Как найти молярный коэффициент поглощения - AvtoShod.ru

Загрузить PDF

Молярный коэффициент поглощения, также известный как молярный коэффициент экстинкции, является мерой того, насколько сильно химические частицы (молекулы) того или иного вещества поглощают свет с определенной длиной волны. Каждое вещество характеризуется своим молярным коэффициентом поглощения, который не зависит от концентрации и объема.^[1] Эта характеристика широко используется в химии, и ее не следует путать с коэффициентом экстинкции, который чаще применяется в физике. Стандартной единицей измерения молярного коэффициента поглощения является литр, деленный на моль и на сантиметр (л моль^-1 см^-1).^[2]

1
Ознакомьтесь с законом Бугера-Ламберта-Бера: A = ɛlc. Поглощение света в среде описывается уравнением A = ɛlc, где A — количество света определенной длины волны, который был поглощен образцом, ɛ — молярный коэффициент поглощения, l — расстояние, пройденное светом в растворе, и c — концентрация раствора (количество изучаемых молекул в единице объема).^[3]
- Коэффициент поглощения можно также найти из соотношения между интенсивностями света, прошедшего через эталон и исследуемый образец. В этом случае уравнение имеет следующий вид: A = log₁₀(I_o/I).^[4]
- Интенсивность света определяют с помощью спектрофотометра.
- Поглощающая способность раствора зависит от длины волны проходящего через него света. При определенных значениях длины волны свет поглощается сильнее, чем при других, и эти значения зависят от состава раствора. При расчетах не забудьте указать, для какой длины волны они сделаны.^[5]
2
Преобразуйте закон Бугера-Ламберта-Бера так, чтобы выразить молярный коэффициент поглощения. Поделите обе части уравнения на длину и концентрацию, и в результате вы получите выражение для молярного коэффициента поглощения: ɛ = A/lc. С помощью этой формулы можно вычислить молярный коэффициент поглощения для определенной длины волны.
- Поглощательная способность на фиксированном расстоянии зависит от концентрации раствора и формы используемой емкости. Молярный коэффициент поглощения позволяет исключить эти факторы.^[6]
3
Измерьте необходимые величины с помощью спектрофотометрии. В спектрофотометре свет с определенной длиной волны пропускается через вещество, и на выходе измеряется интенсивность прошедшего света. Часть света поглощается раствором, и интенсивность света уменьшается. Спектрофотометр позволяет определить интенсивность прошедшего света, которая используется для расчета молярного коэффициента поглощения.
- Приготовьте для анализа раствор известной концентрации c. Определите концентрацию в единицах моль/грамм или моль/литр.^[7]
- Для определения l измерьте длину используемой кюветы. Запишите длину в сантиметрах.
- С помощью спектрофотометра измерьте поглощательную способность A для определенной длины волны. Длина волны измеряется в метрах, однако свет имеет настолько малые длины волн, что они выражаются обычно в нанометрах (нм).^[8] Поглощательная способность является безразмерной величиной.
4
Подставьте в уравнение численные значения и найдите молярный коэффициент поглощения. Возьмите численные значения A, c и l и подставьте их в формулу ɛ = A/lc. Умножьте l на c, а затем поделите A на эту величину, чтобы найти молярный коэффициент поглощения.
- Предположим, вы измерили поглощательную способность раствора концентрацией 0,05 моль/литр, используя кювету длиной 1 сантиметр. При этом поглощательная способность составила 1,5 для света с длиной волны 280 нм. Как найти молярный коэффициент поглощения для данного раствора?
  - ɛ₂₈₀ = A/lc = 1,5/(1 x 0,05) = 30 л моль^-1 см^-1
Реклама

1

Измерьте интенсивность прошедшего света для различных концентраций раствора. Приготовьте 3-4 раствора с разными концентрациями. С помощью спектрофотометра измерьте поглощательную способность растворов разной концентрации для данной длины волны. Можно начать с раствора с самой низкой концентрацией. Порядок не важен, главное не перепутать и записать измеренные величины поглощательной способности в соответствии с концентрациями.
2
Нанесите полученные значения на график. Отложите по горизонтальной оси X концентрацию, а по вертикальной Y — поглощательную способность, и нанесите на график результаты измерений в виде точек.^[9]
- Проведите между точками линию. Если измерения были выполнены правильно, точки должны лечь на прямую линию, поскольку, согласно закону Бугера-Ламберта-Бера, поглощательная способность прямо пропорциональна концентрации.^[10]
3
Определите наклон прямой, проходящей через экспериментальные точки. Чтобы найти угловой коэффициент прямой, следует поделить приращение ординаты Y на приращение абсциссы X. Возьмите две точки на прямой, вычтите соответствующие координаты одной точки из координат другой и поделите разность Y на разность X.
- Наклон прямой (угловой коэффициент, или тангенс угла наклона) находится следующим образом: (Y₂ — Y₁)/(X₂ — X₁). При этом точке, расположенной выше по прямой, присвоен индекс 2, а более низкой точке — индекс 1.
- Предположим, при молярной концентрации 0,2 поглощательная способность составила 0,27, а при концентрации 0,3 она равнялась 0,41. Поглощательная способность откладывается по оси Y, а концентрация — по оси X. Используя приведенное выше уравнение, находим угловой коэффициент прямой линии: (Y₂ — Y₁)/(X₂ — X₁) = (0,41-0,27)/(0,3-0,2) = 0,14/0,1 = 1,4.
4
Чтобы найти молярный коэффициент поглощения, поделите угловой коэффициент прямой линии на пройденный светом путь (глубину кюветы). Пройденный светом путь равняется глубине кюветы, которая была использована в спектрофотометре.
- Для нашего примера получаем: если угловой коэффициент равен 1,4, а глубина кюветы составляет 0,5 сантиметра, то молярный коэффициент поглощения 1,4/0,5 = 2,8 л моль^-1 см^-1.
Реклама

Об этой статье

Эту страницу просматривали 56 948 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Основной
характеристикой поглощения любой
системы при данной длине волны является
коэффициент поглощения .
Т.е. для
разных веществ коэффициент поглощения
имеет различную величину. Поскольку
поглощение при различных длинах волн
различно, то 
меняется с изменением длины волны.

Коэффициент
поглощения 
называют молярным коэффициентом
поглощения, если концентрация вещества
выражена 1 моль/л, а толщина слоя – в
сантиметрах. При с
= 1 моль/л, ℓ = 1 см следует, что D
= ,
т.е молярный коэффициент поглощения
показывает сколько электромагнитного
излучения поглотилось исследуемым
раствором с концентрацией 1 моль/л и
толщиной слоя 1 см.

Величина
молярного коэффициента поглощения 
зависит от
длины волны проходящего излучения,
температуры раствора и природы
растворенного вещества и не зависит от
толщины поглощающего слоя и концентрации
растворенного вещества.

Обычно
величина 
относится к максимуму полос поглощения.
Для разных веществ эта величина изменяется
в широких пределах. Для слабоокрашенных
растворов, таких, как растворы соединений
уранила и четырехвалентного урана,
величина его не превышает 400 – 500, в то
время как у интенсивно окрашенных
веществ, например, комплексов ионов
урана с реагентами группы арсеназо она
достигает 85000 – 120000.

Отклонение
от основного закона светопоглощения

Объединенный
закон Бугера – Ламберта – Бера многократно
проверялся на опытах, и его можно считать
строго установленным, однако на практике
могут наблюдаться отклонения, которые
происходят за счет несоблюдения закона
Бера. Закон Бера справедлив для весьма
разбавленных растворов и поэтому область
его применения ограничена.

Отклонения от
закона Бера в большинстве случаев
объясняются, с одной стороны, недостаточной
монохроматичностью потока электромагнитного
излучения, с другой – изменением
состояния исследуемого вещества в
растворе.

Отклонения,
вызываемые не строго монохроматичным
излучением.

Закон Бугера –
Ламберта — Бера точно справедлив только
для монохроматического излучения. В
спектрофотометрических измерениях
применяют монохроматоры, т.е. спектральные
устройства, которые снабжены выходной
щелью, вырезающей из спектра узкий
участок. Но монохроматор может дать
строго монохроматическое излучение
только в том случае, если он снабжен
бесконечно узкой щелью. В действительности
реальные устройства снабжены щелью
какой – то определенной ширины, что
вызывает некоторое отклонение.

Рис.
3 Отклонение от закона Бера

Недостаточная
монохроматичность поглощаемого потока
излучения обычно вызывает отрицательные
отклонения как от закона Бугера –
Ламберта, так и от закона Бера. Причем,
чем шире интервал длин волн поглощаемого
излучения, тем уже область определяемых
концентраций, где соблюдается закон
Бера.

Отклонения,
вызываемые состоянием вещества в
растворе.

Закон
Бугера — Ламберта – Бера применим только
для сред, в которых агрегаты молекул,
отдельные молекулы или ионы, которые
являются поглощающими центрами, остаются
неизменными. Если характер поглощающих
центров меняется, то наблюдается
отклонение от основного закона
светопоглощения.

Под влиянием
посторонних электролитов происходит
деформация молекул или частиц поглощающего
вещества, что приводит к изменению
спектра поглощения этого вещества.

При изменении
концентрации раствора меняется сила
взаимодействия частиц в нем могут
наблюдаться полимеризация или
деполимеризация.

При
изменении степени сольватации
(гидратации), которая зависит от
концентрации раствора, меняется
поглощение раствора.

Изменение диссоциации
вещества в растворе при разбавлении
приводит к изменению величины поглощения.

Кроме выше
перечисленного на поглощение раствора
оказывает влияние гидролиз,
комплексообразование, образование
промежуточных продуктов, изменение рН
и т.д.

Закон
аддитивности

Поглощение
индивидуального соединения не зависит
от наличия других соединений, обладающих
собственным поглощением, или индифферентных
к электромагнитному излучению. Таким
образом, при данной длине волны оптическая
плотность смеси компонентов, не
взаимодействующих между собой, равна
сумме компонентов, не взаимодействующих
между собой, равна сумме оптических
плотностей отдельных компонентов при
той же длине волны:

(18)

Уравнение
аддитивности положено в основу метода
анализа многокомпонентных систем.

Соседние файлы в папке Матер. к абсорб

#
#
#
#
#
#
#
#
12.03.2015976.47 Кб34Тезисы ксюша.pptx
#
#
12.03.2015147.46 Кб46УФ.doc

Источник

From Wikipedia, the free encyclopedia

In chemistry, the molar absorption coefficient or molar attenuation coefficient (ε)^[1] is a measurement of how strongly a chemical species absorbs, and thereby attenuates, light at a given wavelength. It is an intrinsic property of the species. The SI unit of molar absorption coefficient is the square metre per mole (m²/mol), but in practice, quantities are usually expressed in terms of M⁻¹⋅cm⁻¹ or L⋅mol⁻¹⋅cm⁻¹ (the latter two units are both equal to 0.1 m²/mol). In older literature, the cm²/mol is sometimes used; 1 M⁻¹⋅cm⁻¹ equals 1000 cm²/mol. The molar absorption coefficient is also known as the molar extinction coefficient and molar absorptivity, but the use of these alternative terms has been discouraged by the IUPAC.^[2]^[3]

Beer–Lambert law[edit]

The absorbance of a material that has only one absorbing species also depends on the pathlength and the concentration of the species, according to the Beer–Lambert law

where

ε is the molar absorption coefficient of that material;
c is the molar concentration of those species;
ℓ is the path length.

Different disciplines have different conventions as to whether absorbance is decadic (10-based) or Napierian (e-based), i.e., defined with respect to the transmission via common logarithm (log₁₀) or a natural logarithm (ln). The molar absorption coefficient is usually decadic.^[1]^[4] When ambiguity exists, it is best to indicate which one applies.

When there are N absorbing species in a solution, the overall absorbance is the sum of the absorbances for each individual species i:

$A=sum _{{i=1}}^{N}A_{i}=ell sum _{{i=1}}^{N}varepsilon _{i}c_{i}.$

The composition of a mixture of N absorbing species can be found by measuring the absorbance at N wavelengths (the values of the molar absorption coefficient for each species at these wavelengths must also be known). The wavelengths chosen are usually the wavelengths of maximum absorption (absorbance maxima) for the individual species. None of the wavelengths may be an isosbestic point for a pair of species. The set of the following simultaneous equations can be solved to find the concentrations of each absorbing species:

${displaystyle {begin{cases}A(lambda _{1})=ell sum _{i=1}^{N}varepsilon _{i}(lambda _{1})c_{i},\ldots \A(lambda _{N})=ell sum _{i=1}^{N}varepsilon _{i}(lambda _{N})c_{i}.\end{cases}}}$

The molar absorption coefficient (in units of cm²) is directly related to the attenuation cross section via the Avogadro constant N_A:^[5]

${displaystyle sigma =ln(10){frac {10^{3}}{N_{text{A}}}}varepsilon approx 3.82353216times 10^{-21},varepsilon .}$

Mass absorption coefficient[edit]

The mass absorption coefficient is equal to the molar absorption coefficient divided by the molar mass of the absorbing species.

ε_m = ε⁄M

where

ε_m = Mass absorption coefficient
ε = Molar absorption coefficient
M = Molar mass of the absorbing species

Proteins[edit]

In biochemistry, the molar absorption coefficient of a protein at 280 nm depends almost exclusively on the number of aromatic residues, particularly tryptophan, and can be predicted from the sequence of amino acids.^[6] Similarly, the molar absorption coefficient of nucleic acids at 260 nm can be predicted given the nucleotide sequence.

