Beer-Lamberta likums, kas tajā ir ietverts, risinājumi un uzdevumi atrisināti



The Beer-Lambert likums (Beer-Bouguer) ir viena vai vairāku ķīmisku sugu elektromagnētiskā starojuma absorbcija ar tās koncentrāciju un attālumu, ko gaisma šķērso daļiņu fotonu mijiedarbībā. Šis likums apvieno divus likumus vienā.

Bouguer likums (lai gan atzīšana vairāk attiecas uz Heinrich Lambert), konstatē, ka paraugs absorbēs lielāku starojumu, ja absorbenta vai materiāla vidējais izmērs ir lielāks; konkrēti, tā biezums, kas ir attālums l kas iet caur gaismu, ieejot un aizejot.

Monohromatiskā starojuma absorbcija ir parādīta augšējā attēlā; tas ir, atbilst vienam viļņu garumam, λ. Absorbējošā vide ir optiskās šūnas iekšpusē, kuras biezums ir l, un tā satur ķīmiskas vielas ar koncentrāciju c.

Gaismas staram ir sākotnējā un galīgā intensitāte, kas apzīmēta ar simboliem I0 un I, attiecīgi. Ņemiet vērā, ka pēc mijiedarbības ar absorbējošo vidi es esmu mazāks par I0, kas liecina par starojuma absorbciju. Jo vecāki viņi ir c un l, mazāks būs es attiecībā uz I0; tas nozīmē, ka būs lielāka absorbcija un mazāk caurlaidība.

Indekss

  • 1 Kas ir Beer-Lambert likums??
    • 1.1. Absorbcija un caurlaidība
    • 1.2 Grafika
  • 2 Pieteikumi
  • 3 Risinājumi atrisināti
    • 3.1. 1. uzdevums
    • 3.2. 2. uzdevums
  • 4 Atsauces

Kas ir Beer-Lambert likums??

Augšējais attēls pilnībā ietver šo likumu. Radiācijas absorbcija paraugā palielinās vai samazinās eksponenciāli atkarībā no c o l. Lai pilnībā un vienkārši saprastu likumu, ir nepieciešams izklāstīt tās matemātiskos aspektus.

Kā jau minēts, es0 un I ir monohromatiskās gaismas staru intensitāte attiecīgi pirms un pēc gaismas. Daži teksti dod priekšroku P simboliem0 un P, kas attiecas uz starojuma enerģiju, nevis uz tās intensitāti. Šeit paskaidrojums turpināsies, izmantojot intensitātes.

Lai linearizētu šā likuma vienādojumu, jāpielieto logaritms, parasti bāze 10:

Žurnāls (I0/ I) = εlc

Termins (I0/ I) norāda, cik daudz samazinās absorbcijas radītā starojuma intensitāte. Lamberta likums paredz tikai l (εl), bet Beer likums ignorē l, bet vietas c tā vietā (εc). Augstākais vienādojums ir abu likumu savienība, un tāpēc tā ir Beer-Lambert likuma vispārējā matemātiskā izteiksme.

Absorbcija un caurlaidība

Absorbciju nosaka termins Log (I0/ I). Tādējādi vienādojumu izsaka šādi:

A = εlc

Kur ε ir ekstinkcijas koeficients vai molārā absorbcija, kas ir konstants noteiktā viļņu garumā.

Ņemiet vērā, ka, ja absorbējošās vides biezums ir nemainīgs, piemēram, ε, absorbcija A būs atkarīga tikai no koncentrācijas c, absorbējošo sugu. Turklāt tas ir lineārs vienādojums, y = mx, kur un ir A un x ir c.

Palielinoties absorbcijai, samazinās caurlaidība; tas ir, cik daudz starojuma tiek nodota pēc absorbcijas. Tāpēc tie ir apgriezti. Jā, es0/ I norāda absorbcijas pakāpi, I / I0 ir vienāds ar caurlaidību. Zinot to:

I / I0 = T

(I0/ I) = 1 / T

Žurnāls (I0/ I) = Žurnāls (1 / T)

Bet, žurnāls (I0/ I) ir vienāds ar absorbciju. Tātad attiecības starp A un T ir:

A = žurnāls (1 / T)

Un pielietojot logaritmu īpašības un zinot, ka Log1 ir vienāds ar 0:

A = -LogT

Parasti caurlaidības izsaka procentos:

% T = I / I0∙ 100

Grafika

Kā minēts iepriekš, vienādojumi atbilst lineārai funkcijai; tāpēc ir sagaidāms, ka, uzzīmējot tos, tie sniegs taisnu līniju.

