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Molti composti assorbono la luce nella porzione visibile o ultravioletta dello spettro elettromagnetico. Usando la legge di Beers, puoi calcolare la concentrazione di una soluzione in base a quanta luce assorbe.
Usando la legge Beers
La legge della birra regola la quantità di radiazioni assorbite e indica che l'assorbanza è direttamente proporzionale alla concentrazione. Pertanto, all'aumentare della concentrazione di un composto disciolto in un dato solvente, anche l'assorbanza della soluzione dovrebbe aumentare proporzionalmente. I chimici sfruttano questa relazione per determinare la concentrazione di soluzioni sconosciute. Ciò richiede innanzitutto dati di assorbanza su una serie di soluzioni di concentrazione nota denominate 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 misurando la sua assorbanza.
Calcolo della concentrazione della soluzione
Passo 1. Costruire un diagramma di calibrazione dell'assorbanza sull'asse y e della concentrazione sull'asse x per le soluzioni standard. I punti dati dovrebbero cadere lungo una linea ragionevolmente retta. Due punti dati rappresentano il minimo assoluto e più è meglio.
Passo 2. Disegna una linea retta "best-fit" attraverso i punti dati ed estendi la linea per intersecare l'asse y. Scegli due punti casuali, non punti dati, sulla linea e determina le loro coordinate x e y. Etichetta queste coordinate come (x1, y1) e (x2, y2).
Passaggio 3. Calcola la pendenza, m, della linea secondo la formula m = (y1 - y2) / (x1 - x2). Determina l'intercetta y, abbreviata b, notando il valore y dove la linea attraversa l'asse y. Ad esempio, per due punti casuali sulla linea alle 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 diagramma di calibrazione nella forma y = mx + b. Continuando l'esempio dal 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 avesse 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. Pratica
Sebbene la legge di Beer affermi che assorbanza e concentrazione sono direttamente proporzionali, sperimentalmente ciò è vero solo su intervalli di concentrazione ristretti e in soluzioni diluite. Pertanto, le soluzioni standard che variano in concentrazione da, ad esempio, da 0,010 a 0,100 moli per litro mostreranno linearità. Un intervallo di concentrazione compreso tra 0,010 e 1,00 moli per litro, tuttavia, probabilmente no.