Legge della birra

Molte reazioni chimiche progrediscono in due direzioni, avanti e indietro. Nel tempo, le reazioni dirette e inverse si verificheranno alla stessa velocità e la concentrazione dei reagenti e dei prodotti non cambierà più. Questo è noto come equilibrio chimico.

All'equilibrio chimico, le concentrazioni di ciascun componente sono correlate tra loro dalla costante di equilibrio, K, che è il rapporto tra le concentrazioni del prodotto e le concentrazioni dei reagenti, ciascuna elevata alla potenza dei propri coefficienti stechiometrici.

Ma come si determinano le concentrazioni di equilibrio? Un metodo misura l'intensità di una lunghezza d'onda della luce che il prodotto assorbe prima e dopo il passaggio attraverso un campione. La differenza di intensità è chiamata assorbanza e corrisponde alla quantità di composto assorbente nel campione.

Potresti ricordare che gli elettroni occupano principalmente lo stato fondamentale. Quando assorbono una certa quantità di energia, vengono eccitati a un livello di energia più elevato. Quell'energia corrisponde a una specifica lunghezza d'onda della luce. È possibile trovare questa lunghezza d'onda e misurare l'assorbanza con uno spettrofotometro, che dirige un raggio di luce attraverso il campione e misura la variazione di intensità a una o più lunghezze d'onda.

L'assorbanza è uguale al logaritmo negativo dell'intensità della luce attenuata rispetto all'intensità della luce incidente. Tracciando i valori di assorbanza di più soluzioni con diverse concentrazioni di prodotto note, osserviamo una relazione lineare tra assorbanza e concentrazione. Questo è un esempio della legge della birra.

La legge di Beer è espressa matematicamente da questa equazione, dove A è l'assorbanza, epsilon è il coefficiente di attenuazione molare, una costante che varia per ogni composto, l è la lunghezza del percorso della luce attraverso il campione e c è la concentrazione del composto.

Identificando la funzione lineare per un dato composto a una lunghezza d'onda e a una lunghezza del percorso specifiche, è possibile utilizzare i dati di assorbanza di una soluzione all'equilibrio per determinare la concentrazione di equilibrio del prodotto. Da lì, è possibile calcolare le concentrazioni di equilibrio dei reagenti e risolvere la costante di equilibrio. In questo laboratorio, preparerai soluzioni di isotiocianato di ferro (III) e utilizzerai uno spettrofotometro per determinarne l'assorbanza a varie concentrazioni.