การดูดซับกราม: วิธีคำนวณและแก้ไขแบบฝึกหัด - เคมี - 2026

การดูดซับโมลาร์เป็นคุณสมบัติทางเคมีที่บ่งบอกว่าแสงสามารถดูดซับสิ่งมีชีวิตในสารละลายได้มากเพียงใด แนวคิดนี้มีความสำคัญมากในการวิเคราะห์สเปกโตรสโกปีของการดูดกลืนรังสีโฟตอนด้วยพลังงานในอัลตราไวโอเลตและช่วงที่มองเห็นได้ (Uv-vis)

เนื่องจากแสงประกอบด้วยโฟตอนที่มีพลังงานของตัวเอง (หรือความยาวคลื่น) ขึ้นอยู่กับชนิดหรือส่วนผสมที่วิเคราะห์โฟตอนหนึ่งจึงสามารถดูดซึมได้ในระดับที่มากกว่าอีก นั่นคือแสงจะถูกดูดซับที่ความยาวคลื่นบางลักษณะของสาร

ที่มา: Dr. Console จาก Wikimedia Commons

ดังนั้นค่าของการดูดซับโมลาร์จึงแปรผันตรงกับระดับการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นที่กำหนด หากสายพันธุ์ดูดซับแสงสีแดงเพียงเล็กน้อยค่าการดูดซับจะต่ำ ในขณะที่หากมีการดูดซับแสงสีแดงอย่างชัดเจนการดูดซับจะมีค่าสูง

สายพันธุ์ที่ดูดซับแสงสีแดงจะสะท้อนสีเขียว ถ้าสีเขียวเข้มและเข้มมากแสดงว่ามีการดูดซับแสงสีแดงอย่างรุนแรง

อย่างไรก็ตามเฉดสีเขียวบางส่วนอาจเกิดจากการสะท้อนของช่วงสีเหลืองและสีฟ้าที่แตกต่างกันซึ่งผสมกันและรับรู้ว่าเป็นสีเขียวขุ่นมรกตแก้ว ฯลฯ

การดูดซับโมลาร์คืออะไร?

ความสามารถในการดูดซับกรามเป็นที่รู้จักกันโดยการกำหนดดังต่อไปนี้: การสูญพันธุ์เฉพาะค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนโมลาร์การดูดซึมเฉพาะหรือสัมประสิทธิ์ Bunsen มันยังได้รับการตั้งชื่อในรูปแบบอื่นด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่มาของความสับสน

แต่การดูดซับฟันกรามคืออะไร? เป็นค่าคงที่ที่กำหนดไว้ในนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎหมายแลมเบอร์ - เบียร์และบ่งบอกว่าชนิดเคมีหรือสารผสมดูดซับแสงได้มากเพียงใด สมการดังกล่าวคือ:

A = εbc

โดยที่ A คือการดูดซับของสารละลายที่ความยาวคลื่นที่เลือกλ; b คือความยาวของเซลล์ที่มีตัวอย่างที่จะวิเคราะห์ดังนั้นจึงเป็นระยะทางที่แสงข้ามภายในสารละลาย c คือความเข้มข้นของชนิดดูดซับ และεความสามารถในการดูดซับของฟันกราม

กำหนดλแสดงเป็นนาโนเมตรค่าของεจะคงที่ แต่เมื่อเปลี่ยนค่าของλนั่นคือเมื่อวัดการดูดซับด้วยแสงของพลังงานอื่นการเปลี่ยนแปลงεถึงค่าต่ำสุดหรือสูงสุด

หากค่าสูงสุดของε _{สูงสุด}เป็นที่รู้จักกัน, λ _{สูงสุด}จะถูกกำหนดในเวลาเดียวกัน; นั่นคือแสงที่สิ่งมีชีวิตดูดซับได้มากที่สุด:

ที่มา: Gabriel Bolívar

หน่วย

หน่วยของεคืออะไร? ในการค้นหาสิ่งเหล่านี้ต้องทราบว่าการดูดซับเป็นค่าที่ไร้มิติ ดังนั้นการคูณของหน่วย b และ c จะต้องถูกยกเลิก

ความเข้มข้นของสิ่งมีชีวิตที่ดูดซับสามารถแสดงเป็น g / L หรือ mol / L และ b มักแสดงเป็น cm หรือ m (เนื่องจากเป็นความยาวของเซลล์ที่ลำแสงส่องผ่าน) Molarity เท่ากับ mol / L ดังนั้น c จึงแสดงเป็น M ด้วย

ดังนั้นการคูณหน่วยของ b และ c เราจะได้: M ∙ซม. ต้องมีหน่วยอะไรบ้างที่จะทำให้ค่าของ A ไม่มีมิติ? ค่าที่คูณ M ∙ cm ให้ค่าเป็น 1 (M ∙ cm x U = 1) การแก้ยูเราก็รับ M ^-1 ∙ซม. ^-1ซึ่งยังสามารถเขียนเป็น: L ∙ mol ^-1 ∙ซม. -1

ในความเป็นจริงการใช้หน่วย M ^-1 ∙ cm ^-1หรือ L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^{-1 จะ}เร่งความเร็วในการคำนวณเพื่อหาค่าความสามารถในการดูดซับโมลาร์ อย่างไรก็ตามมักแสดงเป็นหน่วย m ² / mol หรือ cm ² / mol

เมื่อแสดงในหน่วยเหล่านี้ต้องใช้ปัจจัยการแปลงบางอย่างเพื่อแก้ไขหน่วยของ b และ c

วิธีการคำนวณ?

การกวาดล้างโดยตรง

การดูดซับกรามสามารถคำนวณได้โดยตรงโดยการแก้ในสมการด้านบน:

ε = A / bc

ถ้าทราบความเข้มข้นของสิ่งมีชีวิตชนิดดูดซับความยาวเซลล์และค่าการดูดซับที่ได้รับที่ความยาวคลื่นεสามารถคำนวณได้ อย่างไรก็ตามวิธีการคำนวณนี้จะส่งคืนค่าที่ไม่ถูกต้องและไม่น่าเชื่อถือ

วิธีการสร้างกราฟ

หากคุณดูสมการกฎหมายแลมเบิร์ต - เบียร์อย่างละเอียดคุณจะสังเกตได้ว่ามันดูเหมือนสมการของเส้นตรง (Y = aX + b) ซึ่งหมายความว่าถ้าค่าของ A ถูกพล็อตบนแกน Y และค่าของ c บนแกน X จะต้องได้เส้นตรงที่ผ่านจุดกำเนิด (0,0) ดังนั้น A จะกลายเป็น Y, X จะเป็น c และมันจะเท่ากับεb

ดังนั้นเมื่อสร้างเส้นกราฟแล้วก็เพียงพอที่จะใช้จุดสองจุดใดก็ได้เพื่อกำหนดความชันนั่นคือก. เมื่อเสร็จแล้วและทราบความยาวของเซลล์ b ก็จะแก้ค่าของεได้ง่าย

ซึ่งแตกต่างจากการกวาดล้างโดยตรงการวางแผน A vs c ช่วยให้การวัดค่าการดูดซับเป็นค่าเฉลี่ยและลดข้อผิดพลาดในการทดลอง และเส้นที่ไม่มีที่สิ้นสุดสามารถผ่านจุดเดียวได้ดังนั้นการกวาดล้างโดยตรงจึงใช้ไม่ได้จริง

ในทำนองเดียวกันข้อผิดพลาดจากการทดลองอาจทำให้เส้นไม่ผ่านสองสามจุดขึ้นไปดังนั้นในความเป็นจริงเส้นที่ได้รับหลังจากใช้วิธีกำลังสองน้อยที่สุดจะถูกใช้ (ฟังก์ชันที่รวมอยู่ในเครื่องคำนวณแล้ว) ทั้งหมดนี้ถือว่ามีความเป็นเชิงเส้นสูงดังนั้นจึงเป็นไปตามกฎหมายแลมเบอร์ - เบียร์

แบบฝึกหัดที่แก้ไข

แบบฝึกหัด 1

เป็นที่ทราบกันดีว่าสารละลายของสารประกอบอินทรีย์ที่มีความเข้มข้น 0.008739 M มีค่าการดูดซับ 0.6346 วัดที่λ = 500 นาโนเมตรและมีความยาวเซลล์ 0.5 ซม. คำนวณการดูดซับโมลาร์ของคอมเพล็กซ์ที่ความยาวคลื่นนั้น

จากข้อมูลเหล่านี้εสามารถแก้ไขได้โดยตรง:

ε = 0.6346 / (0.5 ซม.) (0.008739M)

145.23 ม. ^-1 ∙ซม. ^-1

แบบฝึกหัด 2

การดูดซับต่อไปนี้วัดที่ความเข้มข้นต่างกันของโลหะเชิงซ้อนที่ความยาวคลื่น 460 นาโนเมตรและเซลล์ยาว 1 ซม.:

ตอบ: 0.03010 0.1033 0.1584 0.3961 0.8093

c: 1.8 ∙ 10 ^-5 6 ∙ 10 ^-5 9.2 ∙ 10 ^-5 2.3 ∙ 10 ^-4 5.6 ∙ 10 ^-4

คำนวณการดูดซับโมลาร์ของคอมเพล็กซ์

มีทั้งหมดห้าจุด ในการคำนวณεจำเป็นต้องสร้างกราฟโดยวางค่าของ A บนแกน Y และความเข้มข้น c บนแกน X เมื่อเสร็จแล้วเส้นกำลังสองที่น้อยที่สุดจะถูกกำหนดและด้วยสมการของมันเราสามารถกำหนดεได้

ในกรณีนี้หลังจากที่พล็อตจุดและวาดเส้นที่มีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจอา²ของ 0.9905 ลาดเท่ากับ 7 ∙ 10 ^-4 ; นั่นคือεb = 7 ∙ 10 -4 ดังนั้นด้วย b = 1 ซม, εจะ 1,428.57 M ^-1 .cm ^-1 ( 1/7 ∙ 10 ^-4 )

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนโมลาร์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. วิทยาศาสตร์หลง (2018) การดูดซึมของกราม สืบค้นจาก: sciencestruck.com
3. การวิเคราะห์สี: (กฎของเบียร์หรือการวิเคราะห์สเปกโตรโฟโตเมตริก) ดึงมาจาก: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd) การทดลองที่ 2 - สีของสารละลายการดูดซับและกฎของเบียร์ กู้คืนจาก: umich.edu
5. Day, R. , & Underwood, A. เคมีวิเคราะห์เชิงปริมาณ (ฉบับที่ 5) PEARSON Prentice Hall, p-472
6. Gonzáles M. (17 พฤศจิกายน 2553). การดูดกลืนแสง สืบค้นจาก: quimica.laguia2000.com