Il assorbimento molare è una proprietà chimica che indica quanta luce una specie può assorbire in soluzione. Questo concetto è molto importante nell'analisi spettroscopica dell'assorbimento della radiazione fotonica con energie nel campo dell'ultravioletto e del visibile (UV-vis)..
Poiché la luce è composta da fotoni con proprie energie (o lunghezze d'onda), a seconda della specie o della miscela analizzata, un fotone può essere assorbito in misura maggiore di un altro; cioè, la luce viene assorbita a determinate lunghezze d'onda caratteristiche della sostanza.
Pertanto, il valore di assorbimento molare è direttamente proporzionale al grado di assorbimento della luce a una data lunghezza d'onda. Se la specie assorbe poca luce rossa, il suo valore di assorbimento sarà basso; mentre se c'è un forte assorbimento della luce rossa, l'assorbività avrà un valore elevato.
Una specie che assorbe la luce rossa rifletterà un colore verde. Se il colore verde è molto intenso e scuro, significa che c'è un forte assorbimento della luce rossa.
Tuttavia, alcune tonalità di verde possono essere dovute ai riflessi di diverse gamme di gialli e blu, che vengono mescolati e percepiti come turchese, smeraldo, vetro, ecc..
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L'assorbività molare è anche nota con le seguenti designazioni: estinzione specifica, coefficiente di attenuazione molare, assorbimento specifico o coefficiente di Bunsen; È stato persino chiamato in altri modi, quindi è stato fonte di confusione.
Ma cos'è esattamente l'assorbibilità molare? È una costante definita nell'espressione matematica della legge di Lamber-Beer, e indica semplicemente quanto la specie chimica o la miscela assorbe la luce. Tale equazione è:
A = εbc
Dove A è l'assorbanza della soluzione ad una lunghezza d'onda selezionata λ; b è la lunghezza della cella in cui è contenuto il campione da analizzare e quindi è la distanza che la luce attraversa all'interno della soluzione; c è la concentrazione delle specie assorbenti; e ε, l'assorbività molare.
Dato λ, espresso in nanometri, il valore di ε rimane costante; ma quando si cambiano i valori di λ, cioè quando si misurano assorbanze con luci di altre energie, ε cambia, raggiungendo un valore minimo o massimo.
Se il suo valore massimo è noto, εmax, è determinato allo stesso tempo λmax; cioè la luce che la specie assorbe di più:
Quali sono le unità di ε? Per trovarli, bisogna sapere che le assorbanze sono valori adimensionali; e quindi, la moltiplicazione delle unità di bec deve annullarsi.
La concentrazione della specie assorbente può essere espressa in g / L o mol / L, eb è solitamente espressa in cm om (perché è la lunghezza della cella attraversata dal fascio di luce). La molarità è uguale a mol / L, quindi c è anche espresso come M.
Quindi, moltiplicando le unità di bec, otteniamo: M ∙ cm. Quali unità deve quindi avere ε per rendere adimensionale il valore di A? Quelli che moltiplicando M ∙ cm danno un valore di 1 (M ∙ cm x U = 1). Risolvendo per U, otteniamo semplicemente M-1∙ cm-1, che può anche essere scritto come: L ∙ mol-1∙ cm-1.
In effetti, usa le unità M.-1∙ cm-1 o L ∙ mol-1∙ cm-1 accelerare i calcoli per determinare l'assorbività molare. Tuttavia, è anche spesso espresso in unità di mDue/ mol o cmDue/ mol.
Quando espressi con queste unità, alcuni fattori di conversione devono essere utilizzati per modificare le unità di be c.
L'assorbività molare può essere calcolata direttamente risolvendola nell'equazione precedente:
ε = A / bc
Se si conoscono la concentrazione delle specie assorbenti, la lunghezza delle cellule e l'assorbanza ottenuta a una lunghezza d'onda, è possibile calcolare ε. Tuttavia, questo modo di calcolarlo restituisce un valore impreciso e inaffidabile.
Se osservi attentamente l'equazione della legge di Lambert-Beer, noterai che sembra l'equazione di una retta (Y = aX + b). Ciò significa che se si tracciano i valori di A sull'asse Y e quelli di c sull'asse X, si deve ottenere una retta che passa per l'origine (0,0). Quindi, A diventerebbe Y, X sarebbe c e a sarebbe uguale a εb.
Pertanto, una volta tracciata la linea, è sufficiente prendere due punti qualsiasi per determinare la pendenza, ovvero a. Fatto ciò, e nota la lunghezza della cella b, è facile risolvere il valore di ε.
A differenza della clearance diretta, il grafico A vs c consente di fare la media delle misurazioni dell'assorbanza e riduce l'errore sperimentale; inoltre, linee infinite possono passare attraverso un unico punto, quindi la distanza diretta non è pratica.
Allo stesso modo, errori sperimentali possono far sì che una linea non passi per due, tre o più punti, quindi viene effettivamente utilizzata la linea ottenuta dopo aver applicato il metodo dei minimi quadrati (una funzione che è già incorporata nelle calcolatrici). Il tutto assumendo un'elevata linearità e quindi il rispetto della legge Lamber-Beer..
È noto che una soluzione di un composto organico con una concentrazione di 0,008739 M presentava un'assorbanza di 0,6346, misurata a λ = 500 nm e con una lunghezza della cella di 0,5 cm. Calcola l'assorbività molare del complesso a questa lunghezza d'onda.
Da questi dati, ε può essere risolto direttamente:
ε = 0,6346 / (0,5 cm) (0,008739 M)
145.23 M-1∙ cm-1
Le seguenti assorbanze vengono misurate a diverse concentrazioni di un complesso metallico a una lunghezza d'onda di 460 nm e con una cella di 1 cm di lunghezza:
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
Calcola l'assorbività molare del complesso.
Ci sono un totale di cinque punti. Per calcolare ε è necessario rappresentarli graficamente ponendo i valori di A sull'asse Y e le concentrazioni c sull'asse X. Fatto ciò si determina la retta dei minimi quadrati, e con la sua equazione possiamo determinare ε.
In questo caso, tracciando i punti e disegnando la linea con un coefficiente di determinazione RDue 0.9905, la pendenza è 7 ∙ 10-4; cioè εb = 7 ∙ 10-4. Pertanto, con b = 1 cm, ε sarà 1428,57 M-1.cm-1 (1/7 ∙ 10-4).
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