Absorbans, kimyada bir maddenin belirli bir dalga boyu aralığındaki ışığı emme kabiliyetini ölçmek için kullanılan bir niceliktir. Maddenin konsantrasyonu, ışığın yol uzunluğu ve gelen ışığın yoğunluğu ile ilişkilidir.
Bu bağlamda, absorbans, maddelerin ışık absorpsiyonu yoluyla nicel analizine olanak tanıyan bir teknik olan spektrofotometride sıklıkla kullanılır. Absorbans, A = log(Io/I) formülüyle hesaplanır; burada Io, gelen ışığın yoğunluğu ve I, maddeden geçen ışığın yoğunluğudur.
Absorbansın uygulama alanlarına örnek olarak çözeltilerdeki madde konsantrasyonlarının belirlenmesi, organik ve inorganik bileşiklerin tanımlanması ve kimyasal reaksiyonların kinetiğinin incelenmesi verilebilir.
Daha iyi anlamak için, absorbans hesaplamasını içeren çözümlü alıştırmalar yapmak önemlidir. Bu alıştırmalar sayesinde, spektrofotometrik verileri yorumlama ve doğru kantitatif analizler yapma becerileri geliştirilebilir.
Absorbansı etkili bir şekilde hesaplamak için adım adım kılavuz.
Absorbans, belirli bir dalga boyu aralığında bir madde tarafından emilen ışık miktarının bir ölçüsüdür. Absorbansı verimli bir şekilde hesaplamak için şu adımları izleyin:
Aşama 1: Numunenin geçirgenliğini bir spektrofotometre kullanarak ölçün. Geçirgenlik, numuneden geçen ışık kesridir ve 0 ile 1 arasında bir ölçekte ölçülebilir.
Aşama 2: Absorbansı aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayın:
Onde A emilim ve T bir önceki adımda ölçülen geçirgenliktir.
Aşama 3: Elde edilen absorbans değerini kaydedin. Absorbans değeri ne kadar yüksekse, madde tarafından emilen ışık miktarı da o kadar fazladır.
Artık absorbansı nasıl etkili bir şekilde hesaplayacağınızı öğrendiğinize göre, bilginizi pekiştirmek için bazı örneklere ve çözümlü alıştırmalara bakalım.
Absorbans anlamı ve tanımı: Spektrofotometride temel kavram.
Emilim: nedir, örnekler ve çözülmüş alıştırmalar
A emilim Spektrofotometride, belirli bir dalga boyu aralığında bir madde tarafından emilen ışık miktarını ölçmek için kullanılan bir niceliktir. Absorbans birimleri (AU) cinsinden ifade edilir ve çözeltideki maddenin konsantrasyonuyla doğrudan ilişkilidir.
Bir maddenin absorbansı ne kadar yüksekse, emdiği ışık miktarı da o kadar fazla olur. Bu, ışığın maddede bulunan elektronlarla etkileşimi sonucu oluşur ve bu etkileşim, maddenin belirli dalga boyu aralıklarını emmesine, bazılarını ise iletmesine neden olur.
Absorbans aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
A = -log(T)
Onde A emilimdir ve T geçirgenlik, maddeye gelen ışığın emilmeden geçmeyi başaran kısmıdır.
Örneğin, bir maddenin çözeltisinin geçirgenliği 0,7 olsun. Bu durumda absorbans şu şekilde olacaktır:
A = -log(0,7) = 0,154
Dolayısıyla bu çözeltinin absorbansı 0,154 AU olacaktır.
Absorbans, spektrofotometride temel bir kavramdır ve laboratuvarlarda çözeltideki madde konsantrasyonunu belirlemek için yaygın olarak kullanılır. Kimyasal bileşiklerin nicel ve nitel analizinde önemli bir araçtır.
Kavramı pekiştirmek için aşağıdaki çözülmüş alıştırmaya bakın:
Geçirgenliği 0,4 olan bir çözeltinin absorbansını hesaplayınız.
Çözüm:
A = -log(0,4) = 0,397
Dolayısıyla bu çözeltinin absorbansı 0,397 AU olacaktır.
Spektrofotometrik analizde absorbans değerinin anlamı ve tanımı.
Spektrofotometrik analizde absorbans değerinin anlamı ve tanımı.
Absorbans, spektrofotometrik analizde bir madde tarafından emilen ışık miktarının bir ölçüsüdür. Bu değer, bir çözeltideki maddenin konsantrasyonunu belirlemek için çok önemlidir, çünkü maddenin konsantrasyonu ve ışığın çözeltideki optik yolu ile doğrudan ilişkilidir.
Spektrofotometrik analizde absorbans, aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: A = log (I0/I), burada A absorbans, I0 gelen ışığın şiddeti ve I çözeltiden geçtikten sonra ortaya çıkan ışığın şiddetidir.
Absorbans değeri ne kadar yüksekse, madde tarafından emilen ışık miktarı da o kadar fazla olur; bu da çözeltideki maddenin konsantrasyonunun yüksek olduğunu gösterir. Tersine, düşük absorbans, maddenin konsantrasyonunun düşük olduğunu gösterir.
Örneğin, bir çözeltideki belirli bir boyanın konsantrasyonunu analiz ettiğimizi varsayalım. Ölçülen absorbans yüksekse, boyanın çözeltideki konsantrasyonu da yüksek demektir. Absorbans düşükse, boyanın konsantrasyonu da düşüktür.
Absorbansın nasıl hesaplanıp yorumlanacağını daha iyi anlamak için basit bir alıştırma çözelim. Gelen ışık yoğunluğunun 100, çıkan ışık yoğunluğunun ise 20 olduğunu varsayalım. Absorbans değeri nedir?
Formüle koyduğumuzda A = log (100/20) = log (5) = 0.7 elde ederiz. Dolayısıyla bu durumda absorbans değeri 0.7'dir.
%45'lik bir yüzde için absorbans değeri nedir?
Absorbans, belirli bir dalga boyu aralığında bir madde tarafından emilen ışık miktarının bir ölçüsüdür. Absorbans doğrudan maddenin konsantrasyonuyla ilişkili olduğundan, analitik kimyada genellikle bir çözeltinin konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır.
Absorbansı hesaplamak için şu formülü kullanabilirsiniz:
A = log(I0/I)
Onde A emilimdir, I0 olay ışığının yoğunluğu ve I Maddenin ilettiği ışığın şiddetidir.
Eğer geçirgenlik yüzdesi %45 ise absorbansı şu şekilde hesaplayabiliriz:
A = log(100/45) = log(2.22) ≈ 0.35
Dolayısıyla %45'lik bir oran için absorbans değeri yaklaşık olarak 0.35 olacaktır.
Absorbans, kimya, biyokimya ve moleküler biyoloji gibi birçok bilim alanında faydalı bir araçtır. Bilinmeyen bir maddenin konsantrasyonunu belirlemek, kimyasal reaksiyonları izlemek ve hatta bir numunedeki belirli bileşikleri tanımlamak için kullanılabilir.
Absorbans: Nedir, örnekler ve çözülmüş alıştırmalar
A emilim Tek renkli ışıkla aydınlatılan yarı saydam bir çözelti örneğindeki ortaya çıkan ışık yoğunluğu ile gelen ışık yoğunluğu arasındaki bölümün negatif işaretli logaritmasıdır. Bu oran geçirgenlik .
Işığın bir numuneden geçirilmesinin fiziksel sürecine ne ad verilir? ışık geçirgenliği ve absorbans bunun bir ölçüsüdür. Bu nedenle absorbans, geçirgenliğin en küçük logaritmasıdır ve genellikle su, alkol veya başka bir çözücüde çözünen bir numunenin konsantrasyonunu belirlemede önemli bir gerçektir.
Absorbansı ölçmek için, gereklidir adı verilen bir cihaz elektrofotometre yüzeyine düşen ışığın şiddetine orantılı bir akım ölçülür.
Geçirgenlik hesaplanırken, genellikle önce yalnızca çözücüye karşılık gelen yoğunluk sinyali ölçülür ve bu sonuç şu şekilde kaydedilir: Io .
Çözünen numune daha sonra aynı ışık koşulları altında çözücüye yerleştirilir. Elektrofotometre ile ölçülen sinyal şu şekilde gösterilir: I geçirgenliğin hesaplanmasına olanak tanır T'si aşağıdaki formüle göre:
T = ben / ben ou
Boyutları olmayan bir niceliktir. emilim Bir aşağıdaki şekilde ifade edilir:
A = – log (T) = – log (I / I ou )
Absorbans ve molar absorptivite
Bir kimyasalı oluşturan moleküller ışığı emebilir ve bunun bir ölçüsü de tam olarak absorbanstır. Absorbans, fotonlar ve moleküler elektronlar arasındaki etkileşimin bir sonucudur.
Dolayısıyla, numuneyi oluşturan moleküllerin yoğunluğuna veya konsantrasyonuna ve ayrıca ışığın optik yoluna veya kat ettiği mesafeye bağlı olacak bir büyüklüktür.
Deneysel veriler, absorbansın A konsantrasyonla doğrusal orantılıdır C ve uzaktan d Işık tarafından taşınır. Dolayısıyla, bu parametrelere dayanarak hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılabilir:
A = ε⋅C⋅d
Yukarıdaki formülde, ε orantılılık sabiti olarak bilinir molar absorptivite .
Molar absorptivite, maddenin türüne ve absorbansın ölçüldüğü dalga boyuna bağlıdır. molar absorptivite Ayrıca numune sıcaklığına ve pH'ına karşı da duyarlıdır.
Beer-Lambert Yasası
Absorbans, emilim, konsantrasyon ve ışığın numunede izlediği yolun kalınlık mesafesi arasındaki bu ilişkiye Beer-Lambert yasası denir.
Aşağıda nasıl kullanılacağına dair bazı örnekler verilmiştir.
Örnekler
Örnek 1
Bir deney sırasında, bir numune, dalga boyu 633 nm olan bir helyum-neon lazerinden gelen kırmızı ışıkla aydınlatılır. Bir elektrofotometre, lazer ışığı doğrudan yansıtıldığında 30 mV, numuneden geçtiğinde ise 10 mV ölçer.
Bu durumda geçirgenlik:
T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.
Ve emilim şu şekildedir:
A = – log (⅓) = log (3) = 0,48
Örnek 2
Aynı madde, örnek 1'dekinin yarısı kalınlığındaki bir kaba konulursa, helyum-neon lazer ışığı numuneden geçtiğinde elektrofotometrenin ne kadar kalınlık okuyacağını söyleyin.
Kalınlığın yarıya indirilmesi durumunda optik kalınlığa orantılı absorbansın yarıya, yani A = 0,28'e düşeceği dikkate alınmalıdır. Geçirgenlik T aşağıdaki bağıntı ile verilecektir:
T = 10 -A = 10 ^ (- 0,28) = 0,53
Elektrofotometre 0,53 * 30 mV = 15,74 mV değerini okuyacaktır.
Çözülmüş alıştırmalar
Alıştırma 1
Belirli bir özel bileşiğin çözeltideki molar absorpsiyon kapasitesini belirlemek istiyoruz. Bunun için çözelti, 589 nm'lik bir sodyum lambadan gelen ışıkla aydınlatılacak. Numune, 1,50 cm kalınlığındaki bir numune tutucuya yerleştirilecektir.
Litre başına 4,00 × 10^-4 mol konsantrasyonlu bir çözeltiden başlanarak geçirgenlik ölçüldüğünde 0,06 elde edilir. Bu verilerle numunenin molar absorpsiyon kapasitesi belirlenir.
Çözüm
Öncelikle geçirgenliğin en küçük on tabanlı logaritması olarak tanımlanan absorbans belirlenir:
A = – log (T)
A = – log (0,06) = 1,22
Daha sonra absorbans, molar absorptivite, konsantrasyon ve optik uzunluk arasında bir ilişki kuran Lambert-Beer yasası kullanılır:
A = ε⋅C⋅d
Molar absorpsiyonu temizlediğimizde aşağıdaki ilişkiyi elde ederiz:
ε = A / (C⋅d)
Verilen değerleri değiştirerek şunları elde edersiniz:
ε = 1,22 / (4,00 × 10 ^ -4 M⋅1,5 cm) = 2030 (M⋅cm) ^ – 1
Önceki sonuç üç anlamlı rakama yuvarlanmıştır.
Alıştırma 2
1. alıştırmada numunenin molar absorptivite ölçümünün doğruluğunu artırmak ve hatayı belirlemek amacıyla, numune art arda konsantrasyonun yarısına kadar seyreltilir ve her durumda geçirgenlik ölçülür.
Co = 4 × 10^-4 M ve geçirgenlik T = 0,06'dan başlanarak geçirgenlik ve geçirgenlikten hesaplanan 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 şunu çalıştırın:
a) Konsantrasyona bağlı absorbansın grafiği.
b) Verilerin doğrusal uyumunu yapın ve eğimi bulun.
c) Elde edilen eğimden molar absorpsiyon kapasitesini hesaplayınız.
Çözüm
Elde edilen eğim, molar absorpsiyon kapasitesinin optik mesafeye çarpımıdır, eğimi 1,5 cm uzunluğa böldüğümüzde molar absorpsiyon kapasitesini elde ederiz.
ε = 3049 / 1,50 = 2033 (M⋅cm) ^ – 1
Alıştırma 3
2. egzersizden elde edilen verilerle:
a) Her veri için emilim kapasitesini hesaplayın.
b) Molar absorpsiyonun ortalama değerini, standart sapmasını ve ortalamaya bağlı istatistiksel hatayı belirleyin.
Çözüm
Test edilen her konsantrasyon için molar absorpsiyon hesaplanır. Aydınlatma koşullarının ve optik mesafenin sabit kaldığını unutmayın.
Molar absorptivite sonuçları şöyledir:
2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1.872, 1862 1/(M * cm) birimlerinde.
Bu sonuçlardan ortalama değeri elde edebiliriz:
<ε> = 1998 (M * cm) ^ – 1
Standart sapması: 184 (M * cm) ^ – 1
Ortalama hata, standart sapmanın veri sayısının kareköküne bölünmesiyle elde edilir, yani:
Δ <ε> = 184/9 ^ 0,5 = 60 (M*cm) ^ – 1
Sonuç olarak, patentli maddenin, sodyum lambası tarafından üretilen 589 nm frekansta molar absorpsiyon kapasitesinin şu olduğu sonucuna varılmıştır:
<ε> = (2000 ± 60) (M*cm) ^ – 1
Referanslar
- Atkins, P. 1999. Fiziksel Kimya. Omega Baskıları. 460-462.
- Rehber. Geçirgenlik ve Absorbans. Kaynak: chemistry.laguia2000.com
- Çevresel Toksikoloji: Geçirgenlik, absorbans ve Lambert yasası. Kaynak: repositorio.innovacionumh.es
- Fiziksel Macera: Emilim ve Geçirgenlik. Kaynak: rpfisica.blogspot.com
- Spektrofotometri Kaynak: chem.libretexts.org
- Çevresel Toksikoloji: Geçirgenlik, absorbans ve Lambert yasası. Kaynak: repositorio.innovacionumh.es
- Wikipedia Absorbans Kaynak: wikipedia.com
- Wikipedia Spektrofotometrisi Kaynak: wikipedia.com