Zawartość
Wiele związków pochłania światło w widzialnej lub ultrafioletowej części spektrum elektromagnetycznego. Za pomocą prawa piwa można obliczyć stężenie roztworu na podstawie tego, ile światła pochłania.
Korzystanie z prawa piwnego
Prawo piwa reguluje ilość pochłoniętego promieniowania i wskazuje, że absorbancja jest wprost proporcjonalna do stężenia. Zatem wraz ze wzrostem stężenia związku rozpuszczonego w danym rozpuszczalniku absorbancja roztworu powinna również proporcjonalnie wzrosnąć. Chemicy wykorzystują tę zależność do określania stężenia nieznanych roztworów. Najpierw wymaga to danych absorbancji dla szeregu roztworów o znanym stężeniu zwanych roztworami standardowymi. Dane absorbancji i stężenia są następnie wykreślane na krzywej kalibracyjnej w celu ustalenia ich zależności matematycznej. Stężenie nieznanej próbki można ustalić, mierząc jej absorbancję.
Obliczanie stężenia roztworu
Krok 1. Skonstruuj wykres kalibracji absorbancji na osi y i stężenia na osi x dla roztworów standardowych. Punkty danych powinny spaść wzdłuż rozsądnie prostej linii. Dwa punkty danych reprezentują absolutne minimum, a im więcej, tym lepiej.
Krok 2. Narysuj „najlepiej dopasowaną” linię prostą przez punkty danych i przedłuż linię, aby przeciąć oś y. Wybierz dwa losowe punkty, a nie punkty danych, na linii i określ ich współrzędne xiy. Oznacz te współrzędne jako (x1, y1) i (x2, y2).
Krok 3. Oblicz nachylenie (m) linii zgodnie ze wzorem m = (y1 - y2) / (x1 - x2). Określ punkt przecięcia y, w skrócie b, odnotowując wartość y, w której linia przecina oś y. Na przykład dla dwóch losowych punktów na linii o współrzędnych (0,050, 0,105) i (0,525, 0,315) nachylenie jest określone przez:
m = (0,105 - 0,315) / (0,050 - 0,525) = 0,440.
Jeśli linia przecina oś y na 0,08, wówczas ta wartość reprezentuje punkt przecięcia y.
Krok 4. Napisz wzór linii wykresu kalibracji w postaci y = mx + b. Kontynuując przykład z kroku 3, równanie będzie wynosić y = 0,440 x + 0,080. To reprezentuje równanie krzywej kalibracji.
Krok 5. Zastąp absorbancję roztworu o nieznanym stężeniu do równania określonego jako y i rozwiąż dla x, gdzie x oznacza stężenie. Gdyby na przykład nieznane rozwiązanie wykazywało absorbancję wynoszącą 0,330, równanie dałoby:
x = (y - 0,080) / 0,440 = (0,330 - 0,080) / 0,440 = 0,568 mola na litr.
Teoria vs. Ćwiczyć
Chociaż prawo Beer'a stwierdza, że absorbancja i stężenie są wprost proporcjonalne, eksperymentalnie jest to prawdą tylko w wąskich zakresach stężeń i w rozcieńczonych roztworach. Zatem standardowe roztwory, których zakres stężenia wynosi na przykład od 0,010 do 0,100 mola na litr, będą wykazywać liniowość. Jednak zakres stężeń od 0,010 do 1,00 mola na litr prawdopodobnie nie będzie.