Beer-Lambert'i seadus, mida see koosneb, rakendused ja harjutused lahendatud



The Beer-Lambert'i seadus (Beer-Bouguer) on selline, mis seob ühe või mitme keemilise liigi elektromagnetkiirguse imendumist koos selle kontsentratsiooniga ja kaugusega, mida valgus liigub osakeste ja fotoonide vahelises koostoimes. See seadus koondab kaks seadust ühes.

Bougueri seadus (kuigi tunnustus on langenud rohkem Heinrich Lambertile) kinnitab, et proov absorbeerib rohkem kiirgust, kui absorbendi või materjali mõõtmed on suuremad; täpsemalt selle paksus, mis on vahemaa l mis läheb läbi valguse sisenemisel ja sealt lahkumisel.

Monokromaatilise kiirguse neeldumine on näidatud ülemises pildis; see tähendab, et see vastab ühele lainepikkusele λ. Imav keskkond on optilise raku sees, mille paksus on l, ja see sisaldab kontsentratsiooniga keemilisi liike c.

Valguskiire alg- ja lõppintensiivsus on tähistatud sümbolitega I0 ja I. Pange tähele, et pärast imenduva keskkonnaga suhtlemist olen ma väiksem kui I0, mis näitab, et kiirgus neeldub. Vanemad nad on c ja l, väiksem ma olen I suhtes0; see tähendab, et seal on rohkem imendumist ja vähem läbilaskvus.

Indeks

  • 1 Mis on Beer-Lambert'i seadus??
    • 1.1 Imendumine ja läbilaskvus
    • 1.2 Graafika
  • 2 Rakendused
  • 3 Harjutused lahendatud
    • 3.1 Harjutus 1
    • 3.2 Harjutus 2
  • 4 Viited

Mis on Beer-Lambert'i seadus??

Ülemine pilt hõlmab täielikult seda seadust. Kiirguse neeldumine proovis suureneb või väheneb eksponentsiaalselt sõltuvalt c o l. Seaduse täielikuks ja lihtsaks mõistmiseks on vaja kirjeldada selle matemaatilisi aspekte.

Nagu mainitud, mina0 ja I on monokromaatilise valguskiire intensiivsus vastavalt valgusele ja pärast seda. Mõned tekstid eelistavad kasutada P-sümboleid0 ja P, mis viitavad kiirguse energiale, mitte selle intensiivsusele. Siin jätkub selgitus intensiivsuste abil.

Selle seaduse võrrandi linearierimiseks tuleb rakendada logaritmi, tavaliselt baasi 10:

Logi (I0/ I) = εlc

Mõiste (I0/ I) näitab, kui palju imendumise tekitatud kiirguse intensiivsus väheneb. Lambert'i seadus käsitleb ainult l (εl), samas kui Beeri seadus ignoreerib l, kuid kohti c selle asemel (εc). Kõrgem võrrand on mõlema seaduse liit, mistõttu on see Beer-Lambert'i seaduse üldine matemaatiline väljend.

Imendumine ja läbilaskvus

Imendumist määrab termin Log (I0/ I). Seega väljendatakse võrrandit järgmiselt:

A = εlc

Kus ε on ekstinktsioonikoefitsient või molaarne neelduvus, mis on kindla lainepikkusega konstant.

Pange tähele, et kui absorbeeriva keskkonna paksust hoitakse konstantsena, nagu ε, sõltub neeldumine A ainult kontsentratsioonist c, absorbeerivate liikide kohta. Lisaks on see lineaarne võrrand, y = mx, kus ja on A ja x on c.

Kui neeldumine suureneb, väheneb läbilaskvus; see tähendab, kui palju kiirgust edastatakse pärast imendumist. Seetõttu on need pöörded. Jah, ma0/ I näitab imendumise astet, I / I0 on võrdne läbilaskvusega. Seda teades:

I / I0 = T

(I0/ I) = 1 / T

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

Aga logi (I0/ I) on samuti võrdne neeldumisega. Seega on suhe A ja T vahel:

A = Logi (1 / T)

Logaritmide omaduste rakendamine ja teadmine, et Log1 on 0:

A = -LogT

Tavaliselt väljendatakse ülekandeid protsentides:

% T = I / I0∙ 100

Graafika

Nagu varem öeldud, vastavad võrrandid lineaarsele funktsioonile; seetõttu eeldatakse, et joonistamisel annavad nad sirge.

Pange tähele, et ülaloleva pildi vasakul poolel on joon, mis saadakse A vastu c, ja paremale logi, mis vastab logi graafikule c. Üks on positiivne kalle ja teine ​​negatiivne; mida suurem on neelduvus, seda väiksem on läbilaskvus.

Tänu sellele lineaarsusele on võimalik kindlaks määrata imenduvate keemiliste liikide (kromofooride) kontsentratsioon, kui on teada, kui palju kiirgust nad absorbeerivad (A) või kui palju kiirgust edastatakse (LogT). Kui seda lineaarsust ei täheldata, on see Beer-Lambert'i seadusest positiivse või negatiivse kõrvalekaldega.

Rakendused

Üldiselt on mõned selle seaduse kõige olulisemad rakendused allpool nimetatud:

-Kui keemiline aine esitab värvi, on see kolorimeetriliste meetoditega analüüsitav näide. Need põhinevad Beer-Lambert'i seadusel ja võimaldavad määrata analüütide kontsentratsiooni vastavalt spektrofotomeetriga saadud neeldumistele.

-See võimaldab konstrueerida kalibreerimiskõveraid, millega proovi maatriksiefekti arvesse võttes määratakse kindlaks huvipakkuvate liikide kontsentratsioon..

-Seda kasutatakse laialdaselt valkude analüüsimiseks, kuna mitmed aminohapped on elektromagnetilise spektri ultraviolettpiirkonnas olulised imendumised..

-Keemilisi reaktsioone või molekulaarseid nähtusi, mis viitavad värvuse muutumisele, saab analüüsida neeldumise väärtuste abil ühel või mitmel lainepikkusel.

-Mitmemõõtmelise analüüsi abil saab analüüsida kromofooride kompleksseid segusid. Sel viisil saab määrata kõigi analüütide kontsentratsiooni ning lisaks klassifitseerida segud ja eristada neid üksteisest; näiteks visake ära, kui kaks identset mineraali on pärit samast kontinendist või konkreetsest riigist.

Lahendatud harjutused

Harjutus 1

Milline on lahuse neelduvus, mille läbilaskvus on 30% lainepikkusel 640 nm?

Selle lahendamiseks piisab neeldumise ja läbilaskvuse määratlustest.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Ja teades, et A = -LogT, on arvutus otsene:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Pange tähele, et sellel pole üksusi.

Harjutus 2

Kui eelmise harjutuse lõpetamine koosneb W-liikidest, mille kontsentratsioon on 2,30 ∙ 10-4 M ja eeldades, et raku paksus on 2 cm: milline peab olema selle kontsentratsioon, et saada läbilaskvus 8%?

Sa võid selle võrrandiga otseselt lahendada:

-LogT = εlc

Kuid ε väärtus ei ole teada. Seetõttu tuleb see arvutada ülaltoodud andmetega ning eeldatakse, et see jääb konstantseks paljudes kontsentratsioonides:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ 10-4 M)

= 1136,52 M-1∙ cm-1

Ja nüüd saate arvutust jätkata% T = 8 abil:

c = -LogT / εl

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

= 4,82 ∙ 10-4 M

Seega piisab, kui liigil W kahekordistada nende kontsentratsiooni (4,82 / 2,3), et vähendada nende läbilaskvuse protsenti 30% -st 8%.

Viited

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Kvantitatiivne analüütiline keemia. (viies väljaanne). PEARSON Prentice Hall, lk 469-474.
  2. Skoog D.A, West D.M. (1986). Instrumentaalne analüüs (teine ​​väljaanne). Interamericana., Mehhiko.
  3. Soderberg T. (18. august 2014). Õlu-Lambert seadus. Keemia LibreTexts. Välja otsitud andmebaasist: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (mai 2016). Õlu-Lambert seadus. Välja otsitud andmebaasist: chemguide.co.uk
  5. Kolorimeetriline analüüs: õlleõigus või spektrofotomeetriline analüüs. Välja otsitud andmebaasist: chem.ucla.edu
  6. Dr J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Analüütiline keemia: lahendatud probleemide käsiraamat. [PDF] Välja otsitud andmebaasist: dadun.unav.edu