Come Calcolare il Coefficiente di Assorbimento Molare

Co-redatto da Bess Ruff, MA

L'assorbività molare, nota anche come coefficiente di estinzione molare, misura la capacità di una specie chimica di assorbire una determinata lunghezza d'onda di luce. Questa informazione permette di effettuare un'analisi comparativa fra diversi composti chimici senza dover prendere in considerazione le differenze di concentrazione o di dimensioni della soluzione durante le misurazioni.^{[1]
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Fonte di ricerca} Si tratta di un dato molto utilizzato in chimica, che non deve essere confuso con il coefficiente di estinzione che viene usato più comunemente in ambiti della fisica. L'unità di misura standard dell'assorbività molare sono i litri su mole per centimetri (L mol^-1 cm^-1).^{[2]
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Fonte di ricerca}

Metodo 1

Metodo 1 di 2:

Calcolare l'Assorbività Molare Tramite l'Equazione

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Comprendi la legge di Lambert-Beer relativa all'assorbività: A = ɛlc. L'equazione standard relativa all'assorbanza è A = ɛlc, dove A rappresenta la quantità di luce emessa dalla lunghezza d'onda scelta e assorbita dal campione in esame, ɛ è l'assorbività molare, l è la distanza percorsa dalla luce attraverso la soluzione chimica in esame e c è la concentrazione della specie chimica assorbente per unità di volume della soluzione (cioè la "molarità").^{[3]
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- L'assorbanza (in passato definita "densità ottica") può essere calcolata anche utilizzando il rapporto fra l'intensità di un campione di riferimento e quella del campione sconosciuto. Viene espressa dall'equazione A = log₁₀(I_o/I).^{[4]
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- L'intensità si misura utilizzando uno spettrofotometro.
- L'assorbanza di una soluzione varia in base alla lunghezza dell'onda di luce che la attraversa. Alcune lunghezze d'onda vengono assorbite di più rispetto ad altre, in base alla composizione della soluzione in esame, quindi è bene ricordarsi di indicare sempre quale lunghezza d'onda è stata utilizzata per eseguire il calcolo.^{[5]
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Utilizza la formula inversa dell'equazione di Lambert-Beer per calcolare l'assorbività molare. In base alle regole algebriche, possiamo dividere l'assorbanza per la lunghezza e la concentrazione allo scopo di isolare l'assorbività molare in un membro dell'equazione iniziale ottenendo: ɛ = A/lc. A questo punto, possiamo utilizzare l'equazione ottenuta per calcolare l'assorbività molare della lunghezza d'onda di luce usata per la misurazione.
- L'assorbanza delle diverse misurazioni può variare in base alla concentrazione della soluzione e alla forma del contenitore che è stato usato per misurare l'intensità della luce. L'assorbività molare compensa queste variazioni.^{[6]
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Utilizzando uno spettrofotometro puoi misurare i valori da sostituire alle rispettive variabili presenti all'interno dell'equazione. Lo spettrofotometro è uno strumento che misura la quantità di luce, a una specifica lunghezza d'onda, che riesce ad attraversare la soluzione o il composto in esame. Una parte della luce verrà assorbita dalla soluzione studiata, mentre la rimanenza la attraverserà completamente e verrà usata per calcolarne l'assorbanza.
- Prepara la soluzione da studiare usando un grado di concentrazione noto che andrà sostituito alla variabile c dell'equazione. L'unità di misura della concentrazione è la mole (mol) o la mole per litro (mol/l).^{[7]
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- Per misurare la variabile l, occorre misurare fisicamente la lunghezza della provetta o del contenitore usato per conservare la soluzione. In questo caso l'unità di misura sono i centimetri.
- Usa uno spettrofotometro per misurare l'assorbanza, A, della soluzione in esame, in base alla lunghezza d'onda scelta per effettuare la misurazione. L'unità di misura della lunghezza d'onda è il metro, ma dato che la maggior parte delle onde ha una lunghezza molto inferiore, nella realtà, si usa molto più spesso il nanometro (nm).^{[8]
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  Fonte di ricerca} L'assorbanza non viene associata ad alcuna un'unità di misura.
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Sostituisci i valori misurati con le relative variabili all'interno dell'equazione, quindi esegui i calcoli per ottenere il coefficiente di assorbimento molare. Usa i valori ottenuti per le variabili A, c e l e sostituiscili all'interno dell'equazione ɛ = A/lc. Moltiplica l per c, quindi dividi A per il risultato di tale prodotto allo scopo di calcolare l'assorbività molare.
- Ad esempio, ipotizziamo di usare una provetta avente una lunghezza di 1 cm e di misurare l'assorbanza di una soluzione con un grado di concentrazione pari a 0,05 mol/L. L'assorbanza della soluzione in oggetto, quando è attraversata da un'onda di lunghezza pari a 280 nm, è di 1,5. Qual è dunque l'assorbività molare della soluzione in esame?
  - ɛ₂₈₀ = A/lc = 1,5/(1 x 0,05) = 30 L mol^-1 cm^-1
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Metodo 2

Metodo 2 di 2:

Calcolare l'Assorbività Molare Graficamente

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Misura l'intensità dell'onda luminosa mentre attraversa diverse concentrazioni della medesima soluzione. Crea 3-4 campioni di una soluzione a diverse concentrazioni. Utilizza uno spettrofotometro per misurare l'assorbanza di ognuno dei campioni di soluzione quando vengono attraversati da una specifica lunghezza d'onda luminosa. Inizia a testare il campione di soluzione con la concentrazione più bassa per poi spostarti verso quello a concentrazione più elevata. L'ordine con cui effettui le misurazioni non è importante, ma serve per tenere traccia di quale assorbanza usare durante i vari calcoli.
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Disegna un grafico dell'andamento delle misurazioni in base alla concentrazione e all'assorbanza. Utilizzando i dati ottenuti con lo spettrofotometro, riporta ogni punto su un grafico a linee. Riporta la concentrazione sull'asse delle X e l'assorbanza su quello delle Y, quindi utilizza i valori misurati come coordinate di ciascun punto.^{[9]
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- Adesso unisci i punti ottenuti tracciando una linea. Se le misurazioni che hai effettuato sono corrette, dovresti ottenere una linea retta ad indicare che, come espresso dalla legge di Lambert-Beer, l'assorbanza e la concentrazione sono legate da una relazione proporzionale.^{[10]
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Determina la pendenza della linea di tendenza definita dai vari punti ottenuti dalle misurazioni strumentali. Per calcolare la pendenza di una retta, si usa l'apposita formula che prevede di sottrarre le rispettive coordinate X e Y di due punti a scelta della retta in esame per poi calcolarne il rapporto Y/X.
- L'equazione relativa alla pendenza di una retta è (Y₂ - Y₁)/(X₂ - X₁). Il punto più alto della linea in esame è identificato dall'indice 2, mentre il punto più basso è indicato dall'indice 1.
- Ad esempio, ipotizziamo che l'assorbanza della soluzione in esame, a una concentrazione di 0,2 mol, sia pari a 0,27, mentre quella a una concentrazione di 0,3 mol sia di 0,41. L'assorbanza rappresenta la coordinata cartesiana Y, mentre la concentrazione rappresenta la coordinata cartesiana X di ciascun punto. Utilizzando l'equazione per il calcolo della pendenza di una retta otterremo (Y₂ - Y₁)/(X₂ - X₁) = (0,41-0,27)/(0,3-0,2) = 0,14/0,1 = 1,4, che rappresenta la pendenza della linea tracciata.
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Dividi la pendenza della retta per la lunghezza del percorso dell'onda luminosa (in questo caso la profondità della provetta) per ottenere l'assorbività molare. Il passaggio finale di questo metodo per il calcolo del coefficiente di assorbimento molare consiste nel dividere la pendenza per la lunghezza del percorso effettuato dall'onda di luce usata per le misurazioni. In questo caso, dovremo utilizzare la lunghezza della provetta utilizzata per le misurazioni effettuate tramite lo spettrofotometro.
- Nel nostro esempio, abbiamo ottenuto una pendenza di 1,4 della retta che rappresenta la relazione esistente fra assorbenza e concentrazione chimica della soluzione in esame. Ipotizzando che la lunghezza della provetta usata per le misurazioni sia di 0,5 cm, otterremo che l'assorbività molare è pari a 1,4/0,5 = 2,8 L mol^-1 cm^-1.
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