Як розрахувати молярний коефіцієнт поглинання

Молярний коефіцієнт поглинання, також відомий як молярний коефіцієнт екстинкції, є мірою того, наскільки сильно хімічні частинки (молекули) того чи іншого речовини поглинають світло з певною довжиною хвилі. Кожна речовина характеризується своїм молярним коефіцієнтом поглинання, який не залежить від концентрації і об`єму. Ця характеристика широко використовується в хімії, і її не слід плутати з коефіцієнтом екстинкції, який частіше застосовується у фізиці. Стандартної одиницею виміру молярного коефіцієнта поглинання є літр, поділений на моль і на сантиметр (л моль см).

кроки

Метод 1 з 2:

Обчислення молярного коефіцієнта поглинання за формулою

1. Ознайомтеся з законом Бугера-Ламберта-Бера: A = ɛlc. Поглинання світла в середовищі описується рівнянням A = ɛlc, де A - кількість світла певної довжини хвилі, який був поглинений зразком, ɛ - молярний коефіцієнт поглинання, l - відстань, пройдену світлом в розчині, і c - концентрація розчину (кількість досліджуваних молекул в одиниці об`єму).

Коефіцієнт поглинання можна також знайти із співвідношення між інтенсивностями світла, що пройшло через зразок і досліджуваний зразок. У цьому випадку рівняння має наступний вигляд: A = log₁₀(I_o/ I).
Інтенсивність світла визначають за допомогою спектрофотометра.
Поглинає здатність розчину залежить від довжини хвилі проходить через нього світла. При певних значеннях довжини хвилі світло поглинається сильніше, ніж при інших, і ці значення залежать від складу розчину. При розрахунках не забудьте вказати, для якої довжини хвилі вони зроблені.

2. Перетворіть закон Бугера-Ламберта-Бера так, щоб висловити молярний коефіцієнт поглинання. Поділіть обидві частини рівняння на довжину і концентрацію, і в результаті ви отримаєте вираз для молярного коефіцієнта поглинання: ɛ = A / lc. За допомогою цієї формули можна обчислити молярний коефіцієнт поглинання для певної довжини хвилі.

Поглинальна здатність на фіксованій відстані залежить від концентрації розчину і форми використовуваної ємності. Молярний коефіцієнт поглинання дозволяє виключити ці фактори.

3. Виміряйте необхідні величини за допомогою спектрофотометрії. У спектрофотометрі світло з певною довжиною хвилі пропускається через речовину, і на виході вимірюється інтенсивність минулого світла. Частина світла поглинається розчином, і інтенсивність світла зменшується. Спектрофотометр дозволяє визначити інтенсивність минулого світла, яка використовується для розрахунку молярного коефіцієнта поглинання.

Приготуйте для аналізу розчин відомої концентрації c. Визначте концентрацію в одиницях моль / грам або моль / літр.

Для визначення l виміряйте довжину використовуваної кювети. Запишіть довжину в сантиметрах.

За допомогою спектрофотометра виміряйте поглощательную здатність A для певної довжини хвилі. Довжина хвилі вимірюється в метрах, проте світло має настільки малі довжини хвиль, що вони виражаються зазвичай в нанометрах (нм). Поглинальна здатність є безрозмірною величиною.

4. Підставте в рівняння числові значення і знайдіть молярний коефіцієнт поглинання. Візьміть чисельні значення A, c і l і підставте їх в формулу ɛ = A / lc. помножте l на c, а потім поділіть A на цю величину, щоб знайти молярний коефіцієнт поглинання.

Припустимо, ви виміряли поглощательную здатність розчину концентрацією 0,05 моль / літр, використовуючи кювету довжиною 1 сантиметр. При цьому поглощательная здатність склала 1,5 для світла з довжиною хвилі 280 нм. Як знайти молярний коефіцієнт поглинання для цього розчину?

ɛ₂₈₀ = A / lc = 1,5 / (1 x 0,05) = 30 л моль см

Метод 2 з 2:

Знаходження молярного коефіцієнта поглинання графічним методом

1. Виміряйте інтенсивність минулого світла для різних концентрацій розчину. Приготуйте 3-4 розчину з різними концентраціями. За допомогою спектрофотометра виміряйте поглощательную здатність розчинів різної концентрації для даної довжини хвилі. Можна почати з розчину з найнижчою концентрацією. Порядок не важливий, головне не переплутати і записати виміряні величини поглинальної здатності відповідно до концентраціями.

2. Нанесіть отримані значення на графік. Відкладіть по горизонтальній осі X концентрацію, а по вертикальній Y - поглощательную здатність, і нанесіть на графік результати вимірювань у вигляді точок.

Проведіть між точками лінію. Якщо вимірювання були виконані правильно, точки повинні лягти на пряму лінію, оскільки, відповідно до закону Бугера-Ламберта-Бера, поглинальна здатність прямо пропорційна концентрації.

3. Визначте нахил прямої, що проходить через експериментальні точки. Щоб знайти кутовий коефіцієнт прямої, слід поділити приріст ординати Y на приріст абсциси X. Візьміть дві точки на прямій, відніміть відповідні координати однієї точки з координат інший і поділіть різниця Y на різницю X.

Нахил прямої (кутовий коефіцієнт, або тангенс кута нахилу) знаходиться наступним чином: (Y₂ - Y₁) / (X₂ - X₁). При цьому точці, розташованій вище по прямій, привласнений індекс 2, а більш низькою точці - індекс 1.

Припустимо, при молярної концентрації 0,2 поглощательная здатність склала 0,27, а при концентрації 0,3 вона дорівнювала 0,41. Поглинальна здатність відкладається по осі Y, а концентрація - по осі X. Використовуючи наведене вище рівняння, знаходимо кутовий коефіцієнт прямої лінії: (Y₂ - Y₁) / (X₂ - X₁) = (0,41-0,27) / (0,3-0,2) = 0,14 / 0,1 = 1,4.

4. Щоб знайти молярний коефіцієнт поглинання, поділіть кутовий коефіцієнт прямої лінії на пройдений світлом шлях (глибину кювети). Пройдений світлом шлях дорівнює глибині кювети, яка була використана в спектрофотометрі.

Для нашого прикладу отримуємо: якщо кутовий коефіцієнт дорівнює 1,4, а глибина кювети складає 0,5 сантиметра, то молярний коефіцієнт поглинання 1,4 / 0,5 = 2,8 л моль см.