Zakon Beer-Lamberta u onome što se sastoji, aplikacije i vježbe se rješavaju



Beer-Lambertov zakon (Beer-Bouguer) je onaj koji povezuje apsorpciju elektromagnetskog zračenja jedne ili više kemijskih vrsta, s njegovom koncentracijom i udaljenosti koju svjetlost putuje u interakcijama čestica-fotona. Ovaj zakon objedinjuje dva zakona u jednom.

Bouguerov zakon (iako je prepoznavanje palo na Heinricha Lamberta), utvrđuje da će uzorak apsorbirati više zračenja kada su dimenzije upijajućeg ili materijalnog medija veće; posebice njegova debljina, koja je udaljenost l koji prolazi kroz svjetlo prilikom ulaska i izlaska.

Apsorpcija monokromatskog zračenja prikazana je na gornjoj slici; to jest, u skladu s jednom valnom duljinom, λ. Upijajući medij je unutar optičke ćelije čija je debljina l, i sadrži kemijske vrste s koncentracijom c.

Snop svjetlosti ima početni i konačni intenzitet, označen simbolima I0 i I, respektivno. Imajte na umu da sam nakon interakcije s upijajućim medijem manje od I0, što pokazuje da je došlo do apsorpcije zračenja. Što su stariji c i l, manja će biti što se tiče mene0; to jest, više će biti apsorpcije i manje prozračnost.

indeks

  • 1 Što je Beer-Lambertov zakon??
    • 1.1 Apsorpcija i prijenos
    • 1.2 Grafika
  • 2 Programi
  • 3 vježbe riješene
    • 3.1 Vježba 1
    • 3.2 Vježba 2
  • 4 Reference

Što je Beer-Lambertov zakon??

Gornja slika savršeno obuhvaća ovaj zakon. Apsorpcija zračenja u uzorku se povećava ili smanjuje eksponencijalno, ovisno o tome c ili l. Da bi se zakon razumio potpuno i jednostavno, potrebno je opisati njegove matematičke aspekte.

Kao što sam upravo spomenula, ja0 i I su intenziteti monokromatskog snopa svjetlosti prije i poslije svjetla. Neki tekstovi preferiraju korištenje simbola P0 i P, koji aludiraju na energiju zračenja, a ne na njezin intenzitet. Ovdje će se objašnjenje nastaviti koristiti intenzitete.

Za linearizaciju jednadžbe ovog zakona, mora se primijeniti logaritam, općenito baza 10:

Dnevnik (I0/ I) = εlc

Izraz (I0/ I) pokazuje koliko se smanjuje intenzitet zračenja koje stvara apsorpcija. Lambertov zakon razmatra samo l (εl), dok Beerovo pravo ignorira l, ali mjesta c umjesto toga (εc). Nadmoćna jednadžba je unija oba zakona i stoga je opći matematički izraz za Beer-Lambertov zakon.

Apsorbancija i prijenos

Apsorbancija se definira izrazom Log (I0/ I). Dakle, jednadžba je izražena kako slijedi:

A = εlc

Gdje je ε koeficijent ekstinkcije ili molarna apsorpcija, koja je konstantna na određenoj valnoj duljini.

Napominjemo da ako se debljina upijajućeg medija održava konstantnom, kao što je ε, apsorbancija A ovisit će samo o koncentraciji c, upijajućih vrsta. Osim toga, to je linearna jednadžba, y = mx, gdje i je A, i x ovo je c.

Kako se apsorbancija povećava, transmisija se smanjuje; to jest, koliko se zračenja prenosi nakon apsorpcije. Oni su stoga obrnuti. Da ja0/ I označava stupanj apsorpcije, I / I0 jednak je prijenosu. Znajući ovo:

I / I0 T

(I0/ I) = 1 / T

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

Ali, Log (Ja0/ I) također je jednaka apsorbanciji. Dakle, odnos između A i T je:

A = zapisnik (1 / T)

I primjenom svojstava logaritama i znajući da je Log1 jednak 0:

A = -LogT

Obično su prijenosi izraženi u postocima:

% T = I / I0. 100

grafički

Kao što je ranije navedeno, jednadžbe odgovaraju linearnoj funkciji; stoga se očekuje da će, kada se iscrtavaju, dati ravnu crtu.

Imajte na umu da na lijevoj strani slike iznad imate crtu dobivenu kad crtate A c, i desno crta koja odgovara grafu LogT-a c. Jedan ima pozitivan nagib, a drugi negativan; što je veća apsorbancija, manja je transmisija.

Zahvaljujući toj linearnosti moguće je odrediti koncentraciju apsorbirajućih kemijskih vrsta (kromofora) ako se zna koliko zračenja oni apsorbiraju (A) ili koliko se zračenja prenose (LogT). Kada se ta linearnost ne promatra, kaže se da je u odstupanju, pozitivnom ili negativnom, iz Beer-Lambertovog zakona.

aplikacije

Općenito govoreći, neke od najvažnijih primjena ovog zakona navedene su u nastavku:

-Ako kemijska vrsta predstavlja boju, to je primjer kandidata za analizu kolorimetrijskim tehnikama. One se temelje na zakonu Beer-Lamberta i omogućuju određivanje koncentracije analita prema apsorbancijama dobivenim spektrofotometrom..

-Omogućuje konstrukciju krivulja umjeravanja, pri čemu se uzimajući u obzir učinak matrice uzorka određuje koncentracija vrste od interesa.

-Široko se koristi za analizu proteina, budući da nekoliko aminokiselina predstavlja važnu apsorpciju u ultraljubičastom području elektromagnetskog spektra..

-Kemijske reakcije ili molekularne pojave koje podrazumijevaju promjenu boje, mogu se analizirati pomoću vrijednosti apsorpcije, na jednoj ili više valnih duljina..

-Pomoću multivarijatne analize mogu se analizirati složene smjese kromofora. Na taj se način može odrediti koncentracija svih analita i pored toga smjese razvrstati i razlikovati jedna od druge; na primjer, odbaciti ako dva identična minerala dolaze s istog kontinenta ili određene zemlje.

Riješene vježbe

Vježba 1

Kolika je apsorpcija otopine koja ima transmisiju od 30% na valnoj duljini od 640 nm?

Da bi se to riješilo, dovoljno je pribjeći definicijama apsorbancije i prijenosa.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

A znajući da je A = -LogT, izračun je izravan:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Imajte na umu da nema jedinica.

Vježba 2

Ako se rastvaranje prethodne vježbe sastoji od W vrste čija je koncentracija 2.30. 10-4 M, i uz pretpostavku da je ćelija debljine 2 cm: kakva mora biti njegova koncentracija da bi se dobila transmisija od 8%?

To rješenje možete riješiti izravno:

-LogT = εlc

No, vrijednost ε je nepoznata. Stoga se ona mora izračunati s gore navedenim podacima i pretpostavlja se da ona ostaje konstantna u širokom rasponu koncentracija:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 x 10-4 M)

= 1136,52 M-1Cm-1

A sada možete nastaviti s izračunom s% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4.82. 10-4 M

Dakle, dovoljno je da vrsta W udvostruči svoju koncentraciju (4,82 / 2,3) kako bi smanjila svoj postotak prijenosa s 30% na 8%..

reference

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Kvantitativna analitička kemija. (peti red.). PEARSON Prentice Hall, str. 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Instrumentalna analiza (drugi ed.). Interamericana., Meksiko.
  3. Soderberg T. (18. kolovoza 2014.). Beer-Lambertov zakon. Kemija LibreTexts. Preuzeto s: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (svibanj 2016.) Beer-Lambertov zakon. Preuzeto s: chemguide.co.uk
  5. Kolorimetrijska analiza: Beerovo pravo ili spektrofotometrijska analiza. Preuzeto s: chem.ucla.edu
  6. Dr. J.M. Fernández Álvarez (N. D.). Analitička kemija: priručnik riješenih problema. [PDF]. Preuzeto s: dadun.unav.edu