Análisis Colorimétrico
(Ley de Beer o Análisis Espectrofotométrico)
Además del manejo de los instrumentos, la ley de Beer también implica cálculos para averiguar realmente la concentración de una solución a partir de las medidas de absorbancia realizadas con el colorímetro (o espectrofotómetro). Hay tres métodos que pueden utilizarse en función de la información disponible. Se trata de utilizar la proporcionalidad, la gráfica y la Ley de Beer.
Ejemplo de proporcionalidad
El enfoque de proporcionalidad para este tipo de problemas se centra en la idea de que la absorbancia de una solución es directamente proporcional a su concentración. Cuando se utiliza este enfoque es necesario asegurarse de que los valores dados son para diferentes concentraciones del mismo producto químico medido en las MISMAS condiciones (TANTO la longitud de onda como la longitud de recorrido).
Pregunta: Una solución con una concentración de 0,14M se mide para tener una absorbencia de 0,43. Otra solución de la misma sustancia química se mide en las mismas condiciones y tiene una absorbancia de 0,37. ¿Cuál es su concentración?
La solución a este problema puede establecerse utilizando la ecuación que se muestra a continuación, que simplemente dice que la relación de las concentraciones es proporcional a la relación de las absorbancias. Podemos utilizar c1 para representar la concentración desconocida. Puede derivar esta ecuación de la ley de Beer (Absorbancia = e L c)
C1 / C2 = A1 / A2
(SÓLO para las absorbancias que se miden/predicen a la MISMA longitud de onda)
Por lo tanto,
C1 = (A1 / A2) * C2
Sustituya todos los valores como sigue:
A1 = 0.37; A2= 0,43 & C2=0,14M
Por lo tanto, C1 = 0,12M
Ejemplo de graficación
El método de graficación se solicita cuando se dispone de varios conjuntos de datos que implican SOLUCIONES ESTÁNDAR para la concentración y la absorbancia. Esta es probablemente la forma más común de análisis de la ley de Beer a partir de los datos experimentales recogidos en el laboratorio.
Graficar los datos permite comprobar la suposición de que la ley de Beer es válida buscando una relación rectilínea para los datos.
Pregunta: ¿Cuál es la concentración de una muestra de 1,00 cm (longitud de recorrido) que tiene una absorbancia de 0,60?
|
Concentración (M)
|
Absorbancia
|
|
0,20
|
0,27
|
|
0.30
|
0,41
|
| 0,40 |
0,55
|
|
0,50
|
0.69
|
La solución al problema aquí es graficar los datos y trazar una línea recta a través de los puntos. Si los puntos de los datos están sobre la línea o cerca de ella, eso confirmará que la absorbancia y la concentración son proporcionales y la Ley de Beer es válida para esta situación.
Recuerda que la ley de Beer se expresa como Absorbancia = e L c. Para encontrar la concentración para una solución que tiene una absorbancia de 0,60, primero tendrás que encontrar la pendiente de la línea BEST-FIT. A partir de la pendiente de la línea de mejor ajuste junto con la absorbancia, ahora puede calcular la concentración para esa solución (es decir, Concentración = Absorbancia / Pendiente)
Observe que la PENDIENTE de la línea de mejor ajuste en este caso es en realidad el PRODUCTO de la constante de absorbencia molar y la longitud del camino (1.00cm).
Ejemplo de la Ley de Beer
Aquí hay un ejemplo de uso directo de la Ecuación de la Ley de Beer (Absorbancia = e L c) cuando se le dio la constante de absorción molar (o coeficiente de extinción molar). En esta ecuación, e es el coeficiente de extinción molar. L es la longitud del recorrido del soporte de la célula. c es la concentración de la solución.
Nota: En la realidad, la constante de absorción molar normalmente no se da. El método común para trabajar con la ley de Beer es, de hecho, el método gráfico (ver arriba).
Pregunta: La constante de absorción molar de una determinada sustancia química es 1,5/M-cm. ¿Cuál es la concentración de una solución hecha con esta sustancia química que tiene una absorbancia de 0,72 con una longitud de recorrido de la célula de 1,1cm?