- Шта је Беер-Ламберт закон?
- Апсорбанција и пропустност
- Графика
- Апликације
- Решене вежбе
- Вежба 1
- Вежба 2
- Референце
Беер-Ламберт лав (Беер-Боугуер) је онај који се односи апсорпцију електромагнетског зрачења једне или више хемијских врста, са његове концентрације и дистанца које светлост превали за честица фотона интеракција. Овај закон спаја два закона у један.
Боугеров закон (иако је признање више пало на Хеинрицха Ламберта), утврђује да ће узорак апсорбовати више зрачења када су димензије упијајућег медијума или материјала веће; конкретно, његова дебљина, која је удаљеност коју светлост пређе приликом уласка и изласка.
Зрачење апсорбовано узорком. Извор: Мармот2019, из Викимедиа Цоммонс
Горња слика приказује апсорпцију монохроматског зрачења; то јест, састављена од једне таласне дужине, λ. Апсорбујући медијум се налази унутар оптичке ћелије чија је дебљина л, а садржи хемијске врсте са концентрацијом ц.
Светлосни сноп има почетни и крајњи интензитет, који је означен симболима И 0 и И, респективно. Имајте на уму да је након интеракције са упијајућим медијумом И мање од 0 , што показује да је дошло до апсорпције зрачења. Што су већи ц и л, ја ћу бити мањи у односу на И 0 ; то јест, биће више апсорпције и мање пропустљивости.
Шта је Беер-Ламберт закон?
Слика изнад савршено обухвата овај закон. Апсорпција зрачења у узорку експоненцијално се повећава или смањује као функција кол. Да би се закон у потпуности и лако разумео, потребно је да се закораче његови математички аспекти.
Као што је већ поменуто, И 0 и И су интензитети монохроматског снопа светлости пре и после светла, респективно. Неки текстови радије користе симболе П 0 и П, који се односе на енергију зрачења, а не на њен интензитет. Овде ће се објашњење наставити употребом интензитета.
Да би линеаризовао једначину овог закона, мора се применити логаритам, углавном база 10:
Лог (И 0 / И) = εл ц
Израз (И 0 / И) означава колико се интензитет продукта апсорпције зрачења смањује. Ламбертов закон сматра само ал (εл), док Беер-ов закон игнорише ал, али на његово место поставља ац (ε ц). Горња једнаџба је сједињење оба закона и због тога је општи математички израз за Беер-Ламбертов закон.
Апсорбанција и пропустност
Апсорбанција је дефинисана изразом Лог (И 0 / И). Тако се једначина изражава на следећи начин:
А = εл ц
Где је ε коефицијент изумирања или моларна апсорптивност, која је константа при датој таласној дужини.
Имајте на уму да ако дебљина апсорбујућег медијума буде константна, попут ε, апсорбанција А ће зависити само од концентрације ц, упијајућих врста. Такође, то је линеарна једначина, и = мк, где је и А, а к је ц.
Како се апсорбанција повећава, пропусност опада; то јест, колико зрачења успева да се пренесе након апсорпције. Стога су обрнуте. Ако И 0 / И означава степен апсорпције, И / И 0 је једнак пропустљивости. Знајући ово:
И / И 0 = Т
(И 0 / И) = 1 / Т
Лог (И 0 / И) = Дневник (1 / Т)
Али, Лог (И 0 / И) је такође једнак апсорбанцији. Дакле, однос између А и Т је:
А = Дневник (1 / Т)
И примењујући својства логаритама и знајући да је Лог1 једнак 0:
А = -ЛогТ
Обично се преноси изражавају у процентима:
% Т = И / И 0 ∙ 100
Графика
Као што је раније речено, једнаџбе одговарају линеарној функцији; стога се очекује да ће их при графицирању дати линија.
Графикони коришћени за Беер-Ламбертов закон. Извор: Габриел Боливар
Имајте на уму да лево од слике изнад имамо линију добијену графичким приказом А према ц, а десно линију која одговара графу ЛогТ-а против ц. Један има позитиван нагиб, а други негативан; што је већа апсорбанција, нижа је пропустност.
Захваљујући овој линеарности, може се одредити концентрација упијајућих хемијских врста (хромофора) ако се зна колико зрачења апсорбују (А), односно колико зрачења преносе (ЛогТ). Када се не поштује та линеарност, каже се да је суочена са позитивним или негативним одступањем закона Беер-Ламберта.
Апликације
Опћенито говорећи, неке од најважнијих примјена овог закона наведене су у наставку:
-Ако хемијска врста има боју, то је узорни кандидат који се анализира колориметријским техникама. Они се заснивају на Беер-Ламбертовом закону и омогућавају одређивање концентрације аналита као функције апсорпција добијених спектрофотометром.
-Омогућава конструкцију калибрационих крива, помоћу којих се, узимајући у обзир матрични ефекат узорка, одређује концентрација интересантних врста.
-Шесто се користи за анализу протеина, пошто неколико аминокиселина представљају важне апсорпције у ултраљубичастом подручју електромагнетног спектра.
-Хемијске реакције или молекуларни феномени који подразумевају промену боје могу се анализирати користећи вредности апсорбанције, на једној или више таласних дужина.
-Коришћењем мултиваријантне анализе могу се анализирати сложене смеше хромофора. На овај начин се може одредити концентрација свих аналита, а такође се смеше могу класификовати и разликовати једна од друге; на пример, искључите да ли два идентична минерала потичу са истог континента или одређене земље.
Решене вежбе
Вежба 1
Колика је апсорпција раствора који показује пропусност од 30% на таласној дужини од 640 нм?
Да бисте га решили, довољно је да пређемо на дефиниције апсорпције и пропустљивости.
% Т = 30
Т = (30/100) = 0,3
А знајући да је А = -ЛогТ, израчунавање је једноставно:
А = -Лог 0,3 = 0,5228
Имајте на уму да недостају јединице.
Вежба 2
Ако се раствор из претходне вежбе састоји од врсте В чија концентрација износи 2,30 ∙ 10 -4 М, и под претпоставком да ћелија има дебљину од 2 цм: колика мора бити њена концентрација за постизање пропустљивости од 8%?
То би се могло директно решити овом једначином:
-ЛогТ = εл ц
Али, вредност ε није позната. Стога се мора израчунати према претходним подацима, и претпоставља се да она остаје константна у широком распону концентрација:
ε = -ЛогТ / лц
= (-Лог 0,3) / (2 цм к 2,3 ∙ 10 -4 М)
= 1136,52 М –1 -1 цм –1
А сада можете кренути на израчун са% Т = 8:
ц = -ЛогТ / εл
= (-Лог 0,08) / (1136,52 М -1 ∙ цм -1 к 2цм)
= 4.82 ∙ 10 -4 М
Тада је довољно да В врсте удвоструче концентрацију (4.82 / 2.3) да би смањили проценат преноса са 30% на 8%.
Референце
- Даи, Р. и Ундервоод, А. (1965). Квантитативна аналитичка хемија. (пето издање). ПЕАРСОН Прентице Халл, стр. 469-474.
- Скоог ДА, Вест ДМ (1986). Инструментална анализа. (друго издање). Интерамерицана., Мексико.
- Содерберг Т. (18. августа 2014.). Закон Пива-Ламберта. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
- Цларк Ј. (мај 2016). Закон Пива-Ламберта. Опоравак од: цхемгуиде.цо.ук
- Колориметријска анализа: Пиров закон или Спектрофотометријска анализа. Опоравак од: цхем.уцла.еду
- Др ЈМ Фернандез Алварез. (сф) Аналитичка хемија: приручник решених проблема. . Опораван од: дадун.унав.еду