Analisi Colorimetrica
(Legge di Beer o Analisi Spettrofotometrica)
Oltre al funzionamento degli strumenti, la legge di Beer comporta anche dei calcoli per capire effettivamente la concentrazione di una soluzione dalle misure di assorbanza fatte usando il colorimetro (o spettrofotometro). Ci sono tre metodi che possono essere utilizzati a seconda delle informazioni disponibili. Si tratta di usare la proporzionalità, il grafico e la legge di Beer.
Esempio di proporzionalità
L’approccio di proporzionalità a questo tipo di problemi si basa sull’idea che l’assorbanza di una soluzione è direttamente proporzionale alla sua concentrazione. Quando si usa questo approccio è necessario essere sicuri che i valori dati sono per diverse concentrazioni della stessa sostanza chimica misurate nelle STESSE condizioni (sia la lunghezza d’onda che la lunghezza del percorso).
Questione: Una soluzione con una concentrazione di 0.14M è misurata per avere un’assorbanza di 0.43. Un’altra soluzione dello stesso prodotto chimico viene misurata nelle stesse condizioni e ha un’assorbanza di 0,37. Qual è la sua concentrazione?
La soluzione di questo problema può essere impostata utilizzando l’equazione mostrata di seguito, che dice semplicemente che il rapporto delle concentrazioni è proporzionale al rapporto delle assorbanze. Possiamo usare c1 per rappresentare la concentrazione sconosciuta. Puoi derivare questa equazione dalla legge di Beer (Assorbanza = e L c)
C1 / C2 = A1 / A2
(SOLO per le assorbanze che sono misurate/previste alla STESSA lunghezza d’onda)
Quindi,
C1 = (A1 / A2) * C2
Sostituisci tutti i valori come segue:
A1 = 0.37; A2= 0.43 & C2=0.14M
Quindi, C1 = 0.12M
Esempio di grafico
Il metodo del grafico è richiesto quando sono disponibili diverse serie di dati relativi a SOLUZIONI STANDARD per la concentrazione e l’assorbanza. Questo è probabilmente il modo più comune di analizzare la legge di Beer sulla base di dati sperimentali raccolti in laboratorio.
Grafare i dati permette di verificare l’ipotesi che la legge di Beer sia valida cercando una relazione lineare per i dati.
Questione: Qual è la concentrazione di un campione di 1,00 cm (lunghezza del percorso) che ha un’assorbanza di 0,60?
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Concentrazione (M)
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Assorbanze
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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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La soluzione al problema qui è quella di tracciare un grafico dei dati e una linea retta attraverso i punti. Se i punti dei dati sono sulla linea o vicini ad essa, ciò confermerà che l’assorbanza e la concentrazione sono proporzionali e la legge di Beer è valida per questa situazione.
Ricorda che la legge di Beer è espressa come Assorbanza = e L c. Per trovare la concentrazione per una soluzione che ha un’assorbanza di 0,60, dovrai prima trovare la pendenza della linea BEST-FIT. Dalla pendenza della linea di best-fit insieme all’assorbanza, puoi ora calcolare la concentrazione per quella soluzione (cioè Concentrazione = Assorbanza / Pendenza)
Nota che la PENDENZA della linea di best-fit in questo caso è effettivamente il PRODOTTO della costante di assorbenza molare e la lunghezza del percorso (1.00cm).
Esempio della legge di Beer
Ecco un esempio di utilizzo diretto dell’equazione della legge di Beer (assorbanza = e L c) quando è stata data la costante di assorbimento molare (o coefficiente di estinzione molare). In questa equazione, e è il coefficiente di estinzione molare. L è la lunghezza del percorso del supporto della cella. c è la concentrazione della soluzione.
Nota: In realtà, la costante di assorbenza molare normalmente non è data. Il metodo comune per lavorare con la legge di Beer è infatti il metodo grafico (vedi sopra).
Questione: La costante di assorbenza molare di un particolare prodotto chimico è 1,5/M-cm. Qual è la concentrazione di una soluzione fatta con questa sostanza chimica che ha un’assorbanza di 0,72 con una lunghezza del percorso della cella di 1,1 cm?