Absortividade molar: como calcular e resolver exercícios

A absortividade molar é uma propriedade química que indica a quantidade de luz pode absorver uma espécie em solução. Este conceito é muito importante na análise espectroscópica da absorção de radiação de fótons com energias na faixa ultravioleta e visível (Uv-vis).

Como a luz é composta de fótons com suas próprias energias (ou comprimentos de onda), dependendo da espécie ou mistura analisada, um fóton pode ser absorvido em maior grau que o outro; isto é, a luz é absorvida em certos comprimentos de onda característicos da substância.

Absortividade molar: como calcular e resolver exercícios 1

Fonte: Dr. Console [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons

Assim, o valor da absortividade molar é diretamente proporcional ao grau de absorção da luz em um determinado comprimento de onda. Se a espécie absorver pouca luz vermelha, seu valor de absorção será baixo; enquanto que se houver uma absorção pronunciada da luz vermelha, o absorvente terá um valor alto.

Uma espécie que absorve a luz vermelha refletirá uma cor verde. Se a cor verde é muito intensa e escura, significa que há uma forte absorção da luz vermelha.

No entanto, alguns tons de verde podem ser causados ​​por reflexos de diferentes faixas de amarelos e azuis, que são misturados e percebidos como turquesa, esmeralda, vidro, etc.

O que é a absorção molar?

A absorção molar também é conhecida com as seguintes designações: extinção específica, coeficiente de atenuação molar, absorção específica ou coeficiente de Bunsen; Foi nomeado até de outras maneiras, por isso tem sido motivo de confusão.

Mas o que exatamente é a absorção molar? É uma constante que é definida na expressão matemática da lei de Lamber-Beer e indica simplesmente quanto a espécie química ou a mistura absorve a luz. Essa equação é:

A = εbc

Onde A é a absorvância da solução em um comprimento de onda selecionado λ; b é o comprimento da célula onde está a amostra a ser analisada e, portanto, é a distância que a luz viaja dentro da solução; c é a concentração das espécies absorventes; e ε, absorção molar.

Dado λ, expresso em nanômetros, o valor de ε permanece constante; mas ao alterar os valores de λ, isto é, ao medir as absorvâncias com luzes de outras energias, ε muda, atingindo um valor mínimo ou máximo .

Se seu valor máximo é conhecido, ε max , λ max é determinado ao mesmo tempo ; isto é, a luz que mais absorve a espécie:

Absortividade molar: como calcular e resolver exercícios 2

Fonte: Gabriel Bolívar

Unidades

Quais são as unidades de ε? Para encontrá-los, deve-se saber que absorvâncias são valores sem dimensões; e, portanto, a multiplicação das unidades de bec deve ser cancelada.

A concentração das espécies absorventes pode ser expressa em g / L ou mol / L, eb é geralmente expressa em cm om (porque é o comprimento da célula que atravessa o feixe de luz). A molaridade é igual a mol / L, então c também é expresso como M.

Assim, a multiplicação das unidades de bec é obtida: M ∙ cm. Quais unidades devem então ter ε para tornar o valor de A sem dimensão? Aqueles que ao multiplicar M ∙ cm dão um valor de 1 (M ∙ cm x U = 1). Ao limpar U, obtém-se simplesmente M -1 ∙ cm -1 , que também pode ser escrito como: L ∙ mol -1 ∙ cm -1 .

De fato, o uso das unidades M -1 ∙ cm -1 ou L ∙ mol -1 ∙ cm -1 acelera os cálculos para determinar a absortividade molar. No entanto, também é geralmente expresso com unidades de m 2 / mol ou cm 2 / mol.

Quando expressos com essas unidades, alguns fatores de conversão devem ser usados ​​para modificar as unidades de bec.

Como calcular?

Liberação direta

A absortividade do molar pode ser calculada diretamente limpando-a na equação anterior:

ε = A / bc

Se a concentração da espécie absorvente é conhecida, o comprimento da célula e qual é a absorvância obtida no comprimento de onda, ε podem ser calculados. No entanto, essa maneira de calcular gera um valor impreciso e não confiável.

Método de representação gráfica

Se a equação da lei de Lambert-Beer for cuidadosamente observada, observe-se que ela se assemelha à equação de uma reta (Y = aX + b). Isso significa que, se os valores de A são plotados no eixo Y, e os de c no eixo X, uma linha reta deve ser obtida que passa pela origem (0,0). Assim, A seria Y, X seria c, seria equivalente a εb.

Portanto, plotada a linha, basta levar dois pontos para determinar a inclinação, ou seja, a. Feito isso, e conhecido o comprimento da célula, b, é fácil limpar o valor de ε.

Diferentemente da folga direta, o gráfico A vs c permite calcular as médias das absorbâncias e diminuir o erro experimental; e também, para um único ponto, você pode passar linhas retas infinitas; portanto, a limpeza direta não é prática.

Além disso, erros experimentais podem fazer com que uma linha não passe por dois, três ou mais pontos; portanto, a linha obtida após a aplicação do método dos mínimos quadrados é realmente usada (função que já está incorporada nas calculadoras). Tudo isso assumindo uma alta linearidade e, portanto, uma conformidade com a lei Lamber-Beer.

Exercícios resolvidos

Exercício 1

Sabe-se que uma solução de um composto orgânico com uma concentração de 0,008739 M exibiu uma absorvância de 0,6346, medida a X = 500 nm e com uma célula de 0,5 cm de comprimento. Calcule a capacidade de absorção molar do complexo nesse comprimento de onda.

A partir desses dados, pode ser limpo diretamente ε:

ε = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739M)

145,23 M -1 ∙ cm -1

Exercício 2

As absorvâncias a seguir são medidas em diferentes concentrações de um complexo metálico no comprimento de onda de 460 nm e com uma célula de 1 cm de comprimento:

A: 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

Calcular a capacidade de absorção molar do complexo.

Há um total de cinco pontos. Para calcular ε, é necessário representá-los graficamente, colocando os valores de A no eixo Y e as concentrações c no eixo X. Uma vez feito isso, a linha dos mínimos quadrados é determinada e, com sua equação, você pode determinar ε.

Nesse caso, plotou os pontos e desenhou a linha com um coeficiente de determinação R 2 de 0,9905, a inclinação é igual a 7 × 10 -4 ; isto é, εb = 7 ∙ 10 -4 . Portanto, com b = 1cm, ε será 1428,57 M -1 .cm -1 ( 1/7 ∙ 10 -4 ).

Referências

  1. Wikipedia (2018). Coeficiente de atenuação molar. Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. Science Struck (2018). Absorptividade molar. Recuperado de: sciencestruck.com
  3. Análise Colorimétrica: (Lei de Beer ou Análise Espectrofotométrica). Recuperado de: chem.ucla.edu
  4. Kerner N. (sf). Experiência II – Cor da solução, absorvância e lei da cerveja. Recuperado de: umich.edu
  5. Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall, p-472.
  6. Gonzales M. (17 de novembro de 2010). Absorção Recuperado de: chemistry.laguia2000.com

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies