PENYERAPAN: APA ITU, CONTOH DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - FIZIKAL - 2026

The kuantiti adalah logaritma dengan tanda negatif hasil bahagi antara keamatan cahaya muncul dan intensiti cahaya kejadian pada sampel larutan lut yang telah diterangi dengan cahaya monokromatik. Hasilnya adalah pemancaran.

Proses fizikal cahaya yang melewati sampel disebut transmisi cahaya, dan penyerapan adalah ukurannya. Oleh itu, penyerapan menjadi logaritma pemancar yang paling sedikit dan merupakan data penting untuk menentukan kepekatan sampel yang secara amnya dilarutkan dalam pelarut seperti air, alkohol atau yang lain.

Rajah 1. Diagram proses penyerapan. Disediakan oleh F. Zapata

Untuk mengukur daya serap, diperlukan alat yang disebut elektro-fotometer, dengan arus yang diukur sebanding dengan kejadian intensiti cahaya di permukaannya.

Semasa mengira penghantaran, isyarat intensiti yang sepadan dengan pelarut sahaja secara amnya diukur terlebih dahulu dan hasil ini direkodkan sebagai Io.

Kemudian sampel terlarut diletakkan di dalam pelarut dalam keadaan pencahayaan yang sama. Isyarat yang diukur oleh elektro-fotometer dilambangkan sebagai I, yang memungkinkan transmisi T dikira mengikut formula berikut:

T = I / I atau

Ini adalah kuantiti tanpa dimensi. Penyerapan A dinyatakan sebagai:

A = - log (T) = - log (I / I o)

Penyerapan dan daya serap molar

Molekul-molekul yang membentuk bahan kimia mampu menyerap cahaya, dan salah satu ukurannya adalah penyerapan tepat. Ini adalah hasil interaksi antara foton dan elektron molekul.

Oleh itu, ia adalah magnitud yang akan bergantung pada ketumpatan atau kepekatan molekul yang membentuk sampel dan juga pada jalur optik atau jarak yang dilalui oleh cahaya.

Data eksperimen menunjukkan bahawa serapan A berkadar linear dengan kepekatan C dan jarak d yang dilalui oleh cahaya. Oleh itu, untuk mengira berdasarkan parameter ini, formula berikut dapat dibuat:

A = ε⋅C⋅d

Dalam formula di atas, ε adalah pemalar berkadar yang dikenali sebagai daya serap molar.

Penyerapan molar bergantung pada jenis bahan dan panjang gelombang di mana penyerapan diukur. Penyerapan molar juga sensitif terhadap suhu sampel dan pH sampel.

Undang-undang Beer-Lambert

Hubungan antara daya serap, daya serap, konsentrasi, dan jarak ketebalan jalur yang diikuti oleh cahaya dalam sampel dikenali sebagai hukum Beer-Lambert.

Gambar 2. Undang-undang Beer-Lambert. Sumber: F. Zapata,

Berikut adalah beberapa contoh cara menggunakannya.

Contoh

Contoh 1

Semasa percubaan, sampel diterangi dengan cahaya merah dari laser helium-neon, dengan panjang gelombang 633 nm. Elektro-fotometer mengukur 30 mV ketika cahaya laser langsung terkena dan 10 mV ketika melalui sampel.

Dalam kes ini, penghantaran adalah:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

Dan penyerapannya adalah:

A = - log (⅓) = log (3) = 0.48

Contoh 2

Sekiranya bahan yang sama diletakkan di dalam bekas yang setebal setengah dari yang digunakan dalam Contoh 1, beritahu berapa banyak elektromotometri yang akan ditandakan apabila cahaya dari laser helium-neon melewati sampel.

Perlu dipertimbangkan bahawa jika ketebalan berkurang separuh, maka penyerapan yang sebanding dengan ketebalan optik berkurang separuh, iaitu, A = 0.28. Penghantaran T akan diberikan oleh hubungan berikut:

T = 10-A = 10 ^ (- 0,28) = 0,53

Fotometer elektro akan membaca 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Kami ingin menentukan daya serap molar sebatian proprietari tertentu yang berada dalam larutan. Untuk melakukan ini, larutan diterangi dengan cahaya dari lampu natrium 589 nm. Sampel akan diletakkan dalam pemegang sampel setebal 1.50 cm.

Titik permulaan adalah larutan dengan kepekatan 4.00 × 10 ^ -4 mol per liter dan transmitinya diukur, menghasilkan 0.06. Dengan menggunakan data ini, tentukan daya serap molar sampel.

Penyelesaian

Pertama, penyerapan ditentukan, yang ditakrifkan sebagai logaritma paling sedikit hingga asas sepuluh transmisi:

A = - log (T)

A = - log (0.06) = 1.22

Kemudian hukum Lambert-Beer digunakan yang menetapkan hubungan antara serapan, daya serap molar, kepekatan dan panjang optik:

A = ε⋅C⋅d

Untuk menyelesaikan daya serap molar, hubungan berikut diperoleh:

ε = A / (C⋅d)

menggantikan nilai yang kita ada:

ε = 1.22 / (4.00 × 10 ^ -4 M⋅1.5 cm) = 2030 (M⋅cm) ^ - 1

Hasil di atas telah dibundarkan kepada tiga digit penting.

Latihan 2

Untuk meningkatkan ketepatan dan menentukan kesalahan pengukuran daya serap molar sampel dalam latihan 1, sampel tersebut diencerkan berturut-turut hingga separuh kepekatan dan transmitinya diukur dalam setiap kes.

Bermula dari Co = 4 × 10 ^ -4 M dengan transmisi T = 0.06, urutan data berikut diperoleh untuk penghantaran dan serapan yang dikira dari transmisi:

Co / 1–> 0.06–> 1.22

Co / 2–> 0,25–> 0,60

Co / 4–> 0.50–> 0.30

Co / 8–> 0.71–> 0.15

Co / 16–> 0,83–> 0,08

Co / 32–> 0,93–> 0,03

Co / 64–> 0,95–> 0,02

Co / 128–> 0,98–> 0,01

Co / 256–> 0,99–> 0,00

Dengan data ini lakukan:

a) Graf serapan sebagai fungsi kepekatan.

b) Kesesuaian linear data dan cari cerun.

c) Dari cerun yang diperoleh, hitung daya serap molar.

Penyelesaian

Rajah 3. Penyerapan vs Kepekatan. Sumber: F. Zapata.

Cerun yang diperoleh adalah hasil dari daya serap molar dan jarak optik, jadi membahagi cerun dengan panjang 1.5 cm kita memperoleh daya serap molar

ε = 3049 / 1,50 = 2033 (M⋅cm) ^ - 1

Latihan 3

Dengan data dari latihan 2:

a) Hitung daya serap bagi setiap bahagian data.

b) Tentukan nilai purata untuk daya serap molar, sisihan piawai dan ralat statistik yang berkaitan dengan purata.

Penyelesaian

Penyerapan molar dikira untuk setiap kepekatan yang diuji. Ingat bahawa keadaan pencahayaan dan jarak optik tetap tetap.

Hasil untuk daya serap molar adalah:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1,872, 1862 dalam unit 1 / (M * cm).

Dari hasil ini kita dapat memperoleh nilai rata-rata:

<ε> = 1998 (M * cm) ^ - 1

Dengan sisihan piawai: 184 (M * cm) ^ - 1

Kesalahan min adalah sisihan piawai dibahagi dengan punca kuasa dua data, iaitu:

Δ <ε> = 184/9 ^ 0,5 = 60 (M * cm) ^ - 1

Akhirnya, disimpulkan bahawa bahan yang dipatenkan mempunyai daya serap molar pada frekuensi 589 nm yang dihasilkan oleh lampu natrium:

<ε> = (2000 ± 60) (M * cm) ^ - 1

Rujukan

1. Atkins, P. 1999. Kimia Fizikal. Edisi Omega. 460-462.
2. Panduannya. Penghantaran dan penyerapan. Dipulihkan dari: quimica.laguia2000.com
3. Toksikologi Alam Sekitar. Penghantaran, penyerapan dan hukum Lambert. Dipulihkan dari: repositorio.innovacionumh.es
4. Pengembaraan fizikal. Penyerapan dan pemancaran. Dipulihkan dari: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
6. Toksikologi Alam Sekitar. Penghantaran, penyerapan dan hukum Lambert. Dipulihkan dari: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. Penyerapan Dipulihkan dari: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometri. Dipulihkan dari: wikipedia.com