ABSZORBANCIA: MI EZ, PÉLDÁK ÉS MEGOLDOTT GYAKORLATOK - FIZIKAI - 2026

Az abszorbancia a logaritmus, amelynek negatív jele van a felbukkanó fény intenzitása és a beeső fény intenzitása közötti hányadosnak egy átlátszó oldatból vett mintán, amelyet monokromatikus fénnyel megvilágítottak. Ez a hányados az áteresztőképesség.

A mintán áthaladó fény fizikai folyamatát fényátbocsátásnak nevezzük, és az abszorbancia ennek mértékét. Ezért az abszorbancia a transzmittancia legkevesebb logaritmusává válik, és fontos adat annak meghatározására, hogy egy minta koncentrációja általában oldódik oldószerben, például vízben, alkoholban vagy bármilyen másban.

1. ábra: Az abszorbancia folyamat diagramja. Készítette: F. Zapata

Az abszorbancia mérésére egy elektrofotométernek nevezett eszköz szükséges, amellyel megmérik egy olyan áramot, amely arányos a felületén fellépő fényintenzitással.

Az áteresztőképesség kiszámításakor általában csak az oldószernek megfelelő intenzitásjelet mérik meg, és ezt az eredményt Io-ként kell rögzíteni.

Ezután az oldott mintát az oldószerbe helyezzük ugyanolyan megvilágítási körülmények között. Az elektrofotométerrel mért jelet I-vel jelöljük, amely lehetővé teszi a T átviteli tényező kiszámítását az alábbi képlet szerint:

T = I / I vagy

Ez egy méret nélküli mennyiség. Az A abszorbanciát így kell kifejezni:

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

Moláris abszorpció és abszorpciós képesség

A kémiai anyagot alkotó molekulák képesek abszorbeálni a fényt, és ennek egyik mértéke pontosan az abszorbancia. Ez a fotonok és a molekuláris elektronok kölcsönhatásának eredménye.

Ezért egy nagyságrend függ a mintát alkotó molekulák sűrűségétől vagy koncentrációjától, valamint a fény megtett optikai útjától vagy távolságától.

A kísérleti adatok azt mutatják, hogy az A abszorbancia lineárisan arányos a C koncentrációval és a fény által megtett d távolsággal. Tehát ezen paraméterek alapján történő kiszámításához az alábbi képletet lehet meghatározni:

A = ε⋅C⋅d

A fenti képletben az ε egy arányossági állandó, amelyet moláris abszorpciós képességnek nevezünk.

A moláris abszorpciós képesség az anyag típusától és a hullámhossztól függ, amelyen az abszorbanciát mérik. A moláris abszorpciós képesség érzékeny a minta hőmérsékletére és a pH-ra.

Sör-Lambert törvény

Az abszorpció, az abszorpciós képesség, a koncentráció és az út vastagságának távolsága, amelyet a fény a mintán belül halad, Beer-Lambert törvénynek nevezzük.

2. ábra. Beer-Lambert törvénye. Forrás: F. Zapata, Íme néhány példa a használatára.

Példák

1. példa

A kísérlet során a mintát vörös fényben megvilágítják egy hélium-neon lézerből, amelynek hullámhossza 633 nm. Az elektrofotométer 30 mV-ot, amikor a lézerfény közvetlenül eléri, és 10 mV-t méri, ha áthalad a mintán.

Ebben az esetben az áteresztőképesség:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

És az abszorbancia:

A = - log (⅓) = log (3) = 0,48

2. példa

Ha ugyanazt az anyagot egy olyan tartályba helyezik, amelynek vastagsága az 1. példában használt vastagságnak felel meg, mondja meg, hogy az elektrofotométer mennyit fog megjelölni, amikor a hélium-neon lézer fénye áthalad a mintán.

