การดูดซับคืออะไรตัวอย่างและแบบฝึกหัดที่มีการแก้ไข - กายภาพ - 2026

ค่าการดูดซับคือลอการิทึมที่มีเครื่องหมายลบของผลหารระหว่างความเข้มแสงที่เกิดขึ้นและความเข้มแสงตกกระทบบนตัวอย่างของสารละลายโปร่งแสงที่ได้รับการส่องสว่างด้วยแสงสีเดียว ผลหารนี้คือการส่งผ่าน

กระบวนการทางกายภาพของแสงที่ผ่านตัวอย่างเรียกว่าการส่งผ่านแสงและการดูดซับเป็นตัวชี้วัด ดังนั้นการดูดซับจึงกลายเป็นลอการิทึมที่ส่งผ่านได้น้อยที่สุดและเป็นข้อมูลสำคัญในการกำหนดความเข้มข้นของตัวอย่างที่ละลายโดยทั่วไปในตัวทำละลายเช่นน้ำแอลกอฮอล์หรืออื่น ๆ

รูปที่ 1. แผนภาพของกระบวนการดูดซับ จัดทำโดย F. Zapata

ในการวัดการดูดซับจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าอิเล็กโทรโฟโตมิเตอร์ซึ่งจะวัดกระแสที่เป็นสัดส่วนกับความเข้มแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิว

เมื่อคำนวณการส่งผ่านสัญญาณความเข้มที่สอดคล้องกับตัวทำละลายเพียงอย่างเดียวโดยทั่วไปจะถูกวัดก่อนและผลลัพธ์นี้จะถูกบันทึกเป็นไอโอ

จากนั้นตัวอย่างที่ละลายแล้วจะถูกวางลงในตัวทำละลายภายใต้สภาพแสงเดียวกัน สัญญาณที่วัดโดยอิเล็กโทรโฟโตมิเตอร์แสดงเป็น I ซึ่งทำให้สามารถคำนวณการส่งผ่าน T ได้ตามสูตรต่อไปนี้:

T = I / I หรือ

มันเป็นปริมาณที่ไร้มิติ การดูดซับ A จึงแสดงเป็น:

A = - บันทึก (T) = - บันทึก (I / I o)

การดูดซับและการดูดซับของกราม

โมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นสารเคมีสามารถดูดซับแสงได้และสิ่งหนึ่งที่วัดได้คือการดูดซับอย่างแม่นยำ มันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนและอิเล็กตรอนระดับโมเลกุล

ดังนั้นจึงเป็นขนาดที่จะขึ้นอยู่กับความหนาแน่นหรือความเข้มข้นของโมเลกุลที่ประกอบเป็นตัวอย่างและบนเส้นทางแสงหรือระยะทางที่แสงเดินทางด้วย

ข้อมูลจากการทดลองระบุว่าการดูดซับ A เป็นสัดส่วนเชิงเส้นตรงกับความเข้มข้น C และระยะทาง d เดินทางโดยแสง ดังนั้นในการคำนวณโดยใช้พารามิเตอร์เหล่านี้สามารถกำหนดสูตรต่อไปนี้:

A = ε⋅C⋅d

ในสูตรข้างต้นεคือค่าคงที่ของสัดส่วนที่เรียกว่าการดูดซับโมลาร์

ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ขึ้นอยู่กับชนิดของสารและความยาวคลื่นที่วัดการดูดซับ การดูดซับโมลาร์ยังไวต่ออุณหภูมิตัวอย่างและ pH ของตัวอย่าง

กฎหมายเบียร์ - แลมเบิร์ต

ความสัมพันธ์ระหว่างการดูดซับการดูดซับความเข้มข้นและระยะห่างของความหนาของเส้นทางที่แสงติดตามภายในตัวอย่างนี้เรียกว่ากฎเบียร์ - แลมเบิร์ต

