Kolorimetrische Analyse
(Beer’s law or Spectrophotometric Analysis)
Neben der Bedienung der Geräte beinhaltet das Beer’s law auch Berechnungen, um die Konzentration einer Lösung aus den Absorptionsmessungen mit dem Kolorimeter (oder Spektralphotometer) zu ermitteln. Es gibt drei Methoden, die je nach den verfügbaren Informationen verwendet werden können. Sie beinhalten die Verwendung der Proportionalität, die grafische Darstellung und das Beersche Gesetz.
Beispiel für Proportionalität
Der Proportionalitätsansatz für diese Art von Problemen konzentriert sich auf die Idee, dass die Extinktion einer Lösung direkt proportional zu ihrer Konzentration ist. Bei der Verwendung dieses Ansatzes muss man sicher sein, dass die angegebenen Werte für verschiedene Konzentrationen der gleichen Chemikalie gelten, die unter den GLEICHEN Bedingungen (BEIDE Wellenlängen und die Schichtdicke) gemessen wurden.
Frage: Eine Lösung mit einer Konzentration von 0,14M wird mit einer Extinktion von 0,43 gemessen. Eine andere Lösung der gleichen Chemikalie wird unter den gleichen Bedingungen gemessen und hat eine Extinktion von 0,37. Wie hoch ist ihre Konzentration?
Die Lösung dieses Problems kann mit der unten stehenden Gleichung aufgestellt werden, die einfach besagt, dass das Verhältnis der Konzentrationen proportional zum Verhältnis der Absorptionswerte ist. Wir können c1 verwenden, um die unbekannte Konzentration darzustellen. Sie können diese Gleichung aus dem Beerschen Gesetz ableiten (Absorption = e L c)
C1 / C2 = A1 / A2
(NUR für Absorptionen, die bei der GLEICHEN Wellenlänge gemessen/vorgesagt werden)
Daher gilt,
C1 = (A1 / A2) * C2
Setzen Sie alle Werte wie folgt ein:
A1 = 0.37; A2= 0.43 & C2=0.14M
Damit ist C1 = 0.12M
Beispiel für die grafische Darstellung
Die grafische Darstellung ist gefragt, wenn mehrere Datensätze mit STANDARDLÖSUNGEN für Konzentration und Extinktion vorliegen. Dies ist wahrscheinlich die häufigste Art der Analyse des Beer’schen Gesetzes auf der Grundlage von im Labor gesammelten experimentellen Daten.
Die grafische Darstellung der Daten ermöglicht es Ihnen, die Annahme zu überprüfen, dass das Beer’sche Gesetz gültig ist, indem Sie nach einer geradlinigen Beziehung für die Daten suchen.
Frage: Wie hoch ist die Konzentration einer Probe von 1,00 cm (Schichtdicke), die eine Extinktion von 0,60 aufweist?
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Konzentration (M)
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Absorption
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0,20
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0,27
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0.30
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0.41
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0.40
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0.55
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0.50
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0.69
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Die Lösung des Problems besteht hier darin, die Daten grafisch darzustellen und eine gerade Linie durch die Punkte zu ziehen. Wenn die Datenpunkte auf oder in der Nähe der Linie liegen, bestätigt das, dass die Absorption und die Konzentration proportional sind und das Beersche Gesetz für diese Situation gültig ist.
Erinnern Sie sich, dass das Beer’sche Gesetz als Absorption = e L c ausgedrückt wird. Um die Konzentration für eine Lösung zu finden, die eine Absorption von 0,60 hat, müssen Sie zunächst die Steigung der BEST-FIT-Linie finden. Aus der Steigung der Best-Fit-Linie zusammen mit der Extinktion können Sie nun die Konzentration für diese Lösung berechnen (d. h. Konzentration = Extinktion / Steigung)
Beachten Sie, dass die Steigung der Best-Fit-Linie in diesem Fall tatsächlich das PRODUKT aus der molaren Absorptionskonstante und der Weglänge (1.00cm) ist.
Beispiel für das Biersche Gesetz
Hier ist ein Beispiel für die direkte Anwendung der Gleichung des Bierschen Gesetzes (Absorption = e L c), wenn Sie die molare Absorptionskonstante (oder den molaren Extinktionskoeffizienten) erhalten haben. In dieser Gleichung ist e der molare Extinktionskoeffizient. L ist die Weglänge des Küvettenhalters. c ist die Konzentration der Lösung.
Hinweis: In der Realität wird die molare Absorptionskonstante normalerweise nicht angegeben. Die gebräuchliche Methode, mit dem Beerschen Gesetz zu arbeiten, ist in der Tat die graphische Methode (siehe oben).
Frage: Die molare Absorptionskonstante einer bestimmten Chemikalie ist 1,5/M-cm. Wie hoch ist die Konzentration einer Lösung aus dieser Chemikalie, die bei einer Schichtdicke von 1,1 cm eine Extinktion von 0,72 aufweist?