Figyelembe kell venni, hogy ha a vastagság felére csökken, akkor az optikai vastagsággal arányos abszorbancia felére csökken, vagyis A = 0,28. A T áteresztőképességet a következő kapcsolat adja:

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

Az elektrofotométer értéke 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Megoldott gyakorlatok

1. Feladat

Meg akarjuk határozni egy oldatban levő szabadalmaztatott vegyület moláris abszorpciós képességét. Ehhez az oldatot 589 nm-es nátriumlámpa fénnyel világítják meg. A mintát egy 1,50 cm vastag mintatartóba helyezik.

A kiindulási pont oldat, amelynek koncentrációja 4,00 × 10 ^ -4 mol / liter, és az átbocsátási sebességet meghatározzuk, 0,06-ot kapunk. Ezen adatok felhasználásával határozza meg a minta moláris abszorpciós képességét.

Megoldás

Először meghatározzuk az abszorbanciát, amelyet az áteresztőképesség tízének alapjául szolgáló legkevesebb logaritmusnak kell meghatározni:

A = - log (T)

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

Ezután a Lambert-Beer törvényt alkalmazzuk, amely kapcsolatot hoz létre az abszorpció, a moláris abszorpció, a koncentráció és az optikai hossz között:

A = ε⋅C⋅d

A moláris abszorpciós képesség megoldásakor a következő összefüggést kapjuk:

ε = A / (C⋅d)

a megadott értékek helyettesítésével:

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

A fenti eredményt három számjeggyel kerekítettük.

2. gyakorlat

A pontosság javítása és a minta moláris abszorpciós képességének mérési hibájának meghatározása érdekében az 1. gyakorlat során a mintát egymás után feloldják a koncentráció felére, és minden esetben meghatározzák az áteresztőképességet.

Co = 4 × 10 ^ -4 M-től T = 0,06 átbocsátási képességgel az átviteli képesség és az abszorbancia átviteli képességéből számított következő adatsorozatot kapjuk:

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

Ezekkel az adatokkal végezze el:

a) Az abszorbancia grafikonja a koncentráció függvényében.

b) Az adatok lineáris illesztése és keresse meg a meredekséget.

c) A kapott lejtőn számolja ki a moláris abszorpciós képességet.

Megoldás

3. ábra: Abszorbancia vs koncentráció. Forrás: F. Zapata.

A kapott meredekség a moláris abszorpciós képesség és az optikai távolság szorzata, tehát a meredekséget 1,5 cm hosszúsággal elosztva kapjuk a moláris abszorpciós képességet

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (Mcm) ^ - 1

3. gyakorlat

A 2. gyakorlat adataival:

a) Számítsa ki az egyes részek abszorpciós képességét.

b) Határozzuk meg a moláris abszorpciós képesség átlagértékét, szórását és az átlaghoz kapcsolódó statisztikai hibát.

Megoldás

A moláris abszorpciós képességet minden egyes vizsgált koncentrációra kiszámítják. Ne felejtse el, hogy a világítási körülmények és az optikai távolság állandóak.

A moláris abszorpciós képesség eredményei:

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

Ezekből az eredményekből ki lehet számítani az átlagértéket:

<1998 = (M * cm) ^ - 1

A szórás: 184 (M * cm) ^ - 1

Az átlagos hiba a szórás, osztva az adatok számának négyzetgyökével, azaz:

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

Végül arra a következtetésre jutunk, hogy a szabadalmaztatott anyag moláris abszorpciós képessége 589 nm frekvencián egy nátriumlámpa által keltett:

<= = (2000 ± 60) (M * cm) ^ - 1

Irodalom

1. Atkins, P. 1999. Fizikai kémia. Omega kiadások. 460-462.
2. Az útmutató. Átmenő képesség és abszorbancia. Helyreállítva: quimica.laguia2000.com
3. Környezeti toxikológia. Transzmittancia, abszorbancia és Lambert törvénye. Helyreállítva: repositorio.innovacionumh.es
4. Fizikai kaland. Abszorbancia és áteresztőképesség. Helyreállítva: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry. Helyreállítva: chem.libretexts.org
6. Környezeti toxikológia. Transzmittancia, abszorbancia és Lambert törvénye. Helyreállítva: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. Absorbance Helyreállítva: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometria. Helyreállítva: wikipedia.com