Undang-undang Beer-Lambert dalam apa yang ia ada, aplikasi dan latihan diselesaikan



The Undang-undang Beer-Lambert (Beer-Bouguer) adalah salah satu yang menghubungkan penyerapan radiasi elektromagnet dengan satu atau beberapa spesies kimia, dengan kepekatannya dan jarak cahaya yang bergerak dalam interaksi partikel-foton. Undang-undang ini menyatukan dua undang-undang dalam satu.

Undang-undang Bouguer (walaupun pengiktirafan telah jatuh lebih kepada Heinrich Lambert), menetapkan bahawa sampel akan menyerap lebih banyak radiasi apabila dimensi media penyerap atau material lebih besar; khususnya, ketebalannya, iaitu jarak l yang menerangi cahaya apabila memasuki dan pergi.

Penyerapan radiasi monokromatik ditunjukkan pada imej atas; iaitu, disesuaikan dengan satu gelombang panjang, λ. Media penyerap adalah di dalam sel optik, yang ketebalannya l, dan ia mengandungi spesies kimia dengan tumpuan c.

Rasuk cahaya mempunyai keamatan awal dan akhir, yang ditetapkan dengan simbol-simbol I0 dan saya masing-masing. Perhatikan bahawa selepas berinteraksi dengan medium menyerap, saya kurang daripada saya0, yang menunjukkan bahawa terdapat penyerapan radiasi. Semakin tua mereka c dan l, lebih kecil akan saya mengenai saya0; iaitu, akan ada lebih banyak penyerapan dan kurang transmisi.

Indeks

  • 1 Apakah undang-undang Beer-Lambert??
    • 1.1 Penyerapan dan transmisi
    • 1.2 Grafik
  • 2 Aplikasi
  • 3 Latihan diselesaikan
    • 3.1 Latihan 1
    • 3.2 Latihan 2
  • 4 Rujukan

Apakah undang-undang Beer-Lambert??

Imej atas sempurna merangkumi undang-undang ini. Penyerapan radiasi dalam sampel meningkat atau berkurang secara eksponen bergantung kepada c o l. Untuk memahami undang-undang secara menyeluruh dan ringkas, adalah perlu untuk menggariskan aspek matematiknya.

Seperti yang telah disebutkan tadi, saya0 dan saya adalah intensiti sinar cahaya monochromatic sebelum dan selepas cahaya, masing-masing. Sesetengah teks lebih suka menggunakan simbol P0 dan P, yang merujuk kepada tenaga radiasi dan bukannya keamatannya. Di sini, penjelasan akan terus menggunakan intensiti.

Untuk garis linear persamaan undang-undang ini, logaritma mesti digunakan, pada amnya asas 10:

Log (I0/ I) = εlc

Istilah ini (I0/ I) menunjukkan berapa banyak intensiti sinaran yang dihasilkan oleh penyerapan menurun. Undang-undang Lambert menganggap hanya l (εl), sementara undang-undang Beer mengabaikan l, tetapi tempat c sebaliknya (εc). Persamaan superior adalah kesatuan kedua-dua undang-undang, dan karenanya merupakan ungkapan matematik umum untuk hukum Beer-Lambert.

Penyerapan dan transmisi

Penyerapan ditakrifkan oleh istilah Log (I0/ I). Oleh itu persamaan dinyatakan seperti berikut:

A = εlc

Di mana ε ialah koefisien kepupusan atau penyerapan molar, yang adalah malar pada panjang gelombang tertentu.

Ambil perhatian bahawa jika ketebalan media penyerap disimpan malar, seperti ε, penyerapan A hanya bergantung kepada kepekatan c, daripada spesies penyerap. Di samping itu, ia adalah persamaan linear, y = mx, di mana dan adalah A, dan x adalah c.

Apabila penyerapan meningkat, transmisi berkurangan; iaitu radiasi yang dihantar selepas penyerapan. Oleh itu, mereka adalah penceroboh. Ya saya0/ Saya menunjukkan tahap penyerapan, I / I0 adalah sama dengan transmisi. Mengetahui ini:

Saya / saya0 = T

(I0/ I) = 1 / T

Log (I0/ I) = Log (1 / T)

Tetapi, Log (I0/ I) juga sama dengan penyerapan. Maka hubungan antara A dan T adalah:

A = Log (1 / T)

Dan memohon sifat logaritma dan mengetahui bahawa Log1 sama dengan 0:

A = -LogT

Biasanya penyerahan dinyatakan dalam peratusan:

% T = I / I0∙ 100

Grafik

Sebagaimana dinyatakan sebelum ini, persamaan sesuai dengan fungsi linear; oleh itu, ia dijangka apabila direncanakan mereka akan memberikan garis lurus.

