ماذا تفعل حاسبة طول المسار الضوئي من الامتصاصية
تعيد هذه الحاسبة ترتيب قانون بير-لامبرت لإيجاد طول المسار الضوئي (l) الذي يقطعه الضوء عبر العينة. بمعلومية امتصاصية مقيسة، والامتصاصية المولارية للنوع الماص، وتركيز المحلول، تُرجع طول مسار الخلية أو الكوفيت بالسنتيمتر. وهي عكس المسألة المعتادة "إيجاد التركيز"، وتُفيد في التحقق من هندسة الكوفيت، أو التأكد من صحة خلية تدفق مخصصة، أو الحل العكسي لتجربة يكون فيها طول المسار هو المجهول.
كيفية الاستخدام
أدخل ثلاث قيم: الامتصاصية (A، وهي قراءة عديمة الأبعاد من مطياف الامتصاص لديك)، والامتصاصية المولارية (ε، بوحدة L·mol⁻¹·cm⁻¹ عند الطول الموجي الذي قِست عنده)، والتركيز (c، بوحدة mol/L). تقسم الحاسبة الامتصاصية على حاصل ضرب ε و c وتُبلّغ عن طول المسار بالسنتيمتر، مع تحويل إلى المليمتر لمزيد من اليسر. تأكد من أن ε و c مذكورتان لنفس الطول الموجي والوحدات المستخدمة للحصول على A.
شرح المعادلة
ينص قانون بير-لامبرت على أن الامتصاصية هي حاصل ضرب الامتصاصية المولارية والتركيز وطول المسار:
$$A = \varepsilon \, c \, l$$
وبالحل لإيجاد طول المسار نحصل على:
$$l = \frac{A}{\varepsilon \, c}$$
هنا A عديمة الأبعاد، و ε بوحدة L·mol⁻¹·cm⁻¹، و c بوحدة mol/L، لذا فإن حاصل الضرب ε·c بوحدة cm⁻¹ ويخرج l بالسنتيمتر. يفترض القانون ضوءًا أحادي اللون ومحلولًا مخففًا غير مشتِّت للضوء تظل فيه الامتصاصية خطية تقريبًا، وهذا عادةً عندما تكون A أقل من نحو 1.
مثال محلول
لنفترض أن محلولًا يعطي قراءة امتصاصية A = 0.63 عند طول موجي تكون عنده الامتصاصية المولارية ε = 6300 L·mol⁻¹·cm⁻¹، والتركيز c = 0.0001 mol/L (1 × 10⁻⁴ M). فيكون طول المسار:
$$l = \frac{0.63}{6300 \times 0.0001} = \frac{0.63}{0.63} = 1\ \text{cm}$$
تؤكد النتيجة كوفيت قياسي بطول 1 cm. ولو كانت القراءة نفسها A = 2.0 مع ε = 20000 و c = 5 × 10⁻⁵ M، لكان طول المسار l = 2.0 / (20000 × 0.00005) = 2.0 / 1.0 = 2 cm.
الأسئلة الشائعة
بأي وحدة يخرج طول المسار؟ عندما تكون الامتصاصية عديمة الأبعاد، والامتصاصية المولارية بوحدة L·mol⁻¹·cm⁻¹، والتركيز بوحدة mol/L، يكون طول المسار بالسنتيمتر. كما تعرض الحاسبة القيمة المكافئة بالمليمتر.
لماذا يجب أن تكون الامتصاصية المولارية والتركيز أكبر من الصفر؟ يُوجد طول المسار بقسمة الامتصاصية على حاصل الضرب ε·c. فإذا كانت ε أو c مساوية للصفر، صار الحاصل صفرًا وأصبحت القسمة غير معرَّفة، لذا يجب أن تكون كلتاهما عددين حقيقيين موجبين.
هل يصلح هذا خارج نطاق الامتصاصية الخطي؟ قانون بير-لامبرت موثوق فقط للعينات المخففة غير المشتِّتة للضوء، عادةً عندما تكون الامتصاصية أقل من نحو 1. عند الامتصاصية العالية، يسبب الضوء الشارد والتأثيرات الكيميائية انحرافات، لذا قد يكون طول المسار المحسوب من قيمة A مرتفعة جدًا غير دقيق.
