Zakon Beer-Lamberta v tem, kaj ga sestavljajo, aplikacije in vaje rešene



The Beer-Lambertov zakon (Beer-Bouguer) je tista, ki povezuje absorpcijo elektromagnetnega sevanja ene ali več kemičnih vrst, s koncentracijo in razdaljo, ki jo svetloba potuje v interakcijah med delci in fotoni. Ta zakon združuje dva zakona v enem.

Bouguerov zakon (čeprav je priznanje padlo bolj na Heinricha Lamberta), ugotavlja, da bo vzorec absorbiral več sevanja, če bodo dimenzije absorbentnega ali materialnega medija večje; natančneje, njegova debelina, ki je razdalja l ki gre skozi svetlobo ob vstopu in izstopu.

Na zgornji sliki je prikazana absorpcija monokromatskega sevanja; to je, skladno z eno samo valovno dolžino, λ. Vpojni medij je znotraj optične celice, katere debelina je l, in vsebuje kemične vrste s koncentracijo c.

Žarek svetlobe ima začetno in končno jakost, označeno s simboli I0 in I. Upoštevajte, da je po interakciji z absorpcijskim medijem manj kot I0, kar kaže, da je prišlo do absorpcije sevanja. Starejši so c in l, manjša bom glede I0; to pomeni, da bo več absorpcije in manj transmisijo.

Indeks

  • 1 Kaj je Beer-Lambertov zakon??
    • 1.1 Absorbanca in prepustnost
    • 1.2 Grafike
  • 2 Aplikacije
  • 3 Vaje rešene
    • 3.1 Vaja 1
    • 3.2 Vaja 2
  • 4 Reference

Kaj je Beer-Lambertov zakon??

Zgornja slika popolnoma zajema ta zakon. Absorpcija sevanja v vzorcu se poveča ali zmanjša eksponentno glede na c o l. Za popolno in preprosto razumevanje prava je treba opisati njegove matematične vidike.

Kot sem že omenila, I0 in I sta jakosti monokromatskega svetlobnega žarka pred svetlobo in po njej. Nekatera besedila raje uporabljajo simbole P0 in P, ki nakazujejo na energijo sevanja in ne na njeno intenzivnost. Tukaj se bo pojasnilo nadaljevalo z intenzivnostjo.

Za linearizacijo enačbe tega zakona je treba uporabiti logaritem, običajno osnovo 10:

Log (I0/ I) = εlc

Izraz (I0/ I) kaže, kako se zmanjšuje intenzivnost sevanja, ki ga povzroča absorpcija. Lambertov zakon upošteva le l (εl), medtem ko Beerovo pravo ignorira l, vendar kraje c namesto tega (εc). Superiorna enačba je združitev obeh zakonov in je torej splošni matematični izraz za Beer-Lambertov zakon.

Absorbanca in prepustnost

Absorbanca je opredeljena z izrazom Log (I0/ I). Tako je enačba izražena takole:

A = εlc

Če je ε koeficient ekstinkcije ali molarna absorpcijska sposobnost, ki je konstantna na določeni valovni dolžini.

Upoštevajte, da če je debelina absorpcijskega medija konstantna, kot je ε, je absorbanca A odvisna samo od koncentracije. c, vpojnih vrst. Poleg tega gre za linearno enačbo, y = mx, kjer in je A in x je c.

Ko se absorbanca poveča, se prepustnost zmanjša; to pomeni, koliko se sevanja po absorpciji prenaša. Zato so obrnjeni. Da I0/ I označuje stopnjo absorpcije, I / I0 enaka prepustnosti. Poznavanje tega:

I / I0 = T

(I0/ I) = 1 / T

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

Toda, Log (I0/ I) je prav tako enaka absorbanci. Torej je razmerje med A in T:

A = Dnevnik (1 / T)

In z uporabo lastnosti logaritmov in vedoč, da je Log1 enak 0:

A = -LogT

Običajno so prenosi izraženi v odstotkih:

% T = I / I0. 100

Grafika

Kot smo že omenili, enačbe ustrezajo linearni funkciji; zato je pričakovati, da bodo, ko bodo narisane, dane ravno črto.