Ambil perhatian bahawa di sebelah kiri imej di atas anda mempunyai garis yang diperolehi apabila merancang A terhadap c, dan ke kanan garis yang sama dengan grafik LogT melawan c. Satu mempunyai cerun positif, dan yang lain negatif; semakin besar penyerapan, semakin rendah transmisi.

Terima kasih kepada linieriti ini, adalah mungkin untuk menentukan kepekatan spesies kimia penyerap (chromophores) jika diketahui berapa banyak radiasi yang mereka nyerap (A), atau berapa banyak radiasi yang dihantar (LogT). Apabila garis lurus ini tidak dipatuhi, ia dikatakan berada dalam penyelewengan, positif atau negatif, dari undang-undang Beer-Lambert.

Permohonan

Secara umum, beberapa aplikasi yang paling penting dalam undang-undang ini disebutkan di bawah:

-Sekiranya spesies kimia memberikan warna, ia adalah calon yang boleh dianalisa oleh teknik kolorimetrik. Ini berdasarkan undang-undang Beer-Lambert, dan membolehkan untuk menentukan kepekatan analitik berdasarkan penyerapan yang diperoleh dengan spektrofotometer.

-Ia membolehkan untuk membina lengkung penentukuran, dengan mengambil kira kesan matriks sampel, kepekatan spesies kepentingan ditentukan.

-Ia digunakan secara meluas untuk menganalisis protein, kerana beberapa asid amino memberikan penyerapan penting dalam rantau ultraviolet spektrum elektromagnet.

-Reaksi kimia atau fenomena molekul yang membayangkan perubahan warna, boleh dianalisis dengan cara nilai-nilai penyerapan, pada satu atau lebih panjang gelombang.

-Menggunakan analisis multivarian, campuran kompleks chromophores boleh dianalisis. Dengan cara ini penumpuan semua analisis boleh ditentukan, dan di samping itu, mengklasifikasikan campuran dan membezakannya antara satu sama lain; contohnya, buang jika dua mineral yang sama berasal dari benua yang sama atau negara tertentu.

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Apakah penyerapan penyelesaian yang mempunyai transmisi sebanyak 30% pada panjang gelombang 640 nm?

Untuk menyelesaikannya, sudah cukup untuk menggunakan definisi penyerapan dan transmisi.

% T = 30

T = (30/100) = 0.3

Dan mengetahui bahawa A = -LogT, perhitungan adalah langsung:

A = -Log 0.3 = 0.5228

Perhatikan bahawa ia tidak mempunyai unit.

Latihan 2

Jika pembubaran latihan terdahulu terdiri daripada spesies W yang kepekatannya adalah 2.30 ∙ 10-4 M, dan mengandaikan bahawa sel mempunyai ketebalan 2 cm: apa yang harus menjadi tumpuannya untuk mendapatkan transmisi sebanyak 8%?

Anda dapat menyelesaikan secara langsung dengan persamaan ini:

-LogT = εlc

Tetapi, nilai ε tidak diketahui. Oleh itu, ia mesti dikira dengan data di atas, dan diandaikan bahawa ia kekal malar di atas pelbagai kepekatan:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0.3) / (2 cm x 2.3 ∙ 10-4 M)

= 1136.52 M-1∙ cm-1

Dan sekarang, anda boleh meneruskan pengiraan dengan% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0.08) / (1136.52 M-1∙ cm-1  x 2cm)

= 4.82 ∙ 10-4 M

Oleh itu, cukup untuk spesies W untuk menggandakan tumpuan mereka (4.82 / 2.3) untuk mengurangkan peratusan mereka dari 30% hingga 8%.

Rujukan

  1. Hari, R., & Underwood, A. (1965). Kimia Analisis Kuantitatif. (edisi kelima). Dewan Prentice PEARSON, p 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Analisis instrumental (ed ed.). Interamericana., Mexico.
  3. Soderberg T. (18 Ogos 2014). Undang-undang Beer-Lambert. Chemistry FreeTexts. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (Mei 2016). Undang-undang Beer-Lambert. Diperolehi daripada: chemguide.co.uk
  5. Analisis Colorimetrik: Hukum Beer atau Analisis Spectrophotometric. Diperolehi daripada: chem.ucla.edu
  6. Dr. J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Kimia analitik: manual masalah yang diselesaikan. [PDF] Diperolehi daripada: dadun.unav.edu