Законът на Beer-Lambert в какво се състои, приложения и упражнения решен



на Законът на Биър-Ламбърт (Beer-Bouguer) е тази, която свързва абсорбцията на електромагнитното излъчване на един или няколко химически вида, с неговата концентрация и разстоянието, което светлината пътува в взаимодействията между частици и фотони. Този закон обединява два закона в едно.

Законът на Бууър (въпреки че признаването е по-голямо от Хайнрих Ламбер) установява, че една проба ще абсорбира повече радиация, когато размерите на абсорбиращата или материалната среда са по-големи; по-специално дебелината му е разстоянието л който минава през светлината, когато влиза и излиза.

Абсорбцията на монохроматичното лъчение е показана в горното изображение; което съответства на една дължина на вълната, λ. Абсорбиращата среда е вътре в оптична клетка, чиято дебелина е л, и съдържа химически видове с концентрация в.

Светлинният лъч има начална и крайна интензивност, обозначена със символите I0 и I, съответно. Имайте предвид, че след взаимодействие с абсорбиращата среда, I е по-малка от I0, което показва, че има абсорбция на радиация. Колкото по-стари са те в и л, по-малък ще съм аз по отношение на I0; това означава, че ще има повече усвояване и по-малко пропускливост.

индекс

  • 1 Какво представлява законът на Бир-Ламбърт??
    • 1.1 Абсорбция и пропускливост
    • 1.2 Графики
  • 2 Приложения
  • 3 Упражнения са решени
    • 3.1 Упражнение 1
    • 3.2 Упражнение 2
  • 4 Препратки

Какъв е законът на Бир-Ламбърт??

Горният образ напълно обхваща този закон. Абсорбцията на излъчване в пробата се увеличава или намалява експоненциално в зависимост от в или л. За да разберем закона напълно и просто, е необходимо да очертаем неговите математически аспекти.

Както току-що споменах, аз0 и I са интензитетите на монохроматичния светлинен лъч съответно преди и след светлината. Някои текстове предпочитат да използват символи P0 и Р, които се позовават на енергията на радиацията, а не на нейната интензивност. Тук обяснението ще продължи да използва интензитета.

За да се линеаризира уравнението на този закон, логаритъмът трябва да бъде приложен, обикновено базата 10:

Дневник (I0/ I) = εlв

Терминът (I0/ I) показва колко намалява интензивността на произведената от абсорбцията радиация. Законът на Ламберт разглежда само l (εl), докато законът на Beer игнорира l, но места в вместо това (εв). По-висшето уравнение е обединението на двата закона и затова то е общият математически израз за закона на Бир-Ламбер.

Абсорбция и пропускливост

Абсорбцията се определя от термина Log (I0/ I). По този начин уравнението се изразява, както следва:

A = εlв

Когато ε е коефициентът на екстинкция или моларната абсорбция, която е постоянна при определена дължина на вълната.

Отбележете, че ако дебелината на абсорбиращата среда се поддържа постоянна, като ε, абсорбцията А ще зависи само от концентрацията. в, на абсорбиращите видове. В допълнение, това е линейно уравнение, y = mx, където и е А, и х това е в.

С увеличаване на абсорбцията пропускливостта намалява; това е, колко радиация се предава след абсорбция. Следователно те са обратно. Да0/ I показва степента на абсорбция, I / I0 е равно на пропускане. Знаейки това:

I / I0 = T

(I0/ I) = 1 / T

Дневник (I0/ I) = Дневник (1 / T)

Но, Лог (аз0/ I) също е равна на абсорбцията. Така че връзката между А и Т е:

A = дневник (1 / T)

И прилагане на свойствата на логаритмите и знанието, че Log1 е равно на 0:

A = -LogT

Обикновено пропускливостта се изразява в проценти:

% T = I / I0. 100

графичен

Както беше посочено по-горе, уравненията съответстват на линейна функция; следователно се очаква, че когато се начертае, те ще дадат права линия.

Обърнете внимание, че отляво на изображението по-горе имате линията, получена при начертаването на А срещу в, и надясно линията, съответстваща на графиката на LogT в. Единият има положителен наклон, а другият отрицателен; колкото по-голяма е абсорбцията, толкова по-ниска е пропускането.

Благодарение на тази линейност е възможно да се определи концентрацията на абсорбиращите химически видове (хромофори), ако е известно колко радиация те абсорбират (А) или колко радиация се предава (LogT). Когато тази линейност не се наблюдава, се казва, че е в отклонение, положително или отрицателно, от закона на Беър-Ламбер..

приложения

Най-общо някои от най-важните приложения на този закон са посочени по-долу:

-Ако даден химичен вид има цвят, той е примерен кандидат, който се анализира чрез колориметрични техники. Те се основават на закона на Beer-Lambert и позволяват да се определи концентрацията на аналитите според абсорбциите, получени със спектрофотометър..

-Тя позволява да се конструират калибровъчните криви, с които, като се вземе предвид матричният ефект на пробата, се определя концентрацията на видовете, които представляват интерес.

-Широко се използва за анализ на протеини, тъй като няколко аминокиселини представляват важни абсорбции в ултравиолетовата област на електромагнитния спектър..

-Химичните реакции или молекулярните явления, които предполагат промяна в оцветяването, могат да бъдат анализирани чрез стойности на абсорбция при една или повече дължини на вълните..

-С помощта на мултивариантен анализ могат да бъдат анализирани сложни смеси от хромофори. По този начин може да се определи концентрацията на всички аналити и да се класифицират смесите и да се диференцират помежду си; например изхвърлете, ако два идентични минерала идват от един и същ континент или от конкретна страна.

Решени упражнения

Упражнение 1

Каква е абсорбцията на разтвор, който има пропускливост 30% при дължина на вълната 640 nm?

За да го разреши, е достатъчно да се прибегне до дефинициите за абсорбция и пропускливост.

% T = 30

T = (30/100) = 0.3

И знаейки, че A = -LogT, изчислението е директно:

A = -Log 0.3 = 0.5228

Имайте предвид, че няма единици.

Упражнение 2

Ако разтварянето на предишното упражнение се състои от W вид, чиято концентрация е 2.30. 10-4 М, и ако се приеме, че клетката има дебелина от 2 см: каква трябва да бъде концентрацията й, за да се получи пропускливост от 8%?

Можете да решите директно с това уравнение:

-LogT = εlв

Но стойността на ε е неизвестна. Следователно, тя трябва да бъде изчислена с горните данни и се приема, че тя остава постоянна в широк диапазон от концентрации:

ε = -LogT / lв

= (-Log 0.3) / (2 cm х 2.3. 10)-4 М)

= 1136.52 М-1. Cm-1

А сега можете да продължите с изчислението с% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0.08) / (1136.52 М-1. Cm-1  х 2 см)

= 4.82. 10-4 М

Така че, достатъчно е W да удвои концентрацията си (4.82 / 2.3), за да намали процента на пропускане от 30% на 8%.

препратки

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Количествена аналитична химия. (пето издание). PEARSON Prentice Hall, стр. 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Инструментален анализ (втори ред). Interamericana., Мексико.
  3. Soderberg T. (18 август 2014 г.). Законът за бирата-Ламбърт. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (май 2016 г.). Законът за бирата-Ламбърт. Възстановен от: chemguide.co.uk
  5. Колориметричен анализ: закон на Beer или спектрофотометричен анализ. Изтеглено от: chem.ucla.edu
  6. Д-р J.M. Фернандес Алварес (Н.О.). Аналитична химия: ръководство за решени проблеми. [PDF]. Изтеглено от: dadun.unav.edu