Analiza kolorymetryczna
(Prawo Beera lub analiza spektrofotometryczna)
Poza obsługą przyrządów, prawo Beera obejmuje również obliczenia, aby faktycznie określić stężenie roztworu na podstawie pomiarów absorbancji wykonanych za pomocą kolorymetru (lub spektrofotometru). Istnieją trzy metody, które mogą być stosowane w zależności od tego, co informacje są dostępne. Obejmują one wykorzystanie proporcjonalności, wykresów i prawa Beera.
Przykład proporcjonalności
Podejście proporcjonalne do tego typu problemów skupia się na idei, że absorbancja roztworu jest wprost proporcjonalna do jego stężenia. Przy stosowaniu tego podejścia należy upewnić się, że podane wartości dotyczą różnych stężeń tej samej substancji chemicznej, mierzonych w TAKICH SAMYCH warunkach (zarówno długość fali, jak i długość drogi).
Pytanie: W roztworze o stężeniu 0,14M mierzona jest absorbancja 0,43. Inny roztwór tego samego związku chemicznego mierzony w tych samych warunkach ma absorbancję 0,37. Jakie jest jego stężenie?
Rozwiązanie tego problemu można przedstawić za pomocą poniższego równania, które mówi, że stosunek stężeń jest proporcjonalny do stosunku absorbancji. Możemy użyć c1 jako reprezentanta nieznanego stężenia. Możesz wyprowadzić to równanie z prawa Beera (Absorbancja = e L c)
C1 / C2 = A1 / A2
(TYLKO dla absorbancji, które są mierzone/przewidywane przy TAKIEJ SAMEJ długości fali)
Dlatego,
C1 = (A1 / A2) * C2
Zastąp wszystkie wartości w następujący sposób:
A1 = 0.37; A2= 0.43 & C2=0.14M
Więc, C1 = 0.12M
Przykład wykresu
Metoda wykresu jest wymagana, gdy dostępnych jest kilka zestawów danych dotyczących stężenia i absorbancji roztworów wzorcowych. Jest to prawdopodobnie najbardziej powszechny sposób analizy prawa Beera na podstawie danych doświadczalnych zebranych w laboratorium.
Wykres danych pozwala sprawdzić założenie, że prawo Beera jest ważne, poprzez poszukiwanie zależności liniowej dla danych.
Pytanie: Jakie jest stężenie próbki o długości drogi 1,00 cm, której absorbancja wynosi 0,60?
|
Stężenie (M)
|
Absorbancje
|
|
0,20
|
0,27
|
|
0.30
|
0.41
|
|
0.40
|
0.55
|
|
0.50
|
0.69
|
Rozwiązaniem problemu w tym przypadku jest sporządzenie wykresu danych i narysowanie linii prostej przechodzącej przez punkty. Jeśli punkty danych znajdują się na linii lub w jej pobliżu, potwierdzi to, że absorbancja i stężenie są proporcjonalne, a prawo Beera jest ważne w tej sytuacji.
Przypomnijmy, że prawo Beera wyraża się jako Absorbancja = e L c. Aby znaleźć stężenie dla roztworu o absorbancji 0,60, należy najpierw znaleźć nachylenie najlepiej dopasowanej linii. Z nachylenia linii najlepszego dopasowania wraz z absorbancją można teraz obliczyć stężenie dla tego roztworu (tj. Stężenie = Absorbancja / Nachylenie)
Zauważ, że nachylenie linii najlepszego dopasowania w tym przypadku jest w rzeczywistości PRODUKTEM stałej absorpcji molowej i długości ścieżki (1.00cm).
Przykład prawa Beera
Jest to przykład bezpośredniego użycia równania prawa Beera (Absorbancja = e L c), gdy podano stałą absorpcji molowej (lub molowy współczynnik ekstynkcji). W tym równaniu, e jest molowym współczynnikiem ekstynkcji. L jest długością drogi uchwytu komórki. c jest stężeniem roztworu.
Uwaga: W rzeczywistości, molowa stała absorpcji zwykle nie jest podawana. Powszechnie stosowaną metodą pracy z prawem Beera jest w rzeczywistości metoda graficzna (patrz wyżej).
Pytanie: Stała absorpcyjności molowej pewnego związku chemicznego wynosi 1,5/M-cm. Jakie jest stężenie roztworu sporządzonego z tego związku chemicznego, który ma absorbancję 0,72 przy długości drogi komórkowej 1,1cm?