Закон Бера-Ламберта в чем он состоит, приложения и упражнения решены

Закон Бера-Ламберта (Беэр-Бугер) - это тот, который связывает поглощение электромагнитного излучения одного или нескольких химических веществ с его концентрацией и расстоянием, которое свет проходит при взаимодействии частиц с фотонами. Этот закон объединяет два закона в одном.

Закон Бугера (хотя признание упало больше на Генриха Ламберта) устанавливает, что образец будет поглощать больше излучения, когда размеры поглощающей или материальной среды больше; в частности, его толщина, которая является расстоянием L который проходит через свет при входе и выходе.

Поглощение монохроматического излучения показано на верхнем изображении; то есть соответствует одной длине волны λ. Абсорбирующая среда находится внутри оптической ячейки, толщина которой составляет L, и он содержит химические вещества с концентрацией с.

Луч света имеет начальную и конечную интенсивность, обозначенную символами I₀ и я соответственно. Обратите внимание, что после взаимодействия с поглощающей средой, я меньше, чем я₀, который показывает, что было поглощение излучения. Чем они старше с и L, меньше я буду относительно я₀; то есть будет больше поглощения и меньше прозрачность.

индекс

• 1 Что такое закон Бера-Ламберта??
  • 1.1 Абсорбция и коэффициент пропускания
  • 1.2 Графика
• 2 Приложения
• 3 упражнения выполнены
  • 3.1 Упражнение 1
  • 3.2 Упражнение 2
• 4 Ссылки

Что такое закон Бера-Ламберта??

Верхнее изображение прекрасно охватывает этот закон. Поглощение излучения в образце увеличивается или уменьшается экспоненциально в зависимости от с или L. Чтобы понять закон полностью и просто, необходимо изложить его математические аспекты.

Как только что упомянуто, я₀ и I - интенсивности монохроматического светового пучка до и после света соответственно. Некоторые тексты предпочитают использовать символы P₀ и P, которые ссылаются на энергию излучения, а не на его интенсивность. Здесь объяснение будет продолжать использовать интенсивности.

Для линеаризации уравнения этого закона должен применяться логарифм, как правило, основание 10:

Журнал (я₀/ I) = εlс

Термин (я₀/ I) показывает, насколько уменьшается интенсивность излучения, вызванного поглощением. Закон Ламберта учитывает только l (εl), а закон Бера игнорирует l, но ставит с вместо (εс). Главное уравнение - это объединение обоих законов, и поэтому оно является общим математическим выражением для закона Бера-Ламберта..

Абсорбция и коэффициент пропускания

Абсорбция определяется термином Log (I₀/ Я). Таким образом, уравнение выражается следующим образом:

A = εlс

Где ε - коэффициент экстинкции или молярная абсорбционная способность, которая является постоянной на определенной длине волны.

Следует отметить, что если толщина абсорбирующей среды поддерживается постоянной, например, ε, абсорбция A будет зависеть только от концентрации с, абсорбирующих видов. Кроме того, это линейное уравнение, y = mx, где и А, и х это с.

По мере увеличения абсорбции коэффициент пропускания уменьшается; то есть сколько излучения передается после поглощения. Поэтому они являются обратными. Да я₀/ I обозначает степень поглощения, I / I₀ равно пропусканию. Зная это:

Я / я₀ = Т

(I₀/ I) = 1 / T

Журнал (я₀/ I) = Log (1 / T)

Но, Журнал (я₀/ I) также равна оптической плотности. Таким образом, отношения между А и Т:

A = Log (1 / T)

И применяя свойства логарифмов и зная, что Log1 равен 0:

A = -LogT

Обычно коэффициенты пропускания выражаются в процентах:

% T = I / I₀100

графический

Как указывалось ранее, уравнения соответствуют линейной функции; следовательно, ожидается, что при построении графика они дадут прямую линию.

Обратите внимание, что слева от изображения выше у вас есть линия, полученная при построении А против с, и справа линия, соответствующая графику LogT против с. Один имеет положительный наклон, а другой отрицательный; чем больше поглощение, тем ниже коэффициент пропускания.

Благодаря этой линейности можно определить концентрацию поглощающих химических частиц (хромофоров), если известно, сколько радиации они поглощают (A) или сколько радиации передается (LogT). Когда эта линейность не наблюдается, говорят, что она находится в отклонении, положительном или отрицательном, от закона Бера-Ламберта..

приложений

В общих чертах, некоторые из наиболее важных применений этого закона упомянуты ниже:

-Если химическая разновидность имеет цвет, это примерный кандидат для анализа колориметрическими методами. Они основаны на законе Бера-Ламберта и позволяют определять концентрацию аналитов в соответствии с оптической плотностью, полученной с помощью спектрофотометра..

-Это позволяет построить калибровочные кривые, по которым с учетом матричного эффекта образца определяется концентрация интересующего вида..

-Он широко используется для анализа белков, так как некоторые аминокислоты представляют важное поглощение в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра..

-Химические реакции или молекулярные явления, которые подразумевают изменение окраски, можно анализировать с помощью значений оптической плотности на одной или нескольких длинах волн..

-Используя многомерный анализ, можно анализировать сложные смеси хромофоров. Таким образом можно определить концентрацию всех анализируемых веществ и, кроме того, классифицировать смеси и дифференцировать их друг от друга; например, откажитесь, если два идентичных минерала происходят из одного континента или конкретной страны.

Решенные упражнения

Упражнение 1

Какова абсорбция раствора, который имеет коэффициент пропускания 30% на длине волны 640 нм?

Для ее решения достаточно прибегнуть к определениям оптической плотности и коэффициента пропускания..

% Т = 30

Т = (30/100) = 0,3

И зная, что A = -LogT, расчет будет прямым:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Обратите внимание, что он не имеет единиц.

Упражнение 2

Если растворение предыдущего упражнения состоит из вида W, концентрация которого составляет 2,30 ∙ 10^-4 М, и предполагая, что ячейка имеет толщину 2 см: какова должна быть ее концентрация, чтобы получить коэффициент пропускания 8%?

Вы можете решить непосредственно с этим уравнением:

-LogT = εlс

Но значение ε неизвестно. Следовательно, он должен быть рассчитан с использованием приведенных выше данных, и предполагается, что он остается постоянным в широком диапазоне концентраций:

ε = -LogT / лс

= (-Log 0,3) / (2 см х 2,3 ∙ 10^-4 M)

= 1136,52 М^-1См^-1

И теперь вы можете приступить к расчету с% T = 8:

с = -LogT / εl

= (-Лог 0,08) / (1136,52 М^-1См^-1  х 2 см)

= 4.82 ∙ 10^-4 M

Таким образом, для видов W достаточно удвоить их концентрацию (4,82 / 2,3), чтобы уменьшить свой коэффициент пропускания с 30% до 8%..

ссылки

1. Дей Р. и Андервуд А. (1965). Количественная аналитическая химия. (пятое изд.). Пирсон Прентис Холл, стр. 469-474.
2. Скуг Д.А., Вест Д.М. (1986). Инструментальный анализ (второе издание). Interamericana., Мексика.
3. Содерберг Т. (18 августа 2014 г.). Закон Пива-Ламберта. Химия LibreTexts. Получено от: chem.libretexts.org
4. Кларк Дж. (Май 2016 года). Закон Пива-Ламберта. Получено от: chemguide.co.uk
5. Колориметрический анализ: закон Бера или спектрофотометрический анализ. Получено от: chem.ucla.edu
6. Доктор Дж. М. Фернандес Альварес (Н.Д.). Аналитическая химия: руководство по решенным задачам. [PDF]. Получено от: dadun.unav.edu