Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM4 - STYCZEŃ 2020



PYTANIE NR 23.
Ile wynosi stężenie molowe roztworu CuSO4, którego absorbancja mierzona w kuwecie o grubości 20 mm ma wartość 0,90? Molowy współczynnik absorpcji s = 3000 dm3/molcm.
Ilustracja przedstawia wzór matematyczny używany w chemii analitycznej do obliczania stężenia molowego roztworu na podstawie
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Korzystamy z prawa Lamberta-Beera:
A = ε·l·c. Długość drogi optycznej l = 20 mm = 2 cm. Zatem c = A/(ε·l) = 0,90/(3000·2) = 0,90/6000 = 1,5·10-4 mol/dm3. Pozostałe odpowiedzi wynikają z błędnej konwersji mm→cm lub pomyłki w potędze dziesięciu.

Pełne wyjaśnienie:

W spektrofotometrii (UV-Vis) zależność między absorbancją a stężeniem opisuje prawo Lamberta-Beera:

A = ε · l · c, gdzie: A to absorbancja (bez jednostki), ε to molowy współczynnik absorpcji (tu podany jako 3000 dm3/(mol·cm)), l to długość drogi optycznej w kuwecie (w cm), a c to stężenie molowe w mol/dm3.

W zadaniu podano grubość kuwety 20 mm. To kluczowy moment: wzór wymaga cm, więc wykonujemy konwersję:

20 mm = 2 cm.

Podstawiamy do wzoru i przekształcamy na stężenie:

c = A / (ε · l)

c = 0,90 / (3000 · 2) = 0,90 / 6000 = 0,00015 mol/dm3 = 1,5·10-4 mol/dm3.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 1,5×10-5 mol/dm3 zwykle pojawia się, gdy ktoś popełni błąd rzędu wielkości (np. mylnie uzna, że 0,90/6000 daje 1,5×10-5) albo zastosuje dodatkowe, nieuzasadnione przeliczenie.
  • 3,0×10-4 mol/dm3 odpowiada sytuacji, gdy przyjmie się l = 1 cm (pominięcie faktu, że 20 mm to 2 cm), czyli zaniży się drogę optyczną dwukrotnie, a przez to zawyży stężenie dwukrotnie.
  • 3,0×10-5 mol/dm3 to kombinacja błędów: jednocześnie zła konwersja długości i pomyłka w potędze dziesięciu.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź jednostki ε i l. Najczęściej w takich zadaniach punktem krytycznym jest zamiana mm→cm lub m→cm; dopiero potem wykonuj dzielenie i zapis w notacji naukowej.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jakie jest równanie prawa Lamberta-Beera w spektrofotometrii?
Najczęściej stosuje się zależność A = ε·l·c, gdzie A to absorbancja, ε to molowy współczynnik absorpcji, l to długość drogi optycznej w kuwecie (zwykle w cm), a c to stężenie molowe w mol/dm3. To równanie pozwala obliczyć stężenie z pomiaru A.
Dlaczego trzeba przeliczyć 20 mm na centymetry w tym zadaniu?
We wzorze A = ε·l·c jednostki muszą być spójne. Jeśli ε podano w dm3/(mol·cm), to l musi być w cm. Ponieważ 20 mm = 2 cm, brak przeliczenia prowadzi do błędu nawet dziesięciokrotnego lub większego w wyniku.
Jak obliczyć stężenie, gdy znam absorbancję, ε i grubość kuwety?
Przekształć prawo Lamberta-Beera do postaci c = A/(ε·l). Następnie upewnij się, że l jest w tych samych jednostkach długości co w ε (zwykle cm). Wstaw liczby i wykonaj dzielenie, zapisując wynik w mol/dm3.
Co oznacza molowy współczynnik absorpcji ε?
Molowy współczynnik absorpcji (ε) opisuje, jak silnie dana substancja pochłania promieniowanie o określonej długości fali. Zależy od związku chemicznego, długości fali, rozpuszczalnika i warunków pomiaru. Im większe ε, tym większa absorbancja przy tym samym stężeniu.
Czy absorbancja ma jednostkę?
Absorbancja jest wielkością bezwymiarową (nie ma jednostki), ponieważ wynika z logarytmu stosunku natężeń promieniowania. Jednostki pojawiają się natomiast w ε i w długości drogi optycznej l, dlatego ich zgodność jest kluczowa w obliczeniach stężenia.
Jakie błędy najczęściej robi się w zadaniach z A = εlc?
Najczęstsze błędy to: brak konwersji długości kuwety (mm zamiast cm), pomylenie przekształcenia wzoru (np. mnożenie zamiast dzielenia), błędny zapis potęg dziesięciu oraz nieuwzględnienie, że ε dotyczy konkretnej długości fali (w realnym pomiarze trzeba ją znać).
Dlaczego większa kuweta (większe l) daje większą absorbancję?
W równaniu A = ε·l·c absorbancja rośnie liniowo wraz z l, bo promieniowanie przechodzi przez dłuższy odcinek roztworu i jest silniej tłumione. Dlatego przy tej samej substancji i stężeniu kuweta 2 cm da większą absorbancję niż kuweta 1 cm.
Kiedy trzeba rozcieńczyć próbkę przed pomiarem UV-Vis?
Gdy absorbancja jest zbyt wysoka (poza zakresem liniowości metody i zakresu aparatu), wynik może przestać spełniać zależność A = ε·l·c. W praktyce często dąży się do wartości absorbancji w umiarkowanym zakresie, aby zachować dobrą dokładność i powtarzalność.
Jak sprawdzić, czy wynik stężenia ma sens bez kalkulatora?
Można oszacować rząd wielkości: ε·l = 3000·2 = 6000, więc c ≈ 0,9/6000. Ponieważ 1/6000 ≈ 1,7·10-4, wynik powinien być około 10-4. Jeśli wychodzi 10-3 lub 10-5, to zwykle jest błąd jednostek lub dzielenia.
Czy w takich obliczeniach używa się mol/dm3 czy mol/l?
W chemii analitycznej zapis mol/dm3 jest równoważny mol/L (ponieważ 1 dm3 = 1 L). Na egzaminie ważne jest zachowanie konsekwencji w zapisie oraz zgodność jednostek z ε. Obie formy są spotykane, ale w zadaniu podano mol/dm3.
info

Około 48% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Korzystamy z prawa Lamberta-Beera:A = ε·l·c."

Źródła:

  • Skoog, Holler, Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", rozdział o spektrofotometrii UV-Vis i prawie Lamberta-Beera
  • Daniel C. Harris, "Quantitative Chemical Analysis", część dotycząca spektrofotometrii i zależności A = εlc
  • Peter Atkins, Julio de Paula, "Atkins' Physical Chemistry", fragmenty dotyczące absorpcji promieniowania i definicji absorbancji

Materiały:

  • Podręcznik analizy instrumentalnej (dział: spektrofotometria UV-Vis, prawo Lamberta-Beera)
  • Zadania rachunkowe z obliczeń spektrofotometrycznych (A=εlc) z naciskiem na jednostki
  • Instrukcje laboratoryjne do ćwiczeń z UV-Vis (dobór kuwety, interpretacja absorbancji)
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego