Law of Beer-Lambert i hvad det består, applikationer og øvelser løst

den Øl-lambert lov (Øl-Bouguer) er en, der vedrører absorptionen af ​​elektromagnetisk stråling af en eller flere kemiske arter med dens koncentration og den afstand, som lyset bevæger sig i partikel-foton-interaktioner. Denne lov samler to love i en.

Bouguer's lov (selvom anerkendelsen er faldet mere på Heinrich Lambert), fastslår, at en prøve vil absorbere mere stråling, når dimensionerne af det absorberende materiale eller materialemediet er større; specifikt dens tykkelse, som er afstanden l der går gennem lyset når du går ind og går.

Absorptionen af ​​monokromatisk stråling er vist i det øvre billede; det vil sige i overensstemmelse med en enkelt bølgelængde, λ. Det absorberende medium er inde i en optisk celle, hvis tykkelse er l, og den indeholder kemiske arter med en koncentration c.

Lysstrålen har en indledende og endelige intensitet, betegnet med symbolerne I₀ og jeg, henholdsvis. Bemærk at efter at have interageret med det absorberende medium, er jeg mindre end jeg₀, hvilket viser, at der var strålingsabsorption. Jo ældre de er c og l, mindre vil jeg være om jeg₀; det vil sige, der vil være mere absorption og mindre transmittans.

indeks

• 1 Hvad er Beer-Lambert's lov??
  • 1.1 Absorbans og transmittans
  • 1,2 grafik
• 2 applikationer
• 3 øvelser løst
  • 3.1 Øvelse 1
  • 3.2 Øvelse 2
• 4 referencer

Hvad er Beer-Lambert's lov??

Det øverste billede omfatter perfekt denne lov. Absorption af stråling i en prøve stiger eller falder eksponentielt afhængigt af c eller l. For at forstå loven helt og holdent er det nødvendigt at skitsere dets matematiske aspekter.

Som nævnt, jeg₀ og jeg er intensiteten af ​​den monokromatiske lysstråle før og efter lyset. Nogle tekster foretrækker at bruge P symboler₀ og P, der henviser til strålingens energi og ikke til dens intensitet. Her vil forklaringen fortsætte med at bruge intensiteterne.

For at linearisere ligningen af ​​denne lov skal logaritmen anvendes, generelt basen 10:

Log (I₀/ I) = εlc

Udtrykket (I₀/ I) angiver, hvor meget intensiteten af ​​den stråling, der frembringes ved absorptionen, falder. Lambert's lov betragter kun l (εl), mens Beers lov ignorerer l, men steder c i stedet (εc). Den overordnede ligning er foreningen af ​​begge love, og derfor er det det generelle matematiske udtryk for øl-Lambert's lov.

Absorbans og transmittans

Absorbans er defineret af udtrykket Log (I₀/ I). Således udtrykkes ligningen som følger:

A = εlc

Hvor ε er ekstinktionskoefficienten eller molarabsorptionsevnen, som er en konstant ved en bestemt bølgelængde.

Bemærk at hvis tykkelsen af ​​det absorberende medium holdes konstant, ligesom ε, vil absorbansen A kun afhænge af koncentrationen c, af den absorberende art. Derudover er det en lineær ligning, y = mx, hvor og er A og x dette er c.

Når absorbansen stiger, falder transmittansen; det vil sige, hvor meget stråling transmitteres efter absorption. De er derfor inverser. Ja jeg₀/ I angiver graden af ​​absorption, I / I₀ er lig med transmittans. At vide dette:

Jeg / jeg₀ = T

(I₀/ I) = 1 / T

Log (I₀/ I) = Log (1 / T)

Men Log (I₀/ I) er ligeledes lig med absorbansen. Så forholdet mellem A og T er:

A = Log (1 / T)

Og anvende logaritmernes egenskaber og at vide, at Log1 er lig med 0:

A = -LogT

Sædvanligvis er transmittanserne udtrykt i procentdele:

% T = I / I₀∙ 100

grafisk

Som tidligere nævnt svarer ligningerne til en lineær funktion; Derfor forventes det, at når de bliver plottet, vil de give en retlinie.

Bemærk at til venstre for billedet ovenfor har du linjen opnået, når du plotter A mod c, og til højre linjen svarende til grafen af ​​LogT mod c. Den ene har positiv hældning, og den anden negativ; Jo større absorbansen er, jo lavere er transmitteringen.

Takket være denne linearitet er det muligt at bestemme koncentrationen af ​​den absorberende kemiske art (kromoforer), hvis det er kendt, hvor meget stråling de absorberer (A), eller hvor meget stråling der transmitteres (LogT). Når denne linearitet ikke overholdes, siges det at være i afvigelse, positiv eller negativ, fra Beer-Lambert's lov.

applikationer

Generelt nævnes nogle af de vigtigste anvendelser af denne lov nedenfor:

-Hvis en kemisk art præsenterer farve, er det et eksempel på en kandidat, der skal analyseres ved kolorimetriske teknikker. Disse er baseret på Beer-Lambert's lov og giver mulighed for at bestemme koncentrationen af ​​analyter i overensstemmelse med absorptioner opnået med et spektrofotometer.

-Det giver mulighed for at konstruere kalibreringskurverne, med hvilke der tages hensyn til prøveens matrixeffekt, bestemmes koncentrationen af ​​de pågældende arter.

-Det er meget anvendt til at analysere proteiner, da flere aminosyrer frembyder vigtige absorptioner i det ultraviolette område af det elektromagnetiske spektrum.

-De kemiske reaktioner eller molekylære fænomener, der indebærer en ændring i farvningen, kan analyseres ved hjælp af absorbansværdier ved en eller flere bølgelængder.

-Ved anvendelse af multivariate analyser kan komplekse blandinger af chromophor analyseres. På denne måde kan koncentrationen af ​​alle analyserne bestemmes, og desuden klassificeres blandingerne og differentieres dem fra hinanden; for eksempel kassere, hvis to identiske mineraler kommer fra samme kontinent eller bestemt land.

Løste øvelser

Øvelse 1

Hvad er absorbansen af ​​en opløsning, der har en transmittans på 30% ved en bølgelængde på 640 nm?

For at løse det er det nok at ty til definitionerne af absorbans og transmittans.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Og ved at A = -LogT er beregningen direkte:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Bemærk at det ikke har enheder.

Øvelse 2

Hvis opløsningen af ​​den foregående øvelse består af en W-art, hvis koncentration er 2,30 ∙ 10^-4 M, og forudsat at cellen har en tykkelse på 2 cm: hvad skal dens koncentration for at opnå en transmittans på 8%?

Du kan løse direkte med denne ligning:

-LogT = εlc

Men værdien af ​​e er ukendt. Derfor skal det beregnes med ovenstående data, og det antages, at det forbliver konstant over en bred vifte af koncentrationer:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0.3) / (2 cm x 2.3 × 10^-4 M)

= 1136,52 M^-1∙ cm^-1

Og nu kan du fortsætte med beregningen med% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0,08) / (1136,52 M^-1∙ cm^-1  x 2cm)

= 4,82 ∙ 10^-4 M

Så det er nok for arter W at fordoble deres koncentration (4,82 / 2,3) for at reducere deres procentdel af transmittans fra 30% til 8%.

referencer

1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Kvantitativ Analytisk Kemi. (femte udgave). PEARSON Prentice Hall, s. 469-474.
2. Skoog D. A., West D.M. (1986). Instrumentanalyse (anden udgave). Interamericana., Mexico.
3. Soderberg T. (18. august 2014). The Beer-Lambert Law. Kemi LibreTexts. Hentet fra: chem.libretexts.org
4. Clark J. (maj 2016). The Beer-Lambert Law. Hentet fra: chemguide.co.uk
5. Colorimetrisk analyse: Ølens lov eller spektrofotometrisk analyse. Hentet fra: chem.ucla.edu
6. Dr. J.M. Fernández Álvarez (N.D.). Analytisk kemi: Håndbog for løste problemer. [PDF]. Hentet fra: dadun.unav.edu