Upoštevajte, da imate na levi strani slike nad črto, ki ste jo dobili, ko načrtujete A proti c, in desno črta, ki ustreza grafu LogT proti c. Ena ima pozitiven nagib, drugi negativni; večja je absorbanca, manjša je prepustnost.

Zahvaljujoč tej linearnosti je mogoče določiti koncentracijo vpojnih kemičnih vrst (kromoforjev), če je znano, koliko sevanja absorbirajo (A) ali koliko sevanja se prenaša (LogT). Kadar se ta linearnost ne opazi, se pravi, da je v odstopanju, pozitivno ali negativno, od Beer-Lambertovega zakona..

Aplikacije

V splošnem so nekatere najpomembnejše aplikacije tega zakona navedene spodaj:

-Če kemična vrsta predstavlja barvo, je to primerni kandidat za analizo s kolorimetričnimi tehnikami. Ti temeljijo na zakonu Beer-Lambert in omogočajo določanje koncentracije analitov glede na absorbance, dobljene s spektrofotometrom..

-Omogoča izdelavo kalibracijskih krivulj, s katerimi se ob upoštevanju matričnega učinka vzorca določi koncentracija vrste, ki nas zanima..

-Široko se uporablja za analizo beljakovin, saj več aminokislin predstavlja pomembno absorpcijo v ultravijolični regiji elektromagnetnega spektra..

-Kemijske reakcije ali molekularni pojavi, ki pomenijo spremembo obarvanosti, se lahko analizirajo z vrednostmi absorbance pri eni ali več valovnih dolžinah..

-Z multivariatno analizo lahko analiziramo kompleksne mešanice kromoforjev. Na ta način lahko določimo koncentracijo vseh analitov in razvrstimo zmesi ter jih ločimo drug od drugega; na primer, zavrzite dva identična minerala iz iste celine ali določene države.

Rešene vaje

Vaja 1

Kakšna je absorbanca raztopine, ki ima prepustnost 30% pri valovni dolžini 640 nm?

Da bi ga rešili, je dovolj, da uporabimo definicije absorbance in transmisije.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

In vedoč, da je A = -LogT, izračun je neposreden:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Upoštevajte, da nima enot.

Vaja 2

Če je raztapljanje prejšnje vaje sestavljeno iz vrste W, katere koncentracija je 2.30. 10-4 M, in ob predpostavki, da ima celica debelino 2 cm: kakšna mora biti njena koncentracija za pridobitev prepustnosti 8%?

To enačbo lahko rešite neposredno:

-LogT = εlc

Toda vrednost ε ni znana. Zato ga je treba izračunati z zgornjimi podatki in predpostavlja se, da ostane konstanten v širokem razponu koncentracij:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 × 10-4 M)

= 1136,52 M-1. Cm-1

Zdaj lahko nadaljujete z izračunom z% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4.82. 10-4 M

Torej je dovolj, da vrsta W podvoji svojo koncentracijo (4,82 / 2,3), da zmanjša svoj odstotek prepustnosti s 30% na 8%..

Reference

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Kvantitativna analitična kemija. (peta izdaja). PEARSON Prentice Hall, str. 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Instrumentalna analiza (druga izdaja). Interamericana., Mehika.
  3. Soderberg T. (18. avgust 2014). Beer-Lambertov zakon. Kemija LibreTexts. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (maj 2016). Beer-Lambertov zakon. Vzpostavljeno iz: chemguide.co.uk
  5. Kolorimetrična analiza: Beerovo pravo ali spektrofotometrična analiza. Vzpostavljeno iz: chem.ucla.edu
  6. J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Analitična kemija: priročnik rešenih problemov. [PDF] Vzpostavljeno iz: dadun.unav.edu