If the molar absorption coefficient is known, it can be used to determine the concentration of a protein in solution.

References[edit]

^ ^a ^b «Chapter 11 Section 2 — Terms and symbols used in photochemistry and in light scattering» (PDF). Compendium on Analytical Nomenclature (Orange Book). IUPAC. 2002. p. 28.
^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the «Gold Book») (1997). Online corrected version: (2006–) «Extinction». doi:10.1351/goldbook.E02293
^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the «Gold Book») (1997). Online corrected version: (2006–) «Absorptivity». doi:10.1351/goldbook.A00044
^ «Molecular Spectroscopy» (PDF). Compendium on Analytical Nomenclature. IUPAC. 2002.«Measuring techniques» (PDF). Compendium on Analytical Nomenclature. IUPAC. 2002.
^ Lakowicz, J. R. (2006). Principles of Fluorescence Spectroscopy (3rd ed.). New York: Springer. p. 59. ISBN 9780387312781.
^ Gill, S. C.; von Hippel, P. H. (1989). «Calculation of protein extinction coefficients from amino acid sequence data». Analytical Biochemistry. 182 (2): 319–326. doi:10.1016/0003-2697(89)90602-7. PMID 2610349.

External links[edit]

Nikon MicroscopyU: Introduction to Fluorescent Proteins includes a table of molar attenuation coefficient of fluorescent proteins.

Источник

Молярный коэффициент поглощения представляет собой химическое свойство , которое указывает на то, сколько света может поглотить видов в растворе. Эта концепция очень важна при спектроскопическом анализе поглощения фотонного излучения с энергиями в ультрафиолетовом и видимом (УФ-видимом) диапазонах.

Поскольку свет состоит из фотонов с собственными энергиями (или длинами волн), в зависимости от анализируемого вещества или смеси один фотон может поглощаться в большей степени, чем другой; то есть свет поглощается на определенных длинах волн, характерных для вещества.

Источник: Доктор Консоль, из Wikimedia Commons.

Таким образом, значение молярной поглощающей способности прямо пропорционально степени поглощения света на данной длине волны. Если вид поглощает мало красного света, его коэффициент поглощения будет низким; тогда как если есть выраженное поглощение красного света, поглощающая способность будет иметь высокое значение.

Виды, которые поглощают красный свет, будут отражать зеленый цвет. Если зеленый цвет очень интенсивный и темный, это означает, что происходит сильное поглощение красного света.

Однако некоторые оттенки зеленого могут быть связаны с отражениями разных диапазонов желтого и синего цветов, которые смешиваются и воспринимаются как бирюза, изумруд, стекло и т. Д.

Что такое молярная поглощающая способность?

Молярная поглощающая способность также известна под следующими обозначениями: удельное ослабление, молярный коэффициент ослабления, удельное поглощение или коэффициент Бунзена; Его даже называли по-другому, поэтому он стал источником путаницы.

Но что такое молярная поглощающая способность? Это константа, которая определяется в математическом выражении закона Ламбера-Бера, и она просто указывает, насколько химическое вещество или смесь поглощает свет. Такое уравнение:

A = εbc

Где A — оптическая плотность раствора на выбранной длине волны λ; b — длина ячейки, в которой содержится анализируемый образец, и, следовательно, — расстояние, которое свет проходит в растворе; c — концентрация абсорбирующих частиц; и ε — молярная поглощающая способность.

При λ, выраженной в нанометрах, значение ε остается постоянным; но при изменении значений λ, то есть при измерении оптической плотности с помощью источников света других энергий, ε изменяется, достигая либо минимального, либо максимального значения.

Если известно его максимальное значение ε _max , одновременно определяется λ _max ; то есть свет, который вид поглощает больше всего:

Источник: Габриэль Боливар

Единицы

Какие единицы у ε? Чтобы найти их, необходимо знать, что оптическая плотность является безразмерной величиной; и поэтому умножение единиц b и c должно быть отменено.

Концентрация поглощающих частиц может быть выражена в г / л или моль / л, а b обычно выражается в см или м (потому что это длина ячейки, через которую проходит световой луч). Молярность равна моль / л, поэтому c также выражается как M.

Таким образом, умножая единицы b и c, получаем: M ∙ см. Какие же единицы должны иметь ε, чтобы сделать значение A безразмерным? Те, что умножение M ∙ cm дает значение 1 (M ∙ cm x U = 1). Решая относительно U, мы просто получаем M ^-1 ∙ см ^-1 , что также можно записать как: L ∙ моль ^-1 ∙ см ^-1 .

Фактически, использование единиц М ^-1 ∙ см ^-1 или Л ∙ моль ^-1 ∙ см ^-1 ускоряет вычисления для определения молярной поглощающей способности. Однако обычно его также выражают в единицах м ² / моль или см ² / моль.

При выражении в этих единицах необходимо использовать некоторые коэффициенты пересчета для изменения единиц b и c.

Как это рассчитать?

Прямое оформление

Молярную поглощающую способность можно рассчитать напрямую, решив ее в приведенном выше уравнении:

ε = A / bc

Если концентрация поглощающих частиц, длина ячейки и оптическая плотность, полученные на длине волны, известны, можно рассчитать ε. Однако этот способ вычисления возвращает неточное и ненадежное значение.

Метод построения графиков

Если вы внимательно посмотрите на уравнение закона Ламберта-Бера, вы заметите, что оно похоже на уравнение прямой (Y = aX + b). Это означает, что если значения A нанесены на ось Y, а значения c — на ось X, должна быть получена прямая линия, проходящая через начало координат (0,0). Таким образом, A станет Y, X будет c и будет равно εb.

Следовательно, как только линия построена, достаточно взять любые две точки для определения наклона, то есть a. Как только это будет сделано и длина ячейки b станет известна, легко найти значение ε.

В отличие от прямого зазора, построение графика A и c позволяет усреднить измерения оптической плотности и уменьшить экспериментальную ошибку; Кроме того, через одну точку могут проходить бесконечные линии, поэтому прямой зазор нецелесообразен.

Точно так же экспериментальные ошибки могут привести к тому, что линия не пройдет через две, три или более точек, поэтому на самом деле используется линия, полученная после применения метода наименьших квадратов (функция, которая уже включена в калькуляторы). Все это предполагает высокую линейность и, следовательно, соответствие закону Ламбера-Бера.

Решенные упражнения

Упражнение 1

Известно, что раствор органического соединения с концентрацией 0,008739 М имел оптическую плотность 0,6346, измеренную при λ = 500 нм и длине ячейки 0,5 см. Рассчитайте молярную поглощающую способность комплекса на этой длине волны.

Из этих данных можно напрямую решить ε:

ε = 0,6346 / (0,5 см) (0,008739M)

145,23 M ^-1 ∙ см ^-1

Упражнение 2.

Следующие оптические плотности измерены при различных концентрациях металлического комплекса на длине волны 460 нм и с ячейкой длиной 1 см:

А: 0,03010 0,1033 0,1584 0,3961 0,8093

в: 1,8 ∙ ^10-5 6 ∙ ^10-5 9,2 ∙ ^10-5 2,3 ∙ ^10-4 5,6 ∙ ^10-4

Рассчитайте молярную поглощающую способность комплекса.

Всего пять точек. Чтобы вычислить ε, необходимо нанести их на график, поместив значения A на ось Y и концентрации c на ось X. После этого определяется линия наименьших квадратов, и с ее уравнением мы можем определить ε.

В этом случае после нанесения точек и проведения линии с коэффициентом детерминации R ² 0,9905 наклон равен 7 ∙ 10 ^-4 ; то есть εb = 7 ∙ 10 ^-4 . Следовательно, при b = 1 см ε будет 1428,57 M ^-1 · см ^-1 ( 1/7 ∙ 10 ^-4 ).

Ссылки

Wikipedia. (2018). Молярный коэффициент затухания. Получено с: en.wikipedia.org
Наука поражена. (2018). Молярная абсорбционная способность. Получено с: sciencestruck.com
Колориметрический анализ: (закон Бера или спектрофотометрический анализ). Получено с: chem.ucla.edu
Кернер Н. (nd). Эксперимент II — Цвет раствора, абсорбция и закон Пива. Получено с: umich.edu
Дэй Р. и Андервуд А. Количественная аналитическая химия (5-е изд.). ПИРСОН Прентис Холл, p-472.
Гонсалес М. (17 ноября 2010 г.). поглотительная Получено с: quimica.laguia2000.com

Источник

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Beer–Lambert law[edit]

Mass absorption coefficient[edit]

Proteins[edit]

References[edit]

External links[edit]

Что такое молярная поглощающая способность?

Единицы

Как это рассчитать?

Прямое оформление

Метод построения графиков

Решенные упражнения

Упражнение 1

Упражнение 2.

Ссылки

Не пропустите также: