ABSORTIVIDADE MOLAR: COMO CALCULÁ-LA E EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - QUÍMICA - 2024

A absortividade molar é uma propriedade química que indica quanta luz pode absorver uma espécie em solução. Este conceito é muito importante dentro da análise espectroscópica de absorção da radiação de fótons com energias na faixa do ultravioleta e do visível (Uv-vis).

Como a luz é composta por fótons com energias (ou comprimentos de onda) próprios, dependendo da espécie ou mistura analisada, um fóton pode ser absorvido em maior grau do que outro; ou seja, a luz é absorvida em certos comprimentos de onda característicos da substância.

Fonte: Dr. Console, do Wikimedia Commons

Assim, o valor da absortividade molar é diretamente proporcional ao grau de absorção da luz em um determinado comprimento de onda. Se a espécie absorver pouca luz vermelha, seu valor de absortividade será baixo; ao passo que se houver uma absorção pronunciada de luz vermelha, a absortividade terá um valor alto.

Uma espécie que absorve luz vermelha refletirá uma cor verde. Se a cor verde for muito intensa e escura, significa que há uma forte absorção da luz vermelha.

No entanto, alguns tons de verde podem ser devidos a reflexos de diferentes faixas de amarelos e azuis, que são misturados e percebidos como turquesa, esmeralda, vidro, etc.

O que é absortividade molar?

A absortividade molar também é conhecida pelas seguintes designações: extinção específica, coeficiente de atenuação molar, absorção específica ou coeficiente de Bunsen; Ele até foi nomeado de outras maneiras, razão pela qual tem sido uma fonte de confusão.

Mas o que exatamente é a absortividade molar? É uma constante que é definida na expressão matemática da lei de Lamber-Beer e simplesmente indica o quanto a espécie ou mistura química absorve luz. Essa equação é:

A = εbc

Onde A é a absorbância da solução em um comprimento de onda selecionado λ; b é o comprimento da célula onde está contida a amostra a ser analisada e, portanto, é a distância que a luz atravessa dentro da solução; c é a concentração da espécie absorvente; e ε, a absortividade molar.

Dado λ, expresso em nanômetros, o valor de ε permanece constante; mas ao alterar os valores de λ, ou seja, ao medir absorbâncias com luzes de outras energias, ε muda, atingindo um valor mínimo ou máximo.

Se seu valor máximo, ε _max, for conhecido, λ _max é determinado ao mesmo tempo; ou seja, a luz que a espécie mais absorve:

Fonte: Gabriel Bolívar

Unidades

Quais são as unidades de ε? Para encontrá-los, deve-se saber que as absorbâncias são valores adimensionais; e, portanto, a multiplicação das unidades de b e c deve ser cancelada.

A concentração das espécies absorventes pode ser expressa em g / L ou mol / L, eb é geralmente expressa em cm ou m (porque é o comprimento da célula pela qual o feixe de luz passa). A molaridade é igual a mol / L, então c também é expresso como M.

Assim, multiplicando as unidades de bec, obtemos: M ∙ cm. Quais unidades então ε deve ter para tornar o valor de A adimensional? Aqueles que multiplicam M ∙ cm dão um valor de 1 (M ∙ cm x U = 1). Resolvendo U, simplesmente obtemos M ^-1 ∙ cm ^-1, que também pode ser escrito como: L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1.

Na verdade, o uso das unidades M ^-1 ∙ cm ^-1 ou L ∙ mol ^-1 ∙ cm ^-1 acelera os cálculos para determinar a absortividade molar. No entanto, também é geralmente expresso em unidades de m ² / mol ou cm ² / mol.

Quando expressos nessas unidades, alguns fatores de conversão devem ser usados ​​para modificar as unidades de be c.

Como calcular?

Liberação direta

A absortividade molar pode ser calculada diretamente, resolvendo-a na equação acima:

ε = A / bc

Se a concentração da espécie absorvente, o comprimento da célula e a absorbância obtida no comprimento de onda forem conhecidos, ε pode ser calculado. No entanto, essa forma de calcular retorna um valor impreciso e não confiável.

Método de representação gráfica

Se você olhar atentamente para a equação da lei de Lambert-Beer, notará que ela se parece com a equação de uma reta (Y = aX + b). Isso significa que se os valores de A são plotados no eixo Y, e os de c no eixo X, deve-se obter uma reta que passe pela origem (0,0). Assim, A se tornaria Y, X seria c, e seria igual a εb.

Portanto, uma vez que a linha é representada graficamente, é suficiente tomar quaisquer dois pontos para determinar a inclinação, ou seja, a. Feito isso, e o comprimento da célula, b, é conhecido, é fácil resolver para o valor de ε.

Ao contrário da depuração direta, traçar A vs c permite que as medições de absorbância sejam calculadas e reduz o erro experimental; e também, linhas infinitas podem passar por um único ponto, portanto, o afastamento direto não é prático.

Da mesma forma, erros experimentais podem fazer com que uma linha não passe por dois, três ou mais pontos, portanto, na realidade, é utilizada a linha obtida após a aplicação do método dos mínimos quadrados (função já incorporada nas calculadoras). Tudo isso pressupondo uma alta linearidade e, portanto, conformidade com a lei de Lamber-Beer.

Exercícios resolvidos

Exercício 1

Sabe-se que uma solução de um composto orgânico na concentração de 0,008739 M apresentou absorbância de 0,6346, medida em λ = 500 nm e com comprimento de célula de 0,5 cm. Calcule a absortividade molar do complexo naquele comprimento de onda.

A partir desses dados, ε pode ser resolvido diretamente:

ε = 0,6346 / (0,5cm) (0,008739M)

145,23 M ^-1 ∙ cm ^-1

Exercício 2

As seguintes absorbâncias são medidas em diferentes concentrações de um complexo de metal em um comprimento de onda de 460 nm e com uma célula de 1 cm de comprimento:

A: 0,03010 0,1033 0,1584 0,3961 0,8093

c: 1,8 ∙ 10 ^-5 6 ∙ 10 ^-5 9,2 ∙ 10 ^-5 2,3 ∙ 10 ^-4 5,6 ∙ 10 ^-4

Calcule a absortividade molar do complexo.

Há um total de cinco pontos. Para calcular ε é necessário representá-los graficamente colocando os valores de A no eixo Y e as concentrações de c no eixo X. Feito isso, determina-se a reta dos mínimos quadrados, e com sua equação podemos determinar ε.

Nesse caso, após traçar os pontos e traçar a reta com um coeficiente de determinação R ² de 0,9905, a inclinação é igual a 7 ∙ 10 ^-4; ou seja, εb = 7 ∙ 10 ^-4. Portanto, com b = 1cm, ε será 1428,57 M ^-1.cm ^-1 (1/7 ∙ 10 ^-4).

Referências

1. Wikipedia. (2018). Coeficiente de atenuação molar. Recuperado de: en.wikipedia.org
2. Science Struck. (2018). Absorção molar. Recuperado de: sciencestruck.com
3. Análise Colorimétrica: (Lei de Beer ou Análise Espectrofotométrica). Recuperado de: chem.ucla.edu
4. Kerner N. (nd). Experimento II - Cor da Solução, Absorvância e Lei da Cerveja. Recuperado de: umich.edu
5. Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5ª ed.). PEARSON Prentice Hall, p-472.
6. Gonzáles M. (17 de novembro de 2010). Absortividade Recuperado de: quimica.laguia2000.com