الامتصاص المولي: ما يتكون منه ، وكيفية حسابه ، حل التمارين

الامتصاص المولي هو خاصية كيميائية تشير إلى مقدار الضوء الذي يمكن أن تمتصه الأنواع في المحلول. هذا المفهوم مهم للغاية في التحليل الطيفي لامتصاص الإشعاع للفوتونات مع الطاقات في النطاق فوق البنفسجي والمرئي (الأشعة فوق البنفسجية).

نظرًا لأن الضوء يتكون من فوتونات ذات طاقات خاصة بها (أو أطوال موجية) ، وهذا يتوقف على النوع أو الخليط الذي تم تحليله ، يمكن امتصاص فوتون واحد بدرجة أكبر من الآخر ؛ وهذا هو ، يتم امتصاص الضوء في بعض الأطوال الموجية المميزة للمادة.

وبالتالي ، فإن قيمة الامتصاص المولي تتناسب بشكل مباشر مع درجة امتصاص الضوء عند طول موجة معين. إذا امتص النوع القليل من الضوء الأحمر ، فستكون قيمة الامتصاصية منخفضة ؛ بينما إذا كان هناك امتصاص واضح للضوء الأحمر ، فإن الامتصاصية ستكون ذات قيمة عالية.

النوع الذي يمتص الضوء الأحمر سيعكس اللون الأخضر. إذا كان اللون الأخضر كثيفًا ومظلمًا ، فهذا يعني أن هناك امتصاصًا قويًا للضوء الأحمر.

ومع ذلك ، قد تكون بعض ظلال اللون الأخضر ناتجة عن انعكاسات على نطاقات مختلفة من الأصفر والأزرق ، والتي تمتزج وتصور على أنها الفيروز ، الأخضر الزمردي ، الزجاج ، إلخ.

ما هو الامتصاص المولي؟

يعرف الامتصاص المولي أيضًا بالتسميات التالية: الانقراض المحدد ، معامل التوهين المولي ، الامتصاص المحدد أو معامل بونسن ؛ حتى أنه تم تسميته بطرق أخرى ، لذلك كان مصدرًا للارتباك.

ولكن ما هو بالضبط الامتصاص المولي؟ إنه ثابت يتم تعريفه في التعبير الرياضي لقانون Lamber-Beer ، ويشير ببساطة إلى مدى امتصاص الأنواع الكيميائية أو الخليط للضوء. هذه المعادلة هي:

A = cbc

حيث A هي امتصاص المحلول عند طول موجة محدد λ ؛ b هي طول الخلية التي تحتوي على العينة المراد تحليلها ، وبالتالي ، المسافة التي يمر بها الضوء عبر المحلول ؛ c هو تركيز الأنواع الماصة ؛ و ε ، الامتصاص المولي.

بالنظر إلى λ ، معبراً عنها بالنانومترات ، تظل قيمة constant ثابتة ؛ ولكن عن طريق تغيير قيم λ ، أي عن طريق قياس الامتصاصية باستخدام مصابيح الطاقات الأخرى ، ε تتغير ، حيث تصل إما إلى الحد الأدنى أو الحد الأقصى للقيمة.

إذا كانت القيمة القصوى ، ε _max ، معروفة ، يتم تحديد λ _max في نفس الوقت ؛ وهذا هو ، الضوء الذي يمتص أكثر الأنواع:

وحدات

ما هي وحدات ε؟ للعثور عليهم ، يجب أن يكون معروفًا أن الامتصاصات هي قيم بدون أبعاد ؛ وبالتالي ، يجب إلغاء ضرب وحدات b و c.

يمكن التعبير عن تركيز الأنواع الماصة إما g / L أو mol / L ، وعادة ما يتم التعبير عن b بالطول أو om (لأنه طول الخلية التي تعبر شعاع الضوء). molarity تساوي mol / L ، لذلك يتم التعبير عن c كـ m.

وهكذا ، يتم الحصول على ضرب وحدات b و c: M ∙ cm. ما هي الوحدات التي يجب أن يكون عندها ε لترك قيمة البعد؟ تلك التي عند ضرب M ∙ cm تعطي قيمة 1 (M ∙ cm x U = 1). عند مسح U ، تحصل ببساطة على M-1 ∙ cm-1 ، والذي يمكن كتابته أيضًا كـ: L ∙ mol-1 ∙ cm-1.

