IZKUSTVENI PRISTOP K LAMBERT–BEEROVEMU ZAKONU

Cilj

Cilj aktivosti je vpeljati Lambert–Beerov zakon na osnovi izkustvenega pristopa.


Poskus 1: Vpliv dolžine poti svetlobe (b) skozi absorpcijsko sredstvo na transmitanco

Cilj poskusa je raziskati vpliv različnega števila plasti rožnatih filtrskih folij »Medium pink« (LEE filters) na transmitanco. Meritve naredimo s spektrometrom SpektraTM pri zeleni LED.

  • Prozorno brezbarvno filtrsko folijo uporabimo kot slepo. Vstavite jo v merilno komoro spektrometra in nastavite transmitanco na 100,0.
  • Slepo nadomestite v merilni komori spektrometra z rožnato filtrsko folijo. Odčitajte transmitanco in vrednost prikažite na grafu.
  • V nadaljnih poskusih število plasti rožnate filtrske folije povečujte od ene do osmih. Meritve transmitance sproti rišite v graf.

Φ - moč sevanja

Φi = ?

Transmitanca: T = Φi / Φ0

Φ0

Rezultate vrišite v spodnji graf.

 

Opredelite odvisnost transmitance od dolžine poti svetlobe (b) skozi absorpcijsko sredstvo.

T ∝


Poskus 2: Odvisnost transmitance od koncentracije snovi (c) v raztopini

Cilj poskusa je pokazati odvisnost transmitance od koncentracije snovi.

Nevarnosti
 

KMnO4 je škodljiv ob zaužitju, vdihavanju ali pri absorpciji skozi  kožo. Je močan oksidant in lahko zelo eksotermno reagira z organskimi snovmi. Uporabljajte laboratorijska očala  in haljo ter se izogibajte stiku snovi ali njene raztopine s kožo. Snovi ne izpuščajte v okolje.
Stavek R: 22, 8, 50/53
Stavek S:  60, 61


Postopek

Poskus naredimo z devetimi raztopinami KMnO4 različne koncentracije. Raztopine pripravimo na blistru, kot je prikazano v preglednici. Transmitance merimo proti deionizirani vodi pri zeleni LED. Rezultate prikažemo grafično. 

KMnO4()

-* 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

H2O ()

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

*Stolpec s modrim senčenjem označuje slepo.
Koncentracija osnovne raztopine KMnO4 je 10 mmol/L.

Rezultate vrišite v spodnji graf.

Zapišite zvezo med transmitanco (T) in koncentracijo snovi v raztopini (c).

T ∝


Poskus 3: Vpliv različnih snovi/specij na transmitanco

Cilj poskusa je pokazati, kako se spremeni transmitanca, če dikromat v raztopini pretvorimo v kromat.

Cr2O72– + 2 OH–

2 CrO42–+ H2O

(oranžen) 

 

(rumen)

 

Nevarnosti
 

NaOH je koroziven, povzroča opekline oči in kože ter prebavil v primeru zaužitja. Izogibajte se stiku kemikalije s kožo in očmi, uporabljajte laboratorijska očala in haljo.
Stavek R: 34
Stavek S: 23,  24/25, 26,  36/37/39, 28A

K2Cr2O7 je zelo toksičen in nevaren za okolje. Stik s kožo lahko povzroči preobčutljivost, strupen je ob zaužitju. Uporabljajte zaščitne rokavice in očala, raztopin ne spuščajte v okolje.
Stavek R: 49-46-21-25-26-37/38-41-43-50/53
Stavek S: 53-45-60-61


Postopek

Na blistru pripravite slepo ter pet raztopin dikromata. Pripravite tudi slepo ter pet raztopin kromata različnih koncentracij. Oba postopka priprave povzema preglednica. Uporabite osnovno raztopino K2Cr2O7 s koncentracijo 11 mmol/L, deionizirano vodo in raztopino NaOH s koncentracijo 2 mol/L.                  

 

Slepa

Raztopine dikromata

K2Cr2O7() 

-

1

2

3

4

5

NaOH () 

-

-

-

-

-

-

H2O () 

9

8

7

6

5

4

 

Slepa

Raztopine kromata

K2Cr2O7() 

-

1

2

3

4

5

6 NaOH () 

2

2

2

2

2

2

H2O ()

7

6

5

4

3

2

Transmitance raztopin dikromata oz. kromata izmerite s spektrometrom SPEKTRATM pri modri LED proti ustrezni slepi. Rezultate meritev sproti rišite v graf. 

Rezultate vrišite v spodnji graf.

Če v eksponent zveze T ∝ e-cb uvedemo sorazmernostni faktor k, ki je značilnost snovi, dobimo končno formulo:

T =

V kemijski praksi niso zaželene eksponentne zveze med merjeno fizikalno količino in koncentracijo. Za praktično uporabo so najprimernejše linearne zveze.

Eksponentno zvezo T ∝ e-kcb lahko prevedemo v linearno tako, da jo logaritmiramo, naravni logaritem pa pretvorimo v dekadičnega. Nato namesto k/2,303 uvedemo molarni absorpcijski koeficient (ε) ter nov pojem - absorbanco (A). Dobljeno zvezo imenujemo Lambert-Beerov zakon.

A = ε c b

Lambert-Beerov zakon

Simbol A označuje absorbanco, c množinsko koncentracijo specije (mol L-1), b pa je dolžina poti svetlobe skozi absorpcijsko sredstvo (cm). Simbol ε označuje molarni absorpcijski koeficient, ki velja za absorpcijo svetlobe neke specije pri določeni valovni dolžini in opredeljenih pogojih. Iz zgornje enačbe sledi, da je enota za molarni absorpcijski koeficient L mol-1 cm-1.

Dopolnite zvezo med absorbanco in transmitanco. (Absorbanca je s transmitanco povezana na enak način kot pH s koncentracijo oksonijevih ionov.)

A = ________T

Iz transmitanc, ki so podane v tabeli, izračunajte absorbance. Transmitanco lahko izražamo kot delež od ena ali pa jo podajamo v odstotkih. Kadar s transmitanco računamo, mora biti izražena kot delež od ena.

c (mmol/L)

0.04

0,12 

0,20

0,28

0,36

T

0,826 

0,570

0,408

0,298

0,205

A

 

 

 

 

 

Na sliki, ki sledi, so že vrisani podatki za transmitance. Vrišite vrednosti absorbanc pri posameznih koncentracijah.

Razvili in pripravili: Nataša Gros, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo in Margareta Vrtačnik, Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta