如何计算摩尔吸光系数

共同创作者是 Bess Ruff, MA

参考

摩尔吸光系数也被称为摩尔消光系数，是用来衡量化学物质吸收特定波长光线的能力的一个指标。使用摩尔吸光系数，你可以在不考虑测量过程中浓度或溶液长度差异的情况下，比较电子在不同化合物的能级间发生跃迁的概率。[1] 吸光系数通常用于化学，不应与消光系数混淆，后者在物理学中更加常用。摩尔吸光系数的标准单位是升/摩尔•厘米（L mol-1 cm-1）。[2]

方法 1
方法 1 的 2:

使用公式计算摩尔吸光系数

  1. Step 1 理解吸光度的朗伯-比尔定律：A = ɛ x l x c。
    标准的吸光度公式是 A = ɛ x l x c，其中A 是样品吸收的特定波长的光线量， ɛ是摩尔吸光系数， l是光线通过溶液的距离，而c是吸收物质单位体积的浓度。 [3]
    • 吸光度也可以用参考样品与未知样品之间的强度比来计算。计算公式为A = log10(Io/I)。[4]
    • 强度可以用分光光度计测量得出。
    • 溶液的吸光度会根据通过溶液的波长的变化而改变。溶液对某些波长的吸收能力会强于其他波长，具体取决于溶液的组成。记得说明计算中使用的是哪种波长。[5]
  2. Step 2 将朗伯-比尔公式变形，求摩尔吸光系数。
    根据代数原理，我们可以用吸光度除以长度和浓度，使公式的一边变成摩尔吸光系数：ɛ = A/lc。现在，我们可以使用基本公式来计算给定波长的摩尔吸光系数。
    • 读数之间的吸光度可能因为溶液浓度和用于测量强度的容器形状而变化。摩尔吸光系数会抵消这些变化。[6]
  3. Step 3 使用分光光度法取得公式中变量的值。
    分光光度计是一种仪器，它可以让特定波长的光通过物质并检测透出的光线量。有些光会被溶液吸收，剩下的光会穿透溶液，可以用来计算溶液的吸光度。
    • 制备一种浓度c已知的溶液，用于分析。浓度的单位是摩尔或摩尔/升。[7]
    • 要求得l，得测量出试管的长度，即在分光光度计中盛放液体样品的试管的长度。路径长度的单位是厘米。
    • 使用分光光度计测量给定波长的吸光度A。波长的单位是米，但大多数波长都很小，实际是以纳米（nm）为单位进行测量的。[8] 吸光度没有单位。
  4. Step 4 将值代入变量中，解方程，求出摩尔吸光系数。
    使用得到A、c和l值，将它们代入公式ɛ = A/lc中。用l乘以c，然后再用A除以它们的积，求得摩尔吸光系数。
    • 例如：使用长度为1 cm的试管测量密度为0.05 mol/L的溶液的吸光度。它对波长280 nm的吸光度为1.5。那么该溶液的摩尔吸光系数为多少？
      • ɛ280 = A/lc = 1.5/(1 x 0.05) = 30 L mol-1 cm-1
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方法 2
方法 2 的 2:

使用最佳拟合线计算摩尔吸光系数

  1. Step 1 测量穿透不同浓度的溶液的透射光强度。
    制备三到四种浓度的同一种溶液。使用分光光度计测量某种浓度的溶液对给定波长的吸光度。从浓度最低的溶液开始，由低到高地测量。顺序并不重要，但你必须记录好各溶液的吸光度，并将它们用于正确的计算。
  2. Step 2 在图表上标出浓度和吸光度的关系。
    使用分光光度计的测量值，在曲线图上标出每个点。具体到每个点时，以X轴代表浓度，以Y轴代表吸光度。[9]
    • 画线将各点连接起来。如果测量值准确，这些点的连线应该形成一条直线，表明吸光度与浓度成正比，与比尔定律相符。[10]
  3. Step 3 通过数据点来确定最佳拟合线的斜率。...
    通过数据点来确定最佳拟合线的斜率。为了计算斜率，你应该用上升值除以改变量。取两个数据点，用其中一个的X值和Y值减去另一个的X值和Y值，然后用Y值之差除以X值之差。
    • 直线的斜率公式是(Y2 - Y1)/(X2 - X1)。有下标2的是较高的数据点，而标有下标1的则为较低的数据点。
    • 例如：浓度为0.2摩尔时，吸光度为0.27，而浓度为0.3摩尔时，吸光度为0.41。吸光度是Y值，而浓度是X值。使用直线的斜率公式计算：(Y2 - Y1)/(X2 - X1) = (0.41-0.27)/(0.3-0.2) = 0.14/0.1 = 1.4，所以直线的斜率为1.4。
  4. Step 4 用直线的斜率除以路径长度或试管深度，来计算摩尔吸光系数。
    使用数据点计算摩尔吸光系数的最后一步是除以路径长度。路径长度指的是分光光度计中使用的试管深度。
    • 继续解上述例题：如果直线的斜率为1.4，而路径长度为0.5 cm，则摩尔吸光系数等于1.4/0.5 = 2.8 L mol-1 cm-1。
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参考

  1. ↑ http://www.chemguide.co.uk/analysis/uvvisible/beerlambert.html
  2. ↑ http://www.chm.davidson.edu/vce/spectrophotometry/beerslaw.html
  3. ↑ http://www.chemguide.co.uk/analysis/uvvisible/beerlambert.html
  4. ↑ http://www.chemguide.co.uk/analysis/uvvisible/beerlambert.html
  5. ↑ http://www.chm.davidson.edu/vce/spectrophotometry/beerslaw.html
  6. ↑ http://www.chemguide.co.uk/analysis/uvvisible/beerlambert.html
  7. ↑ http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/molspec/beers1.htm
  8. ↑ http://www.bbc.co.uk/bitesize/standard/physics/telecommunications/communication_using_waves/revision/5/
  9. ↑ http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/molspec/beers1.htm
  1. ↑ http://www.chem.ucla.edu/~gchemlab/colorimetric_web.htm

关于本wikiHow

Bess Ruff, MA
共同创作者是 :
Bess Ruff, MA
环境科学家
这篇文章的共同创作者是 Bess Ruff, MA. Bess Ruff是美国佛罗里达州的一位地理学博士研究生。她曾就读于加州大学圣塔芭芭拉分校布伦环境科学与管理学院，并于2016年获得了环境科学与管理专业文学硕士学位。她曾为加勒比地区的海洋空间规划项目开展调查工作，并作为博士生学者身份为可持续渔业集团提供了研究支持。 这篇文章已经被读过37,408次。
分类: 化学
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