في الواقع ، فإن استخدام الوحدات M-1 ∙ cm-1 أو L ∙ mol-1 ∙ cm-1 تسريع العمليات الحسابية لتحديد الامتصاص المولي. ومع ذلك ، عادة ما يتم التعبير عنها بوحدات m2 / mol أو cm2 / mol.

عندما يتم التعبير عنها مع هذه الوحدات ، يجب استخدام بعض عوامل التحويل لتعديل وحدات b و c.

كيفية حسابها؟

التخليص المباشر

يمكن حساب الامتصاص المولي مباشرة من خلال مسحه في المعادلة السابقة:

ε = A / bc

إذا كان تركيز النوع الماص معروفًا ، فيمكن حساب طول الخلية وما الامتصاصية التي تم الحصول عليها بطول الموجة ε. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لحسابها تعطي قيمة غير دقيقة وغير موثوقة.

طريقة الرسوم البيانية

إذا تمت ملاحظة معادلة قانون لامبرت بير بعناية ، فسيتم الإشارة إلى أنه يشبه معادلة الخط (Y = aX + b). هذا يعني أنه إذا قمت برسم قيم A على المحور Y ، وقيم c على المحور X ، فيجب عليك الحصول على خط مستقيم يمر عبر الأصل (0،0). وبالتالي ، فإن A ستكون Y ، X ستكون c ، وستكون مكافئة لـ εb.

لذلك ، بالتخطيط للخط ، خذ نقطتين لتحديد المنحدر ، أي ، أ. بمجرد أن يتم ذلك ، ويكون طول الخلية ، ب ، معروفًا ، فمن السهل مسح قيمة ε.

على عكس الخلوص المباشر ، يسمح التخطيط A vs c بقياسات الامتصاصية المتوسطة وتقليل الخطأ التجريبي ؛ بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لنقطة واحدة يمكن أن تمر بشكل غير محدود ، السبب في أن المقاصة المباشرة ليست عملية.

وبالمثل ، يمكن أن تسبب الأخطاء التجريبية خطًا لا يمر عبر نقطتين أو ثلاث نقاط أو أكثر ، لذلك يتم استخدام الخط الذي تم الحصول عليه بعد تطبيق طريقة المربعات الصغرى (دالة مدمجة بالفعل في الآلات الحاسبة). كل هذا بافتراض خطية عالية ، وبالتالي ، الامتثال لقانون لامبر بير.

تمارين حلها

التمرين 1

من المعروف أن محلول مركب عضوي بتركيز 0.008739 م قدّم امتصاصًا بقيمة 0.6346 ، يقاس عند λ = 500 نانومتر وبخلايا يبلغ طولها 0.5 سم. احسب ما هو الامتصاص المولي للمجمع عند الطول الموجي المذكور.

من هذه البيانات يمكنك مسح directly مباشرة:

0.6 = 0.6346 / (0.5cm) (0.008739M)

145.23 م -1 سم -1

التمرين 2

يتم قياس الامتصاصات التالية بتركيزات مختلفة من مركب معدني بطول موجة 460 نانومتر ، وبطول خلية طولها 1 سم:

A: 0.03010 0.1033 0.1584 0.3961 0.8093

ج: 1.8 ∙ 10-5 6 ∙ 10-5 9.2 ∙ 10-5 2.3 ∙ 10-4 5.6 ∙ 10-4

حساب الامتصاص المولي للمجمع.

هناك ما مجموعه خمس نقاط. لحساب ε من الضروري رسمها عن طريق وضع قيم A على المحور ص ، وتركيزات c على المحور X. وبمجرد الانتهاء من ذلك ، يتم تحديد خط المربعات الصغرى ، ومع معادلة يمكننا تحديد ε.

في هذه الحالة ، يتم رسم النقاط ورسم الخط بمعامل تحديد R2 عند 0.9905 ، الميل يساوي 7 ∙ 10-4 ؛ وهذا هو ، εb = 7 ∙ 10-4. لذلك ، مع b = 1cm ، be ستكون 1428.57 M-1.cm-1 (1/7 ∙ 10-4).