Právo Beer-Lambert v čem spočívá, aplikace a cvičení vyřešená



Beer-Lambertův zákon (Beer-Bouguer) je ten, který spojuje absorpci elektromagnetického záření jednoho nebo několika chemických druhů, s jeho koncentrací a vzdáleností, kterou světlo prochází v interakcích částic-fotonů. Tento zákon spojuje dva zákony v jednom.

Bouguerův zákon (ačkoli uznání více upadalo na Heinricha Lamberta), stanoví, že vzorek absorbuje více záření, když jsou rozměry absorpčního nebo materiálu média větší; konkrétně jeho tloušťka, což je vzdálenost Já který prochází světlem při vstupu a opuštění.

Absorpce monochromatického záření je zobrazena na horním obrázku; to je, přizpůsobený jedinou vlnovou délkou, ?. Absorpční médium je uvnitř optické buňky, jejíž tloušťka je Já, a obsahuje chemické látky s koncentrací c.

Světelný paprsek má počáteční a konečnou intenzitu označenou symboly I0 a I, resp. Všimněte si, že po interakci s absorbujícím médiem je méně než 10, který ukazuje, že došlo k absorpci záření. Čím jsou starší c a Já, menší bude I já0; to znamená, že bude více absorpce a méně propustnost.

Index

  • 1 Co je to Beer-Lambertův zákon??
    • 1.1 Absorbance a propustnost
    • 1.2 Grafika
  • 2 Aplikace
  • 3 Řešené úlohy
    • 3.1 Cvičení 1
    • 3.2 Cvičení 2
  • 4 Odkazy

Co je Beer-Lambertův zákon??

Horní obraz dokonale zahrnuje tento zákon. Absorpce záření ve vzorku se exponenciálně zvyšuje nebo snižuje v závislosti na c o Já. Abychom porozuměli zákonu zcela a jednoduše, je nutné nastínit jeho matematické aspekty.

Jak jsem právě zmínil, já0 a I jsou intenzity monochromatického světelného paprsku před a za světlem. Některé texty preferují použití symbolů P0 a P, které se vztahují k energii záření a ne k jeho intenzitě. Zde bude vysvětlení pokračovat s využitím intenzit.

Pro linearizaci rovnice tohoto zákona musí být použit logaritmus, obecně základ 10:

Protokol (I0/ I) = εlc

Termín (I0/ I) udává, jak se snižuje intenzita záření produkovaného absorpcí. Lambertův zákon zvažuje pouze l (εl), zatímco Beerův zákon ignoruje l, ale místa c místo toho (εc). Nadřazená rovnice je spojením obou zákonů, a proto je obecným matematickým výrazem pro Beer-Lambertův zákon.

Absorbance a propustnost

Absorbance je definována termínem Log (I0/ I). Rovnice je tedy vyjádřena následovně:

A = εlc

Kde ε je koeficient extinkce nebo molární absorpce, která je konstantní při určité vlnové délce.

Všimněte si, že pokud je tloušťka absorpčního média udržována konstantní, jako ε, bude absorbance A záviset pouze na koncentraci c, absorpčních druhů. Navíc je to lineární rovnice, y = mx, kde a je A a x je c.

Jak se zvyšuje absorbance, klesá propustnost; to znamená, kolik záření je přenášeno po absorpci. Jsou to tedy inverze. Ano, já0/ I označuje stupeň absorpce, I / I0 se rovná propustnosti. S tímto vědomím:

I / I0 = T

(Já0/ I) = 1 / T

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

Ale, Log (já)0/ I) je rovna také absorbanci. Vztah mezi A a T je:

A = Log (1 / T)

A použití vlastností logaritmů a s vědomím, že hodnota Log1 je rovna 0:

A = -LogT

Obvykle jsou přenosy vyjádřeny v procentech:

% T = I / I0∙ 100

Grafika

Jak již bylo řečeno, rovnice odpovídají lineární funkci; proto se předpokládá, že při vykreslení dají přímku.

Všimněte si, že nalevo od obrázku nahoře máte řádek získaný při vykreslování A proti c, a napravo řádek odpovídající grafu LogT proti c. Jeden má pozitivní sklon a druhý negativní; Čím vyšší je absorbance, tím nižší je propustnost.

Díky této linearitě je možné určit koncentraci absorpčních chemických látek (chromoforů), pokud je známo, kolik záření absorbují (A), nebo kolik záření je přenášeno (LogT). Když tato linearita není pozorována, je řečeno, že je v odchylce, pozitivní nebo negativní, od Beer-Lambertova zákona.

Aplikace

Obecně jsou některé z nejdůležitějších aplikací tohoto zákona uvedeny níže:

-Pokud chemický druh představuje barvu, je příkladným kandidátem, který má být analyzován kolorimetrickými technikami. Ty jsou založeny na zákoně Beer-Lambert a umožňují stanovit koncentraci analytů podle absorbancí získaných spektrofotometrem.

-Umožňuje sestavit kalibrační křivky, se kterými se s ohledem na matricový účinek vzorku stanoví koncentrace sledovaných druhů..

-Je široce používán k analýze proteinů, protože několik aminokyselin představuje důležité absorpce v ultrafialové oblasti elektromagnetického spektra..

-Chemické reakce nebo molekulární jevy, které znamenají změnu zbarvení, mohou být analyzovány pomocí hodnot absorbance na jedné nebo více vlnových délkách..

-Pomocí multivariační analýzy lze analyzovat komplexní směsi chromoforů. Tímto způsobem je možno stanovit koncentraci všech analytů a navíc tyto směsi klasifikovat a odlišit od sebe; například zlikvidujte, pokud dva stejné minerály pocházejí ze stejného kontinentu nebo konkrétní země.

Vyřešená cvičení

Cvičení 1

Jaká je absorbance roztoku, který má propustnost 30% při vlnové délce 640 nm?

K jeho vyřešení stačí použít definice absorbance a propustnosti.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

A s vědomím, že A = -LogT, je výpočet přímý:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Všimněte si, že nemá žádné jednotky.

Cvičení 2

Pokud se rozpuštění předchozího cvičení skládá z druhu W, jehož koncentrace je 2,30 ∙ 10-4 M, a za předpokladu, že buňka má tloušťku 2 cm: jaká musí být její koncentrace pro dosažení propustnosti 8%?

S touto rovnicí byste mohli řešit přímo:

-LogT = εlc

Ale hodnota ε není známa. Proto musí být vypočtena s výše uvedenými údaji a předpokládá se, že zůstává konstantní v širokém rozsahu koncentrací:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ 10-4 M)

= 1136,52 M-1∙ cm-1

A nyní můžete s výpočtem pokračovat s% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4,82 ∙ 10-4 M

Je tedy dostačující, aby druh W zdvojnásobil svou koncentraci (4,82 / 2,3), aby se snížilo jejich procento z 30% na 8%.

Odkazy

  1. Den, R., & Underwood, A. (1965). Kvantitativní analytická chemie. (páté vydání). PEARSON Prentice Hall, str. 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Instrumentální analýza (druhé vydání). Interamericana., Mexiko.
  3. Soderberg T. (18. srpna 2014). Pivo-Lambertův zákon. Chemie LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (květen 2016). Pivo-Lambertův zákon. Zdroj: chemguide.co.uk
  5. Kolorimetrická analýza: Pivní právo nebo spektrofotometrická analýza. Zdroj: chem.ucla.edu
  6. J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Analytická chemie: manuál řešených problémů. [PDF] Zdroj: dadun.unav.edu