Das Gesetz des Bieres

Viele chemische Reaktionen verlaufen in zwei Richtungen, vorwärts und rückwärts. Im Laufe der Zeit laufen die Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen mit der gleichen Geschwindigkeit ab, und die Konzentration der Reaktanten und Produkte ändert sich nicht mehr. Dies wird als chemisches Gleichgewicht bezeichnet.

Im chemischen Gleichgewicht sind die Konzentrationen der einzelnen Komponenten durch die Gleichgewichtskonstante K miteinander verbunden, die das Verhältnis der Produktkonzentrationen zu den Reaktantenkonzentrationen darstellt, die jeweils hoch ihren stöchiometrischen Koeffizienten erhöht werden.

Doch wie bestimmt man Gleichgewichtskonzentrationen? Eine Methode misst die Intensität einer Wellenlänge des Lichts, die das Produkt vor und nach dem Durchgang durch eine Probe absorbiert. Die Intensitätsdifferenz wird als Absorption bezeichnet und entspricht der Menge der absorbierenden Verbindung in der Probe.

Sie erinnern sich vielleicht, dass Elektronen hauptsächlich den Grundzustand einnehmen. Wenn sie eine bestimmte Menge an Energie absorbieren, werden sie auf ein höheres Energieniveau angeregt. Diese Energie entspricht einer bestimmten Wellenlänge des Lichts. Sie können diese Wellenlänge ermitteln und die Absorption mit einem Spektralphotometer messen, das einen Lichtstrahl durch die Probe lenkt und die Intensitätsänderung bei einer oder mehreren Wellenlängen misst.

Die Absorption ist gleich dem negativen Logarithmus der Intensität des abgeschwächten Lichts über die Intensität des einfallenden Lichts. Durch die Darstellung der Absorptionswerte mehrerer Lösungen mit unterschiedlichen bekannten Produktkonzentrationen beobachten wir eine lineare Beziehung zwischen Absorption und Konzentration. Dies ist ein Beispiel für das Biersche Gesetz.

Das Beersche Gesetz wird mathematisch durch diese Gleichung ausgedrückt, wobei A die Absorption, Epsilon der molare Dämpfungskoeffizient, eine Konstante, die für jede Verbindung variiert, l die Weglänge des Lichts durch die Probe und c die Konzentration der Verbindung ist.

Durch die Identifizierung der linearen Funktion für eine gegebene Verbindung bei einer bestimmten Wellenlänge und Weglänge können Sie die Absorptionsdaten einer Lösung im Gleichgewicht verwenden, um die Gleichgewichtskonzentration des Produkts zu bestimmen. Von dort aus können Sie die Gleichgewichtskonzentrationen der Reaktanten berechnen und nach der Gleichgewichtskonstante auflösen. In diesem Labor bereiten Sie Lösungen von Eisen(III)-isothiocyanat vor und verwenden ein Spektralphotometer, um dessen Extinktion bei verschiedenen Konzentrationen zu bestimmen.