Ņemiet vērā, ka augšējā attēla kreisajā pusē ir līnija, kas iegūta, kad tiek attēlots A pret c, un pa labi no līnijas, kas atbilst LogT pret grafiku c. Vienam ir pozitīvs slīpums un otrs negatīvs; jo lielāka absorbcija, jo zemāka ir caurlaidība.

Pateicoties šai linearitātei, ir iespējams noteikt absorbējošo ķīmisko vielu (hromoforu) koncentrāciju, ja ir zināms, cik daudz starojuma tie absorbē (A) vai cik daudz starojuma tiek pārraidīts (LogT). Ja šī linearitāte netiek ievērota, tā ir novirzījusies no pozitīvas vai negatīvas no Beer-Lambert likuma.

Programmas

Vispārīgi runājot, daži no šī likuma svarīgākajiem lietojumiem ir minēti zemāk:

-Ja ķīmiskajai vielai piemīt krāsa, tas ir paraugs, kas jāanalizē ar kolorimetriskām metodēm. Tie ir balstīti uz Beer-Lambert likumu un ļauj noteikt analīžu koncentrāciju saskaņā ar absorbciju, kas iegūta ar spektrofotometru.

-Tas ļauj veidot kalibrēšanas līknes, ar kurām, ņemot vērā parauga matricas efektu, nosaka attiecīgo sugu koncentrāciju..

-To plaši izmanto proteīnu analīzei, jo vairākas aminoskābes ir nozīmīgas absorbcijas elektromagnētiskā spektra ultravioletajā reģionā..

-Ķīmiskās reakcijas vai molekulārās parādības, kas norāda uz krāsas maiņu, var analizēt, izmantojot absorbcijas vērtības vienā vai vairākos viļņu garumos..

-Izmantojot daudzfaktoru analīzi, var analizēt kompleksus hromoforu maisījumus. Tādā veidā var noteikt visu analīžu koncentrāciju un papildus klasificēt maisījumus un diferencēt tos no otra; piemēram, izmetiet, ja divi identiski minerāli nāk no viena kontinenta vai konkrētas valsts.

Atrisinātās mācības

1. uzdevums

Kāda ir šķīduma absorbcija, kuras caurlaidība ir 30% viļņu garumā 640 nm?

Lai to atrisinātu, pietiek izmantot absorbcijas un caurlaidības definīcijas.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Un zinot, ka A = -LogT, aprēķins ir tiešs:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Ņemiet vērā, ka tai nav vienību.

2. uzdevums

Ja iepriekšējā uzdevuma izbeigšana sastāv no W sugām, kuru koncentrācija ir 2,30 ∙ 10-4 M un pieņemot, ka šūnas biezums ir 2 cm: kādai jābūt tās koncentrācijai, lai iegūtu 8% caurlaidību.?

Jūs varētu tieši atrisināt šo vienādojumu:

-LogT = εlc

Bet ε vērtība nav zināma. Tāpēc tas ir jāaprēķina, izmantojot iepriekš minētos datus, un tiek pieņemts, ka tas paliek nemainīgs dažādās koncentrācijās:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ 10-4 M)

= 1136,52 M-1∙ cm-1

Un tagad jūs varat turpināt aprēķinu ar% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4,82 ∙ 10-4 M

Tātad pietiek, ka W suga divkāršo to koncentrāciju (4.82 / 2.3.), Lai samazinātu to caurlaidības procentu no 30% līdz 8%.

Atsauces

  1. Diena, R., un Underwood, A. (1965). Kvantitatīvā analītiskā ķīmija. (piektā redakcija). PEARSON Prentice zāle, p. 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Instrumentālā analīze (otrais izdevums). Interamericana., Meksika.
  3. Soderberg T. (2014. gada 18. augusts). Beer-Lambert likums. Ķīmija LibreTexts. Saturs iegūts no: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (2016. gada maijs). Beer-Lambert likums. Saturs iegūts no: chemguide.co.uk
  5. Kolorimetriskā analīze: alus likums vai spektrofotometriskā analīze. Saturs iegūts no: chem.ucla.edu
  6. Dr. J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Analītiskā ķīmija: atrisinātu problēmu rokasgrāmata. [PDF] Saturs iegūts no: dadun.unav.edu