ABSORBANS: NEDIR, ÖRNEKLER VE ÇÖZÜLMÜŞ ALIŞTIRMALAR - FIZIKSEL - 2025

Absorbans acil ışık şiddeti ve monokromatik ışıkla aydınlatılmıştır saydam çözeltinin bir numunesi üzerinde gelen ışık yoğunluğu arasındaki bölüm bir negatif işaret ile logaritmasıdır. Bu bölüm, geçirgenliktir.

Bir numuneden geçen ışığın fiziksel sürecine ışık iletimi denir ve soğurma bunun bir ölçüsüdür. Bu nedenle, absorbans, geçirgenliğin en az logaritması haline gelir ve genellikle su, alkol veya başka herhangi bir çözücü içerisinde çözündürülen bir numunenin konsantrasyonunu belirlemek için önemli bir veridir.

Şekil 1. Absorbans sürecinin şeması. F. Zapata tarafından hazırlanmıştır.

Absorbansın ölçülmesi için, yüzeyinde meydana gelen ışık yoğunluğu ile orantılı bir akımın ölçüldüğü elektro-fotometre adı verilen bir cihaz gereklidir.

Geçirgenlik hesaplanırken, genellikle yalnızca çözücüye karşılık gelen yoğunluk sinyali önce ölçülür ve bu sonuç Io olarak kaydedilir.

Daha sonra çözülen numune, aynı aydınlatma koşulları altında çözücü içerisine yerleştirilir. Elektrofotometre ile ölçülen sinyal I olarak belirtilir ve bu, T geçirgenliğinin aşağıdaki formüle göre hesaplanmasına izin verir:

T = I / I veya

Boyutsuz bir niceliktir. A soğurması şu şekilde ifade edilir:

A = - günlük (T) = - günlük (I / I o)

Molar absorbans ve absorptivite

Kimyasal bir maddeyi oluşturan moleküller ışığı absorbe edebilir ve bunun bir ölçüsü de tam olarak absorbanstır. Fotonlar ve moleküler elektronlar arasındaki etkileşimin sonucudur.

Bu nedenle, numuneyi oluşturan moleküllerin yoğunluğuna veya konsantrasyonuna ve ayrıca ışığın kat ettiği optik yola veya mesafeye bağlı olacak bir büyüklüktür.

Deneysel veriler, A emiciliğinin, C konsantrasyonu ve ışığın kat ettiği mesafe d ile doğrusal olarak orantılı olduğunu göstermektedir. Bu parametrelere göre hesaplamak için aşağıdaki formül oluşturulabilir:

A = ε⋅C⋅d

Yukarıdaki formülde ε, molar absorptivite olarak bilinen bir orantılılık sabitidir.

Molar absorptivite, maddenin türüne ve absorbansın ölçüldüğü dalga boyuna bağlıdır. Molar absorptivite ayrıca numune sıcaklığına ve numune pH'ına duyarlıdır.

Beer-Lambert yasası

Örnekte ışığın izlediği yolun kalınlığının soğurma, soğurma, konsantrasyon ve mesafesi arasındaki bu ilişki, Beer-Lambert yasası olarak bilinir.

Şekil 2. Beer-Lambert Yasası. Kaynak: F. Zapata,

İşte nasıl kullanılacağına dair bazı örnekler.

Örnekler

örnek 1

Bir deney sırasında, dalga boyu 633 nm olan bir helyum-neon lazerden gelen kırmızı ışıkla bir numune aydınlatılır. Bir elektro-fotometre, lazer ışığı doğrudan çarptığında 30 mV ve bir numuneden geçtiğinde 10 mV ölçer.

Bu durumda geçirgenlik şu şekildedir:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

Ve emilim:

A = - günlük (⅓) = günlük (3) = 0,48

Örnek 2

Aynı madde Örnek 1'de kullanılanın yarısı kalınlığında bir kaba yerleştirilirse, helyum-neon lazerden gelen ışık numuneden geçirildiğinde elektro-fotometrenin ne kadar işaretleyeceğini söyleyin.

Kalınlığın yarı yarıya azalması durumunda, optik kalınlıkla orantılı olan absorbansın yarı yarıya, yani A = 0,28 azaldığı dikkate alınmalıdır. Geçirgenlik T, aşağıdaki ilişki ile verilecektir:

T = 10-A = 10 ^ (- 0,28) = 0,53

Elektrofotometre 0,53 * 30 mV = 15,74 mV okuyacaktır.

Çözülmüş egzersizler

1. Egzersiz

Çözeltide bulunan belirli bir tescilli bileşiğin molar emiciliğini belirlemek istiyoruz. Bunu yapmak için çözelti, 589 nm'lik bir sodyum lambasından gelen ışıkla aydınlatılır. Numune, 1.50 cm kalınlığında bir numune tutucuya yerleştirilecektir.

Başlangıç ​​noktası, litre başına 4.00 × 10 ^ -4 mol konsantrasyona sahip bir çözümdür ve geçirgenlik ölçülerek 0.06 elde edilir. Bu verileri kullanarak numunenin molar absorptivitesini belirleyin.

Çözüm

İlk olarak, geçirgenliğin on tabanına en düşük logaritma olarak tanımlanan absorbans belirlenir:

A = - günlük (T)

A = - günlük (0,06) = 1,22

Daha sonra absorbans, molar absorptivite, konsantrasyon ve optik uzunluk arasında bir ilişki kuran Lambert-Beer kanunu kullanılır:

A = ε⋅C⋅d

Molar emiciliği çözerek, aşağıdaki ilişki elde edilir:

ε = A / (C⋅d)

Elimizdeki verilen değerleri ikame ederek:

ε = 1,22 / (4,00 × 10 ^ -4 M⋅1,5 cm) = 2030 (M⋅cm) ^ - 1

Yukarıdaki sonuç, üç anlamlı basamağa yuvarlanmıştır.

Egzersiz 2

Kesinliği artırmak ve 1. alıştırmada numunenin molar absorptivitesinin ölçüm hatasını belirlemek için, numune art arda konsantrasyonun yarısına kadar seyreltilir ve her durumda geçirgenlik ölçülür.

Co = 4 × 10 ^ -4 M ile T = 0.06 geçirgenlikten başlayarak, geçirgenlikten hesaplanan geçirgenlik ve absorbans için aşağıdaki veri dizisi elde edilir:

Co / 1–> 0.06–> 1.22

Co / 2–> 0.25–> 0.60

Co / 4–> 0,50–> 0,30

Co / 8–> 0.71–> 0.15

Co / 16–> 0.83–> 0.08

Co / 32–> 0.93–> 0.03

Co / 64–> 0.95–> 0.02

Co / 128–> 0.98–> 0.01

Co / 256–> 0.99–> 0.00

Bu verilerle şunları gerçekleştirin:

a) Konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak absorbans grafiği.

b) Verinin doğrusal uyumu ve eğimi bulun.

c) Elde edilen eğimden molar absorptiviteyi hesaplayın.

Çözüm

Şekil 3. Absorbans ve Konsantrasyon. Kaynak: F. Zapata.

Elde edilen eğim, molar absorptivite ve optik mesafenin ürünüdür, bu nedenle eğimi 1.5 cm uzunluğa bölerek molar absorptiviteyi elde ederiz.

ε = 3049 / 1.50 = 2033 (M⋅cm) ^ - 1

Egzersiz 3

Egzersiz 2'deki verilerle:

a) Her veri parçası için emiciliği hesaplayın.

b) Molar absorptivite için ortalama bir değer, bunun standart sapması ve ortalama ile ilişkili istatistiksel hata belirleyin.

Çözüm

Molar absorptivite, test edilen her konsantrasyon için hesaplanır. Aydınlatma koşullarının ve optik mesafenin sabit kaldığını unutmayın.

Molar absorptivite için sonuçlar:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1.872, 1862 1 / (M * cm) birimlerinde.

Bu sonuçlardan ortalama değeri alabiliriz:

<ε> = 1998 (E * cm) ^ - 1

184 (M * cm) ^ - 1 standart sapmayla

Ortalama hata, standart sapmanın veri sayısının kareköküne bölünmesidir, yani:

Δ <ε> = 184/9 ^ 0.5 = 60 (M * cm) ^ - 1

Son olarak, patentli maddenin bir sodyum lambası tarafından üretilen 589 nm frekansında bir molar absorptiviteye sahip olduğu sonucuna varılmıştır:

<ε> = (2000 ± 60) (E * cm) ^ - 1

Referanslar

1. Atkins, P. 1999. Physical Chemistry. Omega sürümleri. 460-462.
2. Rehber. Geçirgenlik ve soğurma. Quimica.laguia2000.com adresinden kurtarıldı
3. Çevresel Toksikoloji. Geçirgenlik, soğurma ve Lambert yasası. Kurtarıldı: repositorio.innovacionumh.es
4. Fiziksel macera. Absorbans ve geçirgenlik. Rpfisica.blogspot.com adresinden kurtarıldı
5. Spectophotometry. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
6. Çevresel Toksikoloji. Geçirgenlik, soğurma ve Lambert yasası. Kurtarıldı: repositorio.innovacionumh.es
7. Vikipedi. Absorbans Wikipedia.com adresinden kurtarıldı
8. Vikipedi. Spektrofotometri. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı