Molti composti assorbono la luce nella porzione visibile o ultravioletta dello spettro elettromagnetico. Usando la legge di Beer, puoi calcolare la concentrazione di una soluzione in base a quanta luce assorbe.
Uso della legge di Beer
La legge di Beer regola la quantità di radiazione assorbita e indica che l'assorbanza è direttamente proporzionale alla concentrazione. Pertanto, all'aumentare della concentrazione di un composto disciolto in un determinato solvente, l'assorbanza della soluzione dovrebbe aumentare in proporzione. I chimici approfittano di questa relazione per determinare la concentrazione di soluzioni sconosciute. Questo richiede prima dati di assorbanza su una serie di soluzioni di concentrazione nota chiamate soluzioni standard. I dati di assorbanza e concentrazione vengono quindi tracciati in una curva di calibrazione per stabilire la loro relazione matematica. La concentrazione del campione sconosciuto può essere determinata misurandone l'assorbanza.
Calcolo della concentrazione della soluzione
Fase 1. Costruire un grafico di calibrazione dell'assorbanza sull'asse y e la concentrazione sull'asse x per le soluzioni standard. I punti dati dovrebbero cadere lungo una linea ragionevolmente lineare. Due punti dati rappresentano il minimo assoluto e più è meglio.
Passaggio 2. Disegnare una linea retta "ottimale" attraverso i punti dati ed estendere la linea per intersecare l'asse y. Scegli due punti casuali, non punti dati, sulla linea e determina le loro coordinate x e y. Etichettare queste coordinate come (x1, y1) e (x2, y2).
Passaggio 3. Calcolare la pendenza, m, della linea secondo la formula m = (y1 - y2) /(x1 - x2 ). Determina l'intercetta y, abbreviata b, notando il valore y in cui la linea attraversa l'asse y. Ad esempio, per due punti casuali sulla linea a coordinate (0,050, 0,105) e (0,525, 0,315), la pendenza è data da:
m = (0,105 - 0,315) /(0,050 - 0,525) = 0.440.
Se la linea attraversa l'asse y a 0.08, questo valore rappresenta l'intercetta y.
Passaggio 4. Scrivi la formula della linea del grafico di calibrazione nel modulo y = mx + b. Continuando l'esempio del passaggio 3, l'equazione sarebbe y = 0.440x + 0.080. Questo rappresenta l'equazione della curva di calibrazione.
Passaggio 5. Sostituire l'assorbanza della soluzione di concentrazione sconosciuta nell'equazione determinata come y e risolvere per x, dove x rappresenta la concentrazione. Se, ad esempio, una soluzione sconosciuta esibisse un'assorbanza di 0,330, l'equazione produrrebbe:
x = (y - 0,080) /0,440 = (0,330 - 0,080) /0,440 = 0,568 moli per litro.
Teoria vs. Practice
Sebbene la legge di Beer dichiari che l'assorbanza e la concentrazione sono direttamente proporzionali, sperimentalmente ciò vale solo per intervalli di concentrazione ristretti e soluzioni diluite. Pertanto, soluzioni standard che variano in concentrazione, ad esempio da 0,010 a 0,100 moli per litro, mostreranno linearità. Un intervallo di concentrazione da 0,010 a 1,00 moli per litro, tuttavia, probabilmente non lo sarà.
