Закон Бір-Ламберта в тому, що він складається, додатки і вправи вирішені



The Закон Бір-Ламберта (Beer-Bouguer) - це таке, що пов'язує поглинання електромагнітного випромінювання одного або декількох хімічних видів, з його концентрацією та відстанню, яке світло подорожує у взаємодіях між частинками та фотонами. Цей закон об'єднує два закони в одному.

Закон Бугера (хоча розпізнавання більше потрапляє на Генріха Ламберта), встановлює, що зразок буде поглинати більше випромінювання, коли розміри поглинаючого або матеріального середовища будуть більшими; зокрема, його товщина, яка є відстанню l що проходить через світло при вході і виході.

Поглинання монохроматичного випромінювання показано на верхньому зображенні; тобто, відповідає однієї довжини хвилі, λ. Абсорбуюча середовище знаходиться всередині оптичної комірки, товщина якої становить l, і містить хімічні види з концентрацією c.

Пучок світла має початкову і кінцеву інтенсивність, позначену символами I0 і I, відповідно. Зауважимо, що після взаємодії з поглинаючою середовищем я менше I0, що свідчить про поглинання випромінювання. Чим старше вони c і l, менше я буду про I0; тобто буде більше поглинання і менше пропускання.

Індекс

  • 1 Що таке закон Беер-Ламберта??
    • 1.1 Абсорбція та коефіцієнт пропускання
    • 1.2 Графіка
  • 2 Програми
  • 3 Вправи вирішені
    • 3.1 Вправа 1
    • 3.2 Вправа 2
  • 4 Посилання

Що таке закон Беер-Ламберта??

Верхнє зображення чудово охоплює цей закон. Поглинання випромінювання у зразку збільшується або зменшується експоненціально залежно від c o l. Щоб зрозуміти закон повністю і просто, необхідно окреслити його математичні аспекти.

Як тільки було сказано, я0 і I - інтенсивності монохроматичного світлового пучка до і після світла, відповідно. Деякі тексти вважають за краще використовувати символи P0 і Р, які натякають на енергію випромінювання, а не на його інтенсивність. Тут пояснення продовжуватиметься з використанням інтенсивностей.

Щоб лінеаризувати рівняння цього закону, необхідно застосувати логарифм, як правило, основу 10:

Журнал (I0/ I) = εlc

Термін (I0/ I) вказує, наскільки зменшується інтенсивність випромінювання, створюваного поглинанням. Закон Ламберта враховує тільки l (εl), тоді як закон Біра ігнорує l, але місця c замість цього (εc). Вищим рівнянням є об'єднання обох законів, і тому він є загальним математичним виразом для закону Беер-Ламберта.

Абсорбція і пропускання

Абсорбція визначається терміном Log (I0/ I). Таким чином, рівняння виражається наступним чином:

A = εlc

Де ε - коефіцієнт екстинкції або молярна поглинаюча здатність, яка є постійною на певній довжині хвилі.

Зауважимо, що якщо товщина абсорбуючої середовища зберігається постійною, як ε, то поглинання A буде залежати тільки від концентрації c, поглинаючих видів. Крім того, це лінійне рівняння, y = mx, де і є А, і x є c.

При збільшенні абсорбції коефіцієнт пропускання зменшується; тобто, скільки випромінювання передається після поглинання. Тому вони обернені. Так, я0/ I вказує на ступінь поглинання, I / I0 дорівнює коефіцієнту пропускання. Знаючи це:

I / I0 = T

(I0/ I) = 1 / T

Журнал (I0/ I) = Log (1 / T)

Але, Log (I0/ I) також дорівнює абсорбції. Отже, відношення між A і T дорівнює:

A = Log (1 / T)

І застосування властивостей логарифмів і знання, що Log1 дорівнює 0:

A = -LogT

Зазвичай пропускання виражаються у відсотках:

% T = I / I0. 100

Графіка

Як зазначалося раніше, рівняння відповідають лінійній функції; отже, очікується, що при нанесенні вони дадуть пряму лінію.

Зверніть увагу, що ліворуч від зображення вище, ви маєте лінію, отриману при побудові А проти c, а праворуч лінія, що відповідає графу LogT проти c. Один має позитивний нахил, а інший негативний; чим більше поглинання, тим менше пропускання.

Завдяки цій лінійності можна визначити концентрацію поглинаючих хімічних частин (хромофорів), якщо відомо, скільки випромінювання вони поглинають (А), або скільки радіації передається (ЛДТ). Коли ця лінійність не спостерігається, кажуть, що вона має відхилення, позитивне або негативне, від закону Беер-Ламберта.

Програми

Загалом, деякі з найважливіших додатків цього закону вказані нижче:

-Якщо хімічна речовина представляє колір, то вона є зразковим кандидатом для аналізу за допомогою колориметричних методів. Вони засновані на законі Beer-Lambert і дозволяють визначити концентрацію аналітів за абсорбентами, отриманими спектрофотометром..

-Це дозволяє побудувати калібрувальні криві, за допомогою яких з урахуванням ефекту матриці вибірки визначається концентрація інтересів, що представляють інтерес..

-Він широко використовується для аналізу білків, оскільки кілька амінокислот є важливими поглинаннями в ультрафіолетовій області електромагнітного спектру..

-Хімічні реакції або молекулярні явища, які передбачають зміну забарвлення, можуть бути проаналізовані за допомогою значень поглинання на одній або більше довжинах хвиль.

-Використовуючи багатофакторний аналіз, можна проаналізувати складні суміші хромофорів. Таким чином можна визначити концентрацію всіх аналітів і додатково класифікувати суміші і диференціювати їх один від одного; наприклад, відкинути, якщо два ідентичних мінералу походять з одного континенту або конкретної країни.

Вирішені вправи

Вправа 1

Що таке поглинання розчину, який має пропускання 30% при довжині хвилі 640 нм?

Для її вирішення достатньо вдатися до визначень поглинання і пропускання.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

І знаючи, що A = -LogT, розрахунок прямий:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Зауважте, що він не має одиниць.

Вправа 2

Якщо розчинення попереднього вправи складається з виду W, концентрація якого становить 2,30. 10-4 М, і припускаючи, що клітина має товщину 2 см: яка повинна бути її концентрація для отримання пропускання 8%?

Ви могли б вирішити безпосередньо це рівняння:

-LogT = εlc

Але значення ε невідоме. Тому вона повинна обчислюватися з наведеними вище даними, і передбачається, що вона залишається постійною в широкому діапазоні концентрацій:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 см x 2,3 ∙ 10)-4 M)

= 1136,52 М-1. См-1

А тепер ви можете продовжити розрахунок з% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0,08) / (1136,52 М-1. См-1  x 2 см)

= 4,82. 10-4 М

Отже, достатньо для виду W подвоїти свою концентрацію (4.82 / 2.3), щоб зменшити свій відсоток пропускання від 30% до 8%.

Список літератури

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Кількісна аналітична хімія. (п'ята редакція). PEARSON Prentice Hall, стор 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Інструментальний аналіз (друга редакція). Interamericana., Мексика.
  3. Содерберг Т. (18 серпня 2014 р.). Закон Пива-Ламберта. Хімія LibreTexts. Отримано з: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (травень 2016). Закон Пива-Ламберта. Отримано з: chemguide.co.uk
  5. Колориметричний аналіз: закон Біра або спектрофотометричний аналіз. Отримано з: chem.ucla.edu
  6. J.M. Фернандес Альварес (s.f.). Аналітична хімія: керівництво вирішених завдань. [PDF] Отримано з: dadun.unav.edu