รูปที่ 2 กฎของ Beer-Lambert ที่มา: F.Sapata,

นี่คือตัวอย่างบางส่วนของวิธีการใช้งาน

ตัวอย่าง

ตัวอย่าง 1

ในระหว่างการทดลองตัวอย่างจะส่องสว่างด้วยแสงสีแดงจากเลเซอร์ฮีเลียม - นีออนซึ่งมีความยาวคลื่น 633 นาโนเมตร อิเล็กโทรโฟโตมิเตอร์วัด 30 mV เมื่อแสงเลเซอร์กระทบโดยตรงและ 10 mV เมื่อผ่านตัวอย่าง

ในกรณีนี้การส่งผ่านคือ:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓

และการดูดซับคือ:

A = - บันทึก (⅓) = บันทึก (3) = 0.48

ตัวอย่าง 2

ถ้าสารชนิดเดียวกันถูกวางไว้ในภาชนะที่มีความหนาครึ่งหนึ่งของความหนาที่ใช้ในตัวอย่างที่ 1 ให้บอกว่าอิเล็กโทรโฟโตมิเตอร์จะทำเครื่องหมายเมื่อแสงจากเลเซอร์ฮีเลียม - นีออนผ่านตัวอย่าง

ต้องพิจารณาว่าหากความหนาลดลงครึ่งหนึ่งการดูดซับที่เป็นสัดส่วนกับความหนาของแสงจะลดลงครึ่งหนึ่งนั่นคือ A = 0.28 การส่งผ่าน T จะได้รับจากความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

T = 10-A = 10 ^ (- 0.28) = 0.53

อิเล็กโทรโฟโตมิเตอร์จะอ่าน 0.53 * 30 mV = 15.74 mV

แบบฝึกหัดที่แก้ไข

แบบฝึกหัด 1

เราต้องการตรวจสอบความสามารถในการดูดซับโมลาร์ของสารประกอบที่เป็นกรรมสิทธิ์บางอย่างที่อยู่ในสารละลาย ในการทำเช่นนี้สารละลายจะสว่างขึ้นด้วยแสงจากหลอดโซเดียม 589 นาโนเมตร ตัวอย่างจะถูกวางไว้ในที่ใส่ตัวอย่างหนา 1.50 ซม.

จุดเริ่มต้นคือสารละลายที่มีความเข้มข้น 4.00 × 10 ^ -4 โมลต่อลิตรและวัดการส่งผ่านได้ผลลัพธ์เป็น 0.06 ใช้ข้อมูลเหล่านี้กำหนดความสามารถในการดูดซับโมลาร์ของตัวอย่าง

สารละลาย

ขั้นแรกกำหนดค่าการดูดซับซึ่งกำหนดให้เป็นลอการิทึมน้อยที่สุดถึงฐานสิบของการส่งผ่าน:

A = - บันทึก (T)

A = - บันทึก (0.06) = 1.22

จากนั้นจึงใช้กฎหมายแลมเบิร์ต - เบียร์ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการดูดซับการดูดซับโมลาร์ความเข้มข้นและความยาวของแสง:

A = ε⋅C⋅d

การแก้ปัญหาการดูดซับโมลาร์จะได้รับความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ε = A / (C⋅d)

แทนค่าที่เรามี:

ε = 1.22 / (4.00 × 10 ^ -4 M⋅1.5ซม.) = 2030 (M⋅cm) ^ - 1

ผลลัพธ์ข้างต้นถูกปัดเศษเป็นเลขนัยสำคัญสามหลัก

แบบฝึกหัด 2

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำและตรวจสอบข้อผิดพลาดของการวัดความสามารถในการดูดซับโมลาร์ของตัวอย่างในแบบฝึกหัดที่ 1 ตัวอย่างจะถูกเจือจางอย่างต่อเนื่องถึงครึ่งหนึ่งของความเข้มข้นและจะวัดการส่งผ่านในแต่ละกรณี

เริ่มจาก Co = 4 × 10 ^ -4 M พร้อมการส่งผ่าน T = 0.06 ลำดับข้อมูลต่อไปนี้จะได้รับสำหรับการส่งผ่านและการดูดซับที่คำนวณจากการส่งผ่าน:

ร่วม / 1–> 0.06–> 1.22

ร่วม / 2–> 0.25–> 0.60

ร่วม / 4–> 0.50–> 0.30

ร่วม / 8–> 0.71–> 0.15

ร่วม / 16–> 0.83–> 0.08

ร่วม / 32–> 0.93–> 0.03

ร่วม / 64–> 0.95–> 0.02

ร่วม / 128–> 0.98–> 0.01

ร่วม / 256–> 0.99–> 0.00

ด้วยข้อมูลเหล่านี้ดำเนินการ:

ก) กราฟของการดูดซับเป็นฟังก์ชันของความเข้มข้น

b) ความพอดีเชิงเส้นของข้อมูลและหาความชัน

c) จากความชันที่ได้รับคำนวณการดูดซับโมลาร์

สารละลาย

รูปที่ 3 การดูดซับเทียบกับความเข้มข้น ที่มา: F. Zapata

ความชันที่ได้คือผลคูณของการดูดซับโมลาร์และระยะทางแสงดังนั้นการหารความชันด้วยความยาว 1.5 ซม. เราจะได้การดูดซับโมลาร์

ε = 3049 / 1.50 = 2033 (Mcm) ^ - 1

แบบฝึกหัด 3

ด้วยข้อมูลจากการออกกำลังกาย 2:

ก) คำนวณการดูดซับสำหรับข้อมูลแต่ละชิ้น

b) กำหนดค่าเฉลี่ยสำหรับการดูดซับโมลาร์ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานและข้อผิดพลาดทางสถิติที่เกี่ยวข้องกับค่าเฉลี่ย

สารละลาย

การดูดซับโมลาร์คำนวณสำหรับแต่ละความเข้มข้นที่ทดสอบ โปรดจำไว้ว่าสภาพแสงและระยะห่างคงที่

ผลลัพธ์ของการดูดซับโมลาร์คือ:

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

จากผลลัพธ์เหล่านี้เราสามารถหาค่าเฉลี่ย:

<ε> = 1998 (ม * ซม.) ^ - 1

ด้วยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน: 184 (M * cm) ^ - 1

ข้อผิดพลาดค่าเฉลี่ยคือค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานหารด้วยรากที่สองของจำนวนข้อมูลนั่นคือ:

Δ <ε> = 184/9 ^ 0.5 = 60 (ม. * ซม.) ^ - 1

สุดท้ายสรุปได้ว่าสารที่จดสิทธิบัตรมีการดูดซับโมลาร์ที่ความถี่ 589 นาโนเมตรที่ผลิตโดยหลอดโซเดียมของ:

<ε> = (2000 ± 60) (ม * ซม.) ^ - 1

อ้างอิง

1. Atkins, P. 1999. เคมีเชิงฟิสิกส์. รุ่น Omega 460-462
2. มัคคุเทศก์, คู่มือท่องเที่ยว. การส่งผ่านและการดูดซับ สืบค้นจาก: quimica.laguia2000.com
3. พิษวิทยาสิ่งแวดล้อม. การส่งผ่านการดูดซับและกฎของแลมเบิร์ต กู้คืนจาก: repositorio.innovacionumh.es
4. การผจญภัยทางกายภาพ การดูดซับและการส่งผ่าน สืบค้นจาก: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
6. พิษวิทยาสิ่งแวดล้อม. การส่งผ่านการดูดซับและกฎของแลมเบิร์ต กู้คืนจาก: repositorio.innovacionumh.es
7. วิกิพีเดีย การดูดกลืนแสง สืบค้นจาก: wikipedia.com
8. วิกิพีเดีย spectrophotometry สืบค้นจาก: wikipedia.com