BEER-LAMBERTOV ZAKON: PRIJAVE I RIJEŠENE VJEŽBE - KEMIJA

Beer-Lambertovog zakona (Beer Bouguer) je onaj koji se odnosi na apsorpciju elektromagnetskog zračenja od jednog ili više kemijskih vrsta, u koncentraciji i udaljenost koja putuje u svjetlo čestica fotona interakcije. Ovaj zakon spaja dva zakona u jedan.

Bougeerov zakon (premda je priznanje više palo na Heinricha Lamberta), utvrđuje da će uzorak apsorbirati više zračenja kada su dimenzije apsorbirajućeg medija ili materijala veće; konkretno, njegova debljina, što je udaljenost koju svjetlost prijeđe prilikom ulaska i izlaska.

Zračenje apsorbirano uzorkom. Izvor: Marmot2019, iz Wikimedia Commons

Gornja slika prikazuje apsorpciju monokromatskog zračenja; to jest, sastavljena od jedne valne duljine, λ. Apsorpcijski medij nalazi se unutar optičke ćelije čija je debljina l, a sadrži kemijske vrste s koncentracijom c.

Svjetlosni snop ima početni i krajnji intenzitet, označen simbolima I ₀, odnosno I. Imajte na umu da je nakon interakcije s apsorpcijskim medijem manje od I ₀, što pokazuje da je došlo do apsorpcije zračenja. Što su veći c i l, to ću biti manji s obzirom na I ₀; to jest, bit će više apsorpcije i manje propusnosti.

Što je Beer-Lambertov zakon?

Slika iznad savršeno obuhvaća ovaj zakon. Apsorpcija zračenja u uzorku eksponencijalno se povećava ili smanjuje kao funkcija col. Da bi se zakon u potpunosti i lako razumio, potrebno je suknuti njegove matematičke aspekte.

Kao što je već spomenuto, I ₀ i I intenziteti su jednobojne zrake svjetlosti prije i poslije svjetla. Neki tekstovi radije koriste simbole P ₀ i P, koji se odnose na energiju zračenja, a ne na njen intenzitet. Ovdje će se objašnjenje nastaviti upotrebom intenziteta.

Za linearnu jednadžbu ovog zakona mora se primijeniti logaritam, općenito baza 10:

Prijavite se (I ₀ / I) = εl c

Izraz (I ₀ / I) označava koliko se smanjuje intenzitet produkta apsorpcije zračenja. Lambertov zakon smatra samo al (εl), dok Beer-ov zakon ignorira al, ali na njegovo mjesto postavlja ac (ε c). Gornja jednadžba je sjedinjenje oba zakona i zbog toga je opći matematički izraz za Beer-Lambertov zakon.

Apsorbancija i propusnost

Apsorbancija je definirana izrazom Log (I ₀ / I). Dakle, jednadžba se izražava na sljedeći način:

A = εl c

Gdje je ε koeficijent izumiranja ili molarna apsorptivnost, koja je konstanta pri određenoj valnoj duljini.

Imajte na umu da ako debljina apsorbirajućeg medija ostane konstantna, poput ε, apsorbancija A ovisit će samo o koncentraciji c, apsorpcijskih vrsta. Također, to je linearna jednadžba, y = mx, gdje je y A, a x je c.

Kako se apsorbancija povećava, propusnost opada; to jest, koliko zračenja uspijeva prenijeti nakon apsorpcije. Stoga su obrnute. Ako I ₀ / I označava stupanj apsorpcije, I / I ₀ jednak je propusnosti. Znajući ovo:

I / I ₀ = T

(I ₀ / I) = 1 / T

Zapisnik (I ₀ / I) = Dnevnik (1 / T)

Ali, Log (I ₀ / I) je također jednak apsorbanciji. Dakle, odnos između A i T je:

A = Dnevnik (1 / T)

Primjena svojstava logaritama i znanje da je Log1 jednak 0:

A = -LogT

Obično se prijenos prenosi u postocima:

% T = I / I ₀ ∙ 100

Grafika

Kao što je ranije rečeno, jednadžbe odgovaraju linearnoj funkciji; stoga se očekuje da će pri graficiranju dati liniju.

Grafikoni korišteni za Beer-Lambertov zakon. Izvor: Gabriel Bolívar

Imajte na umu da lijevo od slike iznad imamo liniju dobivenu grafikom A prema c, a desno liniju koja odgovara grafu LogT-a protiv c. Jedan ima pozitivan nagib, a drugi negativan; što je veća apsorbancija, niža je propusnost.

Zahvaljujući toj linearnosti, može se odrediti koncentracija upijajućih kemijskih vrsta (kromofora) ako se zna koliko zračenja apsorbiraju (A), odnosno koliko zračenja prenosi (LogT). Kad se ta linearnost ne primijeti, kaže se da je suočena s pozitivnim ili negativnim odstupanjem zakona Beer-Lamberta.

Prijave

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

-Ako kemijska vrsta ima boju, to je primjer koji se analizira koloimetrijskim tehnikama. Oni se temelje na Beer-Lambertovom zakonu i omogućuju određivanje koncentracije analita kao funkcije apsorpcija dobivenih spektrofotometrom.

-Omogućuje izgradnju kalibracijskih krivulja pomoću kojih se, uzimajući u obzir matrični učinak uzorka, određuje koncentracija vrsta koje nas zanimaju.

-Često se koristi za analizu proteina, budući da nekoliko aminokiselina predstavlja važne apsorpcije u ultraljubičastom području elektromagnetskog spektra.

-Hemijske reakcije ili molekularni fenomeni koji podrazumijevaju promjenu boje mogu se analizirati pomoću vrijednosti apsorbancije, na jednoj ili više valnih duljina.

- Korištenjem multivarijantne analize mogu se analizirati složene smjese kromofora. Na taj se način može odrediti koncentracija svih analita, a također se smjese mogu razvrstati i razlikovati jedna od druge; na primjer, isključite postoje li dva identična minerala s istog kontinenta ili određene zemlje.

Riješene vježbe

Vježba 1

Kolika je apsorbancija otopine koja pokazuje 30% propusnost na valnoj duljini od 640 nm?

Da biste to riješili, dovoljno je prijeći na definicije apsorpcije i propusnosti.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

A znajući da je A = -LogT, izračunavanje je jednostavno:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Imajte na umu da nedostaju jedinice.

Vježba 2

Ako se otopina iz prethodne vježbe sastoji od vrste W čija koncentracija iznosi 2,30 ∙ 10 ^-4 M i pod pretpostavkom da ćelija ima debljinu 2 cm: kakva mora biti njena koncentracija da bi se postigla propusnost od 8%?

To bi se moglo riješiti izravno ovom jednadžbom:

-LogT = εl c

Ali, vrijednost ε nije poznata. Stoga se mora izračunati s prethodnim podacima, a pretpostavlja se da ona ostaje konstantna u širokom rasponu koncentracija:

ε = -LogT / lc

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

= 1136,52 M ^-1 ∙ cm- ¹

Sada možete krenuti na izračun sa% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4,82 ∙ 10 ^-4 M

Tada je dovoljno da W vrsta udvostruči koncentraciju (4,82 / 2,3) da smanji postotak propusnosti s 30% na 8%.

Reference

Day, R., i Underwood, A. (1965). Kvantitativna analitička kemija. (peto izd.). Dvorana PEARSON Prentice, str. 469-474.
Skoog DA, West DM (1986). Instrumentalna analiza. (drugo izd.). Interamericana., Meksiko.
Soderberg T. (18. kolovoza 2014.). Beer-Lambertov zakon. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
Clark J. (svibanj 2016). Beer-Lambertov zakon. Oporavak od: chemguide.co.uk
Kolorimetrijska analiza: Pivski zakon ili Spektrofotometrijska analiza. Oporavak od: chem.ucla.edu
Dr. JM Fernández Álvarez. (SF). Analitička kemija: priručnik riješenih problema., Oporavak od: dadun.unav.edu

BEER-LAMBERTOV ZAKON: PRIJAVE I RIJEŠENE VJEŽBE - KEMIJA - 2026