- Ano ang batas ng Beer-Lambert?
- Pagsipsip at paglilipat
- Mga graphic
- Aplikasyon
- Malutas na ehersisyo
- Ehersisyo 1
- Mag-ehersisyo 2
- Mga Sanggunian
Ang batas ng Beer-Lambert (Beer-Bouguer) ay may kaugnayan sa pagsipsip ng electromagnetic radiation mula sa isa o higit pang mga species ng kemikal, kasama ang konsentrasyon nito at ang distansya na ang ilaw ay naglalakbay sa mga pakikipag-ugnay ng butil. Pinagsasama ng batas na ito ang dalawang batas sa isa.
Ang batas ng Bouguer (kahit na ang pagkilala ay bumagsak sa Heinrich Lambert), itinatag na ang isang sample ay sumisipsip ng higit na radiation kapag ang mga sukat ng sumisipsip na daluyan o materyal ay mas malaki; partikular, ang kapal nito, na kung saan ay ang distansya na ang ilaw ay naglalakbay kapag pumapasok at umaalis.
Ang radiation na hinihigop ng isang sample. Pinagmulan: Marmot2019, mula sa Wikimedia Commons
Ang itaas na imahe ay nagpapakita ng pagsipsip ng radiation ng monochromatic; iyon ay, na binubuo ng isang solong haba ng haba, λ. Ang sumisipsip daluyan ay nasa loob ng isang optical cell, na ang kapal ay l, at naglalaman ng mga species ng kemikal na may konsentrasyon c.
Ang ilaw na sinag ay may paunang at huling intensidad, na hinirang ng mga simbolo I 0 at ako, ayon sa pagkakabanggit. Tandaan na pagkatapos ng pakikipag-ugnay sa daluyong sumisipsip, mas mababa ako sa 0 , na nagpapakita na mayroong pagsipsip ng radiation. Ang mas mataas na c at l, mas maliit ako ay may paggalang sa 0 ; iyon ay, magkakaroon ng higit na pagsipsip at mas kaunting paglilipat.
Ano ang batas ng Beer-Lambert?
Ang imahe sa itaas ay perpektong sumasaklaw sa batas na ito. Ang pagsipsip ng radiation sa isang sample ay nagdaragdag o nagbabawas ng exponentially bilang isang function ng col. Upang gawing ganap at madaling maunawaan ang batas, kinakailangan upang palda ang mga aspeto ng matematika nito.
Tulad ng nabanggit, I 0 at ako ang mga intensidad ng monochromatic light beam bago at pagkatapos ng ilaw, ayon sa pagkakabanggit. Mas gusto ng ilang teksto na gamitin ang mga simbolo na P 0 at P, na tumutukoy sa enerhiya ng radiation at hindi sa kasidhian nito. Dito, ipagpapatuloy ang paliwanag gamit ang mga intensities.
Upang linawin ang equation ng batas na ito, ang logarithm ay dapat mailapat, sa pangkalahatan ang base 10:
Mag-log (I 0 / I) = cl c
Ang termino (I 0 / I) ay nagpapahiwatig kung gaano katindi ang pagbaba ng produkto ng radiation. Ang batas ng Lambert ay isinasaalang-alang lamang ang al (εl), habang ang batas ni Beer ay hindi pinapansin ang al, ngunit inilalagay ang ac sa lugar nito (ε c). Ang itaas na equation ay ang unyon ng parehong mga batas, at samakatuwid ay ang pangkalahatang expression ng matematika para sa batas ng Beer-Lambert.
Pagsipsip at paglilipat
Ang pagsipsip ay tinukoy ng salitang Log (I 0 / I). Kaya, ang equation ay ipinahayag tulad ng sumusunod:
A = εl c
Kung saan ang e ay ang labis na koepisyent ng extinction o molar absorptivity, na kung saan ay isang pare-pareho sa isang naibigay na haba ng haba.
Tandaan na kung ang kapal ng pagsipsip daluyan ay pinananatiling palagi, tulad ng ε, ang pagsipsip A ay depende lamang sa konsentrasyon c, ng mga species ng sumisipsip. Gayundin, ito ay isang linear equation, y = mx, kung saan ang A, at x ay c.
Tulad ng pagtaas ng pagsipsip, bumababa ang transmittance; iyon ay, kung magkano ang radiation na namamahala upang maipadala pagkatapos ng pagsipsip. Kaya't sila ay kabaligtaran. Kung 0 / ipinapahiwatig ko ang antas ng pagsipsip, ang I / I 0 ay katumbas ng pagpapadala. Alam ito:
Ako / I 0 = T
(I 0 / I) = 1 / T
Mag-log (I 0 / I) = Mag-log (1 / T)
Ngunit, ang Log (I 0 / I) ay pantay din sa pagsipsip. Kaya ang ugnayan sa pagitan ng A at T ay:
Isang = Mag-log (1 / T)
At ang pag-aaplay ng mga katangian ng mga logarithms at alam na ang Log1 ay katumbas ng 0:
Isang = -logT
Karaniwan ang mga paglilipat ay ipinahayag sa mga porsyento:
% T = I / I 0 ∙ 100
Mga graphic
Tulad ng nakasaad nang una, ang mga ekwasyon ay tumutugma sa isang guhit na pag-andar; samakatuwid, inaasahan na kapag graphing ang mga ito ay bibigyan sila ng isang linya.
Ang mga graphic na ginamit para sa batas ng Beer-Lambert. Pinagmulan: Gabriel Bolívar
Tandaan na sa kaliwa ng imahe sa itaas ay mayroon kaming linya na nakuha sa pamamagitan ng graphing A laban sa c, at sa kanan ang linya na naaayon sa grap ng LogT laban sa c. Ang isa ay may positibong slope, at ang iba pang negatibo; mas mataas ang pagsipsip, mas mababa ang pagpapadala.
Salamat sa pagkakasunud-sunod na ito, ang konsentrasyon ng mga sumisipsip na species ng kemikal (chromophores) ay maaaring matukoy kung kilala kung gaano karaming radiation ang kanilang sinisipsip (A), o kung magkano ang radiation na ipinadala (LogT). Kapag ang linya na ito ay hindi sinusunod, sinasabing nahaharap ito sa isang paglihis, positibo o negatibo, ng batas ng Beer-Lambert.
Aplikasyon
Sa pangkalahatang mga termino, ang ilan sa mga pinakamahalagang aplikasyon ng batas na ito ay binanggit sa ibaba:
-Kung ang isang uri ng kemikal ay may kulay, ito ay isang huwarang kandidato na masuri ng mga diskarteng colorimetric. Ang mga ito ay batay sa batas ng Beer-Lambert, at pinapayagan upang matukoy ang konsentrasyon ng mga analyt bilang isang function ng mga absorbance na nakuha na may isang spectrophotometer.
Ito ay pinapayagan ang pagtatayo ng mga calibration curves, na kung saan, isinasaalang-alang ang epekto ng matrix ng sample, ang konsentrasyon ng mga species ng interes ay natutukoy.
Ito ay malawak na ginagamit upang pag-aralan ang mga protina, dahil ang ilang mga amino acid ay nagpapakita ng mga mahalagang pagsipsip sa ultraviolet na rehiyon ng electromagnetic spectrum.
-Chemical reaksyon o molekular na mga phenomena na nagpapahiwatig ng pagbabago ng kulay ay maaaring masuri gamit ang mga halaga ng pagsipsip, sa isa o higit pang mga haba ng haba.
-Ang paggamit ng pagsusuri ng multivariate, ang mga kumplikadong mga halo ng mga chromophores ay maaaring masuri. Sa ganitong paraan, ang konsentrasyon ng lahat ng mga analyt ay maaaring matukoy, at din, ang mga mixtures ay maaaring maiuri at magkakaiba sa isa't isa; halimbawa, tuntunin kung ang dalawang magkaparehong mineral ay nagmula sa parehong kontinente o tiyak na bansa.
Malutas na ehersisyo
Ehersisyo 1
Ano ang pagsipsip ng isang solusyon na nagpapakita ng 30% na paglilipat sa isang haba ng haba ng 640 nm?
Upang malutas ito, sapat na upang pumunta sa mga kahulugan ng pagsipsip at paglilipat.
% T = 30
T = (30/100) = 0.3
At alam na ang A = -LogT, ang pagkalkula ay prangka:
A = -login 0.3 = 0.5228
Tandaan na kulang ito ng mga yunit.
Mag-ehersisyo 2
Kung ang solusyon mula sa nakaraang ehersisyo ay binubuo ng isang species W na ang konsentrasyon ay 2.30 ∙ 10 -4 M, at ipinapalagay na ang cell ay may kapal ng 2 cm: ano ang dapat na konsentrasyon nito upang makakuha ng isang paglilipat ng 8%?
Maaari itong malutas nang direkta sa equation na ito:
-LogT = cl c
Ngunit, ang halaga ng ε ay hindi alam. Samakatuwid, dapat itong kalkulahin sa nakaraang data, at ipinapalagay na nananatili itong palagi sa isang malawak na hanay ng mga konsentrasyon:
ε = -logT / lc
= (-Login 0.3) / (2 cm x 2.3 ∙ 10 -4 M)
= 1136.52 M -1 ∙ cm -1
At ngayon, maaari kang magpatuloy sa pagkalkula na may% T = 8:
c = -logT / εl
= (-Login 0.08) / (1136.52 M -1 ∙ cm -1 x 2cm)
= 4.82 ∙ 10 -4 M
Pagkatapos, sapat na para sa mga species ng W na doble ang konsentrasyon nito (4.82 / 2.3) upang mabawasan ang porsyento ng pagpapadala nito mula 30% hanggang 8%.
Mga Sanggunian
- Araw, R., & Underwood, A. (1965). Chemical Analytical Chemistry. (ikalimang ed.). PEARSON Prentice Hall, p 469-474.
- Skoog DA, West DM (1986). Instrumental na pagsusuri. (pangalawang ed.). Interamericana., Mexico.
- Soderberg T. (Agosto 18, 2014). Ang Batas ng Beer-Lambert. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
- Clark J. (Mayo 2016). Ang Batas ng Beer-Lambert. Nabawi mula sa: chemguide.co.uk
- Pagtataya ng colorimetric: Batas ng Beer o Pagtatasa ng Spectrophotometric. Nabawi mula sa: chem.ucla.edu
- JM Fernández Álvarez. (sf). Analytical chemistry: manu-manong nalutas ang mga problema . Nabawi mula sa: dadun.unav.edu