Basiskennis chemie |
Chemie en Stoffen
Chemisch Rekenen
Naamgeving zouten
Hoeveel?
|
De Wet van Lambert-Beer
De grootheden "molaire extinctiecoëfficiënt", "concentratie" en "weglengte" zijn door de chemici Lambert en Beer tot een hanteerbare formule verwerkt:
Hierin is
Deze formule wordt de wet van Lambert-Beer genoemd. De regel is geformuleerd door August Beer. Hij baseerde zich daarbij op zijn eigen werk en dat van Johann Heinrich Lambert. De waarden voor is voor veel stoffen inmiddels bekend. In BINAS is van een aantal stoffen de waarde ervan opgenomen. Hier zou je mee kunnen rekenen om de concentratie van een stof in een oplossing te kunnen uitrekenen. In de praktijk wordt dit zelden gedaan, omdat de afhangt van de exacte golflengte en de weglengte wel ongeveer, maar zelden precies 1 cm is. |
Wet van Lambert-Beer |
De wet van Lambert-Beer in de praktijk
De hoeveelheid licht die tegengehouden wordt, wordt gemeten met behulp van een spectrofotometer. De oplossing die gemeten moet worden wordt in een speciale houder, een cuvet, in het apparaat geplaatst. Na sluiting van de deksel wordt de extinctie op het display weergegeven. | Spectrofotometer |
De huidige spectrofotometers zijn uiteraard erg geautomatiseerd. Veel van de dingen die een analist vijftig jaar geleden nog handmatig moest doen (de golflengte met een draaiknop instellen, hoeveelheden licht noteren, rekenen!) gebeuren nu automatisch. De spectrofotometer hiernaast heeft een aantal drukknoppen voor het instellen van de golflengte en de keuze voor de standaard berekeningen.
Het rechter deel van het apparaat bevat de elektronica en het bedieningspaneel. |
De cuvet bevindt zich in het linker gedeelte van het apparaat. Cuvetten zijn er in veel soorten en maten. De meest gangbare maat is momenteel een cuvet met een dikte van 1 cm. Ook de breedte is 1 cm. Ook de meeste spectrofotometers zijn op deze maten ingesteld: in het cuvettenhuis zitten al houders met deze maten.
Cuvetten worden worden vooral van drie verschillende materialen gemaakt, afhankelijk van het gebruik dat er van gemaakt zal worden. Er zit bovendien een aanzienlijk prijsverschil tussen cuvetten van verschillende materialen.
Voor de meeste spectroscopische metingen voldoen deze drie soorten cuvetten. Voor speciale spectra worden ook andere materialen als cuvet gebruikt. |
Cuvet |
Keuze van de golflengte
De waarde van wordt door de te meten stof bepaald maar ook door de kleur, of golflengte, van het gebruikte licht. Dit betekent dat de instelling van het apparaat heel belangrijk is. Bij elke spectrofotometer kan daarom de golflengte worden ingesteld. Er wordt altijd geprobeerd om bij een kleine verandering in concentratie een grote verandering in de tegengehouden hoeveelheid licht te krijgen. In de formule van Lambert-Beer ligt bij een bepaalde cuvet de weglengte vast.
De reactie van de extinctie op de concentratie wordt dan alleen bepaald door de de extinctiecoëfficient . Hoe groter , hoe steiler de lijn loopt. Om deze reden wordt altijd gemeten bij een golflengte waarbij de waarde van zo groot mogelijk is, het liefst maximaal. De spectrofotometer geeft in het display van de golflengte een bepaalde waarde aan. Of dit ook echt de golflengte is van het licht dat door de cuvet gaat is lastig te controleren. Hoewel dan iets lager is, en de lijn dus iets minder steil gaat lopen, is dit vaak nog wel voldoende om een goede meting te doen. De waarde van uit BINAS kun je dan niet meer gebruiken. Praktisch betekent dit dat de spectrofotometer op de golflengte met de maximale wordt ingesteld, en verder gedaan wordt alsof we de waarde van niet echt weten. |
Extinctie vs concentratie bij verschillende . Rood: laag; Groen: hoog. |
Om toch de concentratie te bepalen in een oplossing van bijvoorbeeld amarant, een rode kleurstof die veel in limonade wordt toegepast, wordt de volgende procedure gevolgd: |
|
Kalibratiegrafie Kalibratielijn |
Er wordt bewust gebruik gemaakt van een serie oplossingen, zodat eventuele toevallige fouten in het maken of meten van de oplossingen aan het licht komen. De bovenste grafiek hiernaast is het resultaat van de linker serie metingen. Hoewel de punten niet exact op een rechte lijn liggen, zijn de afwijkingen klein en waarschijnlijk het gevolg van vooral onnauwkeurigheden in de meting. In de onderste grafiek is de rechter serie metingen weergegeven. Hierin zit duidelijk een fout.
|
Hierboven een goede kalibratielijn |
- ↑ In het Engels wordt "Extinctie" aangeduid met "Absorbance", en als afkorting wordt vaak de "A" gebruikt in plaats van de "E".