Τι είναι η Μοριακή Απορρόφηση;

Στη χημεία, η μοριακή απορροφητικότητα ορίζεται ως ένα μέτρο της ικανότητας μιας χημικής ουσίας να απορροφά φως σε ένα καθορισμένο μήκος κύματος. Ο μοριακός συντελεστής απορρόφησης, ε, εξαρτάται από το χημικό είδος. Η πραγματική απορρόφηση εξαρτάται από τη χημική συγκέντρωση και το μήκος διαδρομής. Αυτές οι μεταβλητές χρησιμοποιούνται στον νόμο Beer-Lambert. Η γραμμομοριακή απορρόφηση είναι επίσης γνωστή ως συντελεστής γραμμομοριακής απόσβεσης και μοριακός συντελεστής απορρόφησης.

Ο νόμος Beer-Lambert είναι μια εξίσωση που σχετίζεται με την απορρόφηση με τη χημική συγκέντρωση, το μήκος διαδρομής και τη μοριακή απορροφητικότητα. Μαθηματικά, ο νόμος Beer-Lambert μπορεί να εκφραστεί ως A = εcl. Οι πιο κοινές μονάδες για τον μοριακό συντελεστή απορρόφησης είναι M-1cm-1, αν και οι μονάδες μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τις μονάδες που χρησιμοποιούνται για τη συγκέντρωση χημικών και το μήκος διαδρομής. Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) για αυτή τη μέτρηση είναι m2/mol.

Διαφορετικά χημικά είδη έχουν συνήθως διαφορετικούς μοριακούς συντελεστές απορρόφησης. Αυτές οι συγκεκριμένες τιμές για διαφορετικές χημικές ουσίες σε καθορισμένα μήκη κύματος φωτός μπορούν να βρεθούν σε εγχειρίδια αναφοράς χημικών. Σε περίπτωση που οι τιμές απορροφητικότητας δεν αναφέρονται ή δεν μπορούν να βρεθούν, μπορούν να προσδιοριστούν πειραματικά μετρώντας την απορρόφηση πολλών διαλυμάτων της χημικής ουσίας σε γνωστές συγκεντρώσεις.

Ο προσδιορισμός της μοριακής απορροφητικότητας ενός χημικού είδους μπορεί να επιτευχθεί μετρώντας την απορρόφηση ποικίλων συγκεντρώσεων διαλύματος με ένα φασματόμετρο. Το φασματόμετρο μετρά τη συνολική απορρόφηση του διαλύματος, η οποία αυξάνεται όσο αυξάνεται η χημική συγκέντρωση. Πολλά φασματόμετρα μετρούν τη διαπερατότητα, η οποία είναι το αντίστροφο της απορρόφησης. Η απορρόφηση πρέπει να χρησιμοποιείται για τον νόμο του Beer-Lambert. Εάν εμφανίζεται η μετάδοση, πρέπει πρώτα να βρεθεί το αντίστροφο.

Σε ένα μείγμα χημικών ειδών, κάθε συστατικό συμβάλλει στη συνολική απορρόφηση του μείγματος. Ο νόμος Beer-Lambert μπορεί να επεκταθεί για λύσεις με πολλαπλά συστατικά και μπορεί να εκφραστεί ως A = (e1c1 + … + encn)l, με τον δείκτη n να δηλώνει τον αριθμό των ειδών που υπάρχουν. Αυτή η διευρυμένη εξίσωση ισχύει για τα απορροφητικά είδη στο διάλυμα.

Ο μοριακός συντελεστής απορρόφησης σχετίζεται με τη διατομή απορρόφησης, σ, μέσω της σταθεράς του Avogadro, NA. Εάν οι μονάδες του μοριακού συντελεστή απορρόφησης ληφθούν ως L mol-1cm-1 και οι μονάδες της διατομής απορρόφησης είναι σε cm2, τότε σ = 1000ln(10) x ε/ΝΑ, ή 3.82 x 10-21 x ε . Η διατομή απορρόφησης σχετίζεται με την πιθανότητα μιας διαδικασίας απορρόφησης σε ένα διάλυμα.
Η μοριακή απορροφητικότητα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στη φασματομετρία για τη μέτρηση της συγκέντρωσης των χημικών διαλυμάτων. Η μέτρηση της απορρόφησης είναι μια πολύ γρήγορη μέθοδος προσδιορισμού των χημικών συγκεντρώσεων, αν και τα συγκεκριμένα χημικά είδη στο διάλυμα πρέπει να είναι γνωστά. Άλλες μέθοδοι μέτρησης της συγκέντρωσης, όπως η τιτλοδότηση, μπορεί να χρειαστούν περισσότερο χρόνο και μπορεί να απαιτήσουν πρόσθετες χημικές ουσίες.