SUGERTIS: KAS TAI YRA, PAVYZDŽIAI IR IŠSPRĘSTI PRATIMAI - FIZINIS - 2024

Absorbcija yra logaritmas su neigiamu ženklu tarp naujai besiformuojančia šviesos intensyvumas ir krintančios šviesos intensyvumo ant permatomų tirpalu mėginio, kuris buvo apšviestas su monochromatinės šviesos dalmuo. Šis koeficientas yra pralaidumas.

Fizinis šviesos, praeinančios per pavyzdį, procesas yra vadinamas šviesos praleidimu, o absorbcija - jo matas. Taigi absorbcija tampa mažiausiai pralaidumo logaritmu ir yra svarbi informacija norint nustatyti mėginio, kuris paprastai ištirpinamas tirpiklyje, tokiame kaip vanduo, alkoholis ar bet kuris kitas, koncentraciją.

1 pav. Sugerties proceso schema. Parengė F. Zapata

Norint matuoti sugertį, reikalingas įtaisas, vadinamas elektrofotometru, su kuriuo išmatuojama srovė, proporcinga šviesos intensyvumui, esančiam jo paviršiuje.

Apskaičiuojant pralaidumą, paprastai pirmiausia išmatuojamas intensyvumo signalas, atitinkantis vien tirpiklį, ir šis rezultatas užregistruojamas kaip Io.

Tada ištirpintas mėginys dedamas į tirpiklį tokiomis pačiomis apšvietimo sąlygomis. Elektrofotometru išmatuotas signalas žymimas I, kuris leidžia pralaidumą T apskaičiuoti pagal šią formulę:

T = aš / aš arba

Tai yra be matmens kiekis. Taigi absorbcija A išreiškiama taip:

A = - log (T) = - log (I / I o)

Molinis sugertis ir absorbcija

Molekulės, sudarančios cheminę medžiagą, yra pajėgios sugerti šviesą, ir viena iš tai matuojančių yra tiksliai absorbcija. Tai yra fotonų ir molekulinių elektronų sąveikos rezultatas.

Todėl tai yra dydis, kuris priklausys nuo mėginį sudarančių molekulių tankio ar koncentracijos, taip pat nuo optinio kelio ar šviesos nuvažiuoto atstumo.

Eksperimentiniai duomenys rodo, kad A sugertis yra tiesiškai proporcinga C koncentracijai ir šviesos pravažiuotam atstumui d. Taigi, norint apskaičiuoti remiantis šiais parametrais, galima nustatyti šią formulę:

A = ε⋅C⋅d

Aukščiau pateiktoje formulėje ε yra proporcingumo konstanta, vadinama moline absorbcija.

Molinis sugertis priklauso nuo medžiagos rūšies ir nuo bangos ilgio, kuriuo matuojamas sugertis. Molinis sugertis taip pat yra jautrus mėginio temperatūrai ir mėginio pH.

Alaus-Lamberto įstatymas

Šis ryšys tarp absorbcijos, absorbcijos, koncentracijos ir kelio, kurį šviesa eina mėginyje, storio atstumo yra žinomas kaip Beer-Lambert dėsnis.

2 pav. Alaus-Lamberto dėsnis. Šaltinis: F. Zapata,

Čia yra keletas pavyzdžių, kaip juo naudotis.

Pavyzdžiai

1 pavyzdys

Eksperimento metu mėginys apšviečiamas raudona šviesa iš helio-neono lazerio, kurio bangos ilgis yra 633 nm. Elektrofotometras matuoja 30 mV, kai lazerio šviesa sklinda tiesiai, ir 10 mV, kai jis praeina pro mėginį.

Tokiu atveju pralaidumas yra:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

O absorbcija yra tokia:

A = - log (⅓) = log (3) = 0,48

2 pavyzdys

Jei ta pati medžiaga dedama į talpyklą, kurios plotis yra mažesnis už 1 pavyzdyje naudojamą, pasakykite, kiek elektrofotometras pažymės, kai pro bandinį praeis helio-neono lazerio šviesa.

Reikia atsižvelgti į tai, kad jei storis sumažėja per pusę, tada optinio storio proporcingas sugertis sumažėja per pusę, tai yra, A = 0,28. Pralaidumas T bus gaunamas pagal šiuos ryšius:

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

Elektrofotometro rodmuo bus 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Išspręsta mankšta

1 pratimas

Norime nustatyti tam tikro patentuoto junginio, esančio tirpale, molinę absorbciją. Norėdami tai padaryti, tirpalas apšviečiamas 589 nm natrio lempos šviesa. Mėginys bus dedamas į 1,50 cm storio mėginio laikiklį.

Pradinis taškas yra tirpalas, kurio koncentracija yra 4,00 × 10 ^ -4 moliai litre, ir matuojamas pralaidumas, gaunamas 0,06. Remdamiesi šiais duomenimis, nustatykite mėginio molinį sugertį.

Sprendimas

Pirmiausia nustatomas sugertis, kuris apibrėžiamas kaip mažiausias logaritmas pagrindžiant pralaidumo dešimt:

A = - žurnalas (T)

A = - log (0,06) = 1,22

Tuomet naudojamas Lamberto ir alaus dėsnis, kuris nustato santykį tarp absorbcijos, molinės absorbcijos, koncentracijos ir optinio ilgio:

A = ε⋅C⋅d

Sprendžiant molinį sugertį, gaunamas toks ryšys:

ε = A / (C⋅d)

pakeisdami nurodytas vertybes:

ε = 1,22 / (4,00 × 10 ^ -4 M1,5 cm) = 2030 (M⋅ cm) ^ - 1

Aukščiau pateiktas rezultatas buvo suapvalintas iki trijų skaitmenų.

2 pratimas

Norint pagerinti tikslumą ir nustatyti mėginio molinio sugerties matavimo paklaidą atliekant 1 pratimą, mėginys paeiliui praskiedžiamas iki pusės koncentracijos ir kiekvienu atveju matuojamas pralaidumas.

Pradedant Co = 4 × 10 ^ -4 M, kai pralaidumas T = 0,06, gaunama tokia duomenų perdavimo seka duomenų pralaidumui ir absorbcijai apskaičiuoti pagal pralaidumą:

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

Turėdami šiuos duomenis atlikite:

a) absorbcijos grafikas kaip koncentracijos funkcija.

b) Duomenų tiesinis pritaikymas ir nuolydis.

c) Pagal gautą nuolydį apskaičiuokite molinį sugertį.

Sprendimas

3 pav. Sugertis ir koncentracija. Šaltinis: F. Zapata.

Gautas nuolydis yra molinės sugerties ir optinio atstumo sandauga, todėl padaliję nuolydį iš 1,5 cm ilgio, gauname molinį sugertį.

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (M⋅cm) ^ - 1

3 pratimas

Turint 2 pratimo duomenis:

a) Apskaičiuokite kiekvieno duomenų sugertį.

b) Nustatykite vidutinę molinio sugerties vertę, jos standartinį nuokrypį ir statistinę paklaidą, susietą su vidurkiu.

Sprendimas

Kiekvienai ištirtai koncentracijai apskaičiuojamas molinis sugertis. Atminkite, kad apšvietimo sąlygos ir optinis atstumas išlieka fiksuoti.

Molinės absorbcijos rezultatai yra šie:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1 872, 1862, 1 / (M * cm) vienetais.

Iš šių rezultatų galime paimti vidutinę vertę:

<ε = 1998 (M * cm) ^ - 1

Standartinis nuokrypis: 184 (M * cm) ^ - 1

Vidutinė paklaida yra standartinis nuokrypis, padalytas iš duomenų skaičiaus kvadratinės šaknies, tai yra:

Δ <ε> = 184/9 ^ 0,5 = 60 (M * cm) ^ - 1

Galiausiai daroma išvada, kad patentuotos medžiagos molekulinis sugertis esant 589 nm dažniui sukuria natrio lempą:

<ε> = (2000 ± 60) (M * cm) ^ - 1

Nuorodos

1. Atkins, P. 1999. Fizikinė chemija. „Omega“ leidimai. 460–462.
2. Gidas. Pralaidumas ir sugertis. Atkurta iš: quimica.laguia2000.com
3. Aplinkos toksikologija. Pralaidumas, absorbcija ir Lamberto dėsnis. Atkurta iš: repositorio.innovacionumh.es
4. Fizinis nuotykis. Sugertis ir pralaidumas. Atkurta iš: rpfisica.blogspot.com
5. Spektrofotometrija. Atkurta iš: chem.libretexts.org
6. Aplinkos toksikologija. Pralaidumas, absorbcija ir Lamberto dėsnis. Atkurta iš: repositorio.innovacionumh.es
7. Vikipedija. Absorbcija Atkurta iš: wikipedia.com
8. Vikipedija. Spektrofotometrija. Atkurta iš: wikipedia.com