กฎของเบียร์ - แลมเบิร์ตในสิ่งที่ประกอบด้วยแอปพลิเคชันและแบบฝึกหัดได้รับการแก้ไข



กฎหมายของ Beer-Lambert (Beer-Bouguer) เป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการดูดซับของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของสารเคมีหนึ่งหรือหลายชนิดโดยมีความเข้มข้นและระยะทางที่แสงเดินทางผ่านการปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค - โฟตอน กฎหมายนี้รวบรวมกฎหมายสองฉบับเข้าด้วยกันในหนึ่งเดียว.

กฎของ Bouguer (แม้ว่าการรับรู้จะลดลงมากขึ้นเกี่ยวกับ Heinrich Lambert) กำหนดว่าตัวอย่างจะดูดซับรังสีได้มากขึ้นเมื่อขนาดของวัสดุดูดซับหรือวัสดุกลางมีค่ามากกว่า โดยเฉพาะความหนาของมันซึ่งเป็นระยะทาง ล. ที่ผ่านแสงเมื่อเข้าและออก.

การดูดซับของรังสีเอกรงค์จะแสดงในภาพบน; นั่นคือสอดคล้องกับความยาวคลื่นเดียวλ สื่อดูดซับอยู่ภายในเซลล์แสงซึ่งมีความหนา ล., และมันมีสารเคมีชนิดที่มีความเข้มข้น ค.

ลำแสงมีความเข้มเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายกำหนดด้วยสัญลักษณ์ I0 และฉันตามลำดับ โปรดทราบว่าหลังจากมีปฏิสัมพันธ์กับสื่อที่น่าสนใจฉันก็ยังน้อยกว่าฉัน0, ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีการดูดกลืนรังสี เก่ากว่าพวกเขา ค และ ล., เล็กลงฉันจะเกี่ยวกับฉัน0; นั่นคือจะมีการดูดซับมากขึ้นและน้อยลง การส่งผ่าน.

ดัชนี

  • 1 กฎของเบียร์ - แลมเบิร์ตคืออะไร??
    • 1.1 การดูดซับและการส่งผ่าน
    • 1.2 กราฟิก
  • 2 แอปพลิเคชัน
  • 3 แบบฝึกหัดได้รับการแก้ไข
    • 3.1 การออกกำลังกาย 1
    • 3.2 การออกกำลังกาย 2
  • 4 อ้างอิง

กฎหมายของ Beer-Lambert คืออะไร?

ภาพด้านบนครอบคลุมกฏนี้อย่างสมบูรณ์ การดูดซับรังสีในตัวอย่างเพิ่มขึ้นหรือลดลงแบบทวีคูณขึ้นอยู่กับ ค หรือ ล.. เพื่อให้เข้าใจกฎหมายอย่างสมบูรณ์และเรียบง่ายมีความจำเป็นต้องร่างแง่มุมทางคณิตศาสตร์ของมัน.

ตามที่กล่าวไว้เพียงแค่ฉัน0 และฉันเป็นความเข้มแสงของลำแสงเอกรงค์ก่อนและหลังแสงตามลำดับ บางตำราชอบใช้สัญลักษณ์ P0 และ P ซึ่งหมายถึงพลังงานของรังสีและไม่ถึงความเข้มของมัน ที่นี่คำอธิบายจะใช้ความหนาแน่นต่อไป.

ในการทำให้สมการเชิงเส้นของกฎนี้เป็นเชิงเส้นต้องใช้ลอการิทึมโดยทั่วไปคือฐาน 10:

เข้าสู่ระบบ (I0/ I) = εlค

คำว่า (I)0/ I) แสดงให้เห็นว่าความเข้มของรังสีที่เกิดจากการดูดกลืนแสงลดลงเท่าใด กฎของแลมเบิร์ตพิจารณาเฉพาะ l (εl) ในขณะที่กฎของเบียร์เพิกเฉยต่อ l แต่เป็นที่ ๆ ค แทน (εค) สมการที่เหนือกว่าคือการรวมกันของกฎหมายทั้งสองและดังนั้นจึงเป็นการแสดงออกทางคณิตศาสตร์ทั่วไปสำหรับกฎของเบียร์ - แลมเบิร์ต.

การดูดซับและการส่งผ่าน

การดูดซับถูกกำหนดโดยคำว่า Log (I)0/ I) ดังนั้นสมการจึงแสดงดังต่อไปนี้:

A = εlค

เมื่อεคือสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์หรือการดูดซับกรามซึ่งเป็นค่าคงที่ความยาวคลื่นที่แน่นอน.

โปรดทราบว่าหากความหนาของตัวกลางดูดซับคงที่เช่นεค่าการดูดกลืนแสง A จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นเท่านั้น ค, ของสายพันธุ์ดูดซับ นอกจากนี้ยังเป็นสมการเชิงเส้น y = mx โดยที่ และ คือ A และ x นี้คือ ค.

เมื่อการดูดกลืนแสงเพิ่มขึ้นการส่งผ่านลดลง นั่นคือปริมาณรังสีที่ถูกส่งหลังจากการดูดซึม พวกเขาจึงผกผัน ใช่ฉัน0/ I หมายถึงระดับการดูดซับ, I / I0 เท่ากับการส่งผ่าน รู้สิ่งนี้:

ฉัน / ฉัน0 = T

(ฉัน0/ I) = 1 / T

เข้าสู่ระบบ (I0/ I) = บันทึก (1 / T)

แต่เข้าสู่ระบบ (I0/ I) ก็เท่ากับการดูดกลืนแสง ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่าง A และ T คือ:

A = บันทึก (1 / T)

และใช้คุณสมบัติของลอการิทึมและรู้ว่า Log1 เท่ากับ 0:

A = -LogT

โดยปกติการส่งผ่านจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์:

% T = I / I0∙ 100

กราฟิก

ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้าสมการที่สอดคล้องกับฟังก์ชั่นเชิงเส้น; ดังนั้นจึงคาดว่าเมื่อวางแผนพวกเขาจะให้เป็นเส้นตรง.

โปรดทราบว่าทางด้านซ้ายของภาพด้านบนคุณมีบรรทัดที่ได้รับเมื่อพล็อตต่อต้าน ค, และทางด้านขวาของบรรทัดที่สอดคล้องกับกราฟของ LogT ค. หนึ่งมีความชันเป็นบวกและลบอีกอัน การดูดกลืนแสงที่มากขึ้นการส่งผ่านที่ต่ำลง.

ด้วยความเป็นเชิงเส้นนี้มันเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบความเข้มข้นของสารเคมีชนิดดูดซับ (chromophores) หากทราบว่ามีการแผ่รังสีที่พวกมันดูดซับ (A) หรือการส่งผ่านของรังสี (LogT) เท่าใด เมื่อไม่ได้สังเกตความเป็นเส้นตรงนี้ว่ากันว่าเป็นค่าเบี่ยงเบนบวกหรือลบจากกฎของเบียร์ - แลมเบิร์ต.

การใช้งาน

โดยทั่วไปแล้วการใช้งานที่สำคัญที่สุดของกฎหมายนี้มีการกล่าวถึงด้านล่าง:

-หากสปีