea, este , de asemenea , de obicei , exprimat în unități de m ² / mol sau cm ² / mol.

Când sunt exprimate în aceste unități, unii factori de conversie trebuie folosiți pentru a modifica unitățile de la b și c.

Cum să-l calculez?

Distanță directă

Absorbtivitatea molară poate fi calculată direct soluționând-o în ecuația de mai sus:

ε = A / bc

Dacă concentrația speciilor absorbante, lungimea celulei și absorbția obținută la o lungime de undă sunt cunoscute, ε poate fi calculată. Totuși, acest mod de calculare returnează o valoare inexactă și nesigură.

Metoda de graficare

Dacă te uiți cu atenție la ecuația legii Lambert-Beer, vei observa că arată ca ecuația unei linii (Y = aX + b). Acest lucru înseamnă că, dacă valorile lui A sunt reprezentate pe axa Y, iar cele ale lui c pe axa X, trebuie obținută o linie dreaptă care trece prin origine (0,0). Astfel, A ar deveni Y, X ar fi c și ar fi egală cu εb.

Prin urmare, odată ce linia este prinsă, este suficient să luați orice două puncte pentru a determina panta, adică a. Odată ce aceasta este făcută și lungimea celulei, b, cunoscută, este ușor de rezolvat pentru valoarea ε.

Spre deosebire de clearance-ul direct, complotul A vs c permite medierea măsurătorilor de absorbție și reduce eroarea experimentală; și, de asemenea, liniile infinite pot trece printr-un singur punct, deci liberul direct nu este practic.

De asemenea, erorile experimentale pot determina o linie să nu treacă prin două, trei sau mai multe puncte, astfel încât, în realitate, se utilizează linia obținută după aplicarea metodei celor mai puțin pătrate (funcție care este deja încorporată în calculatoare). Toate acestea presupunând o liniaritate ridicată și, prin urmare, respectarea legii Lamber-Beer.

Exerciții rezolvate

Exercitiul 1

Se știe că o soluție a unui compus organic cu o concentrație de 0,008739 M a prezentat o absorbție de 0,6346, măsurată la λ = 500 nm și cu lungimea celulei 0,5 cm. Calculați absorbția molară a complexului la acea lungime de undă.

Din aceste date, ε poate fi rezolvat direct:

ε = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739M)

145,23 M ^-1 ∙ cm ^-1

Exercițiul 2

Următoarele absorbanțe sunt măsurate la diferite concentrații ale unui complex metalic la o lungime de undă de 460 nm și cu o celulă de 1 cm lungime:

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

Calculați absorbția molară a complexului.

Există în total cinci puncte. Pentru a calcula ε este necesar să le graficăm plasând valorile A pe axa Y, iar concentrațiile c pe axa X. Odată ce aceasta este făcută, se determină linia cea mai mică de pătrate, iar cu ecuația sa putem determina ε.

În acest caz, după trasarea punctelor și trasarea liniei cu un coeficient de determinare R ² din 0,9905, panta este egală cu 7 ∙ 10 ⁻⁴ ; adică εb = 7 ∙ 10 ⁻⁴ . De aceea, cu b = 1cm, ε va fi 1428.57 M ^-1 .cm ^-1 ( 1/7 ∙ 10 ^-4 ).

Referințe

1. Wikipedia. (2018). Coeficientul de atenuare molară. Recuperat de la: en.wikipedia.org
2. Struck Science. (2018). Absorbtivitate molară. Recuperat de la: șticestruck.com
3. Analiza colorimetrică: (legea berii sau analiza spectrofotometrică). Recuperat din: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd). Experimentul II - Culoarea soluției, absorbția și legea berii. Recuperat din: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Chimie analitică cantitativă (ediția a 5-a). PEARSON Prentice Hall, p-472.
6. Gonzáles M. (17 noiembrie 2010). absorbtivitate Recuperat din: quimica.laguia2000.com