Máy tính chiều dài quang lộ từ độ hấp thụ làm gì
Máy tính này biến đổi định luật Beer-Lambert để tìm chiều dài quang lộ (l) mà ánh sáng đi qua mẫu. Với giá trị độ hấp thụ đo được, hệ số hấp thụ mol của chất hấp thụ và nồng độ dung dịch, máy tính trả về chiều dài quang lộ của cuvet hoặc buồng đo theo centimét. Đây là bài toán ngược với bài toán "tìm nồng độ" thường gặp và hữu ích khi kiểm tra hình học cuvet, kiểm định một buồng đo dòng tự chế hoặc giải ngược một thí nghiệm trong đó chiều dài quang lộ là ẩn số.
Cách sử dụng
Nhập ba giá trị: độ hấp thụ (A, số đọc không thứ nguyên từ máy quang phổ), hệ số hấp thụ mol (ε, đơn vị L·mol⁻¹·cm⁻¹ tại bước sóng bạn đo) và nồng độ (c, đơn vị mol/L). Máy tính lấy độ hấp thụ chia cho tích của ε và c rồi báo chiều dài quang lộ theo centimét, kèm quy đổi sang milimét cho tiện. Hãy đảm bảo ε và c được xác định ở cùng bước sóng và cùng đơn vị dùng để đo A.
Giải thích công thức
Định luật Beer-Lambert phát biểu rằng độ hấp thụ bằng tích của hệ số hấp thụ mol, nồng độ và chiều dài quang lộ:
$$A = \varepsilon \, c \, l$$
Giải ra chiều dài quang lộ ta được:
$$l = \frac{A}{\varepsilon \, c}$$
Ở đây A không thứ nguyên, ε có đơn vị L·mol⁻¹·cm⁻¹ và c tính bằng mol/L, nên tích ε·c có đơn vị cm⁻¹ và l cho ra kết quả tính bằng centimét. Định luật giả định ánh sáng đơn sắc và một dung dịch loãng, không tán xạ, nơi độ hấp thụ vẫn xấp xỉ tuyến tính, thường khi A nhỏ hơn khoảng 1.
Ví dụ minh họa
Giả sử một dung dịch có độ hấp thụ A = 0.63 tại bước sóng mà hệ số hấp thụ mol là ε = 6300 L·mol⁻¹·cm⁻¹, và nồng độ là c = 0.0001 mol/L (1 × 10⁻⁴ M). Chiều dài quang lộ là:
$$l = \frac{0.63}{6300 \times 0.0001} = \frac{0.63}{0.63} = 1\ \text{cm}$$
Kết quả xác nhận một cuvet chuẩn 1 cm. Nếu cũng số đọc đó nhưng A = 2.0 với ε = 20000 và c = 5 × 10⁻⁵ M, chiều dài quang lộ sẽ là l = 2.0 / (20000 × 0.00005) = 2.0 / 1.0 = 2 cm.
Câu hỏi thường gặp
Chiều dài quang lộ cho ra theo đơn vị nào? Khi độ hấp thụ không thứ nguyên, hệ số hấp thụ mol tính bằng L·mol⁻¹·cm⁻¹ và nồng độ tính bằng mol/L thì chiều dài quang lộ cho ra bằng centimét. Máy tính cũng hiển thị giá trị tương đương theo milimét.
Vì sao hệ số hấp thụ mol và nồng độ phải lớn hơn 0? Chiều dài quang lộ được tìm bằng cách lấy độ hấp thụ chia cho tích ε·c. Nếu ε hoặc c bằng 0 thì tích đó bằng 0 và phép chia không xác định, nên cả hai phải là số thực dương.
Công thức có đúng ngoài vùng hấp thụ tuyến tính không? Định luật Beer-Lambert chỉ đáng tin với mẫu loãng, không tán xạ, thường khi độ hấp thụ dưới khoảng 1. Ở độ hấp thụ cao, ánh sáng tạp và các hiệu ứng hóa học gây sai lệch, nên chiều dài quang lộ giải ra từ một giá trị A rất cao có thể không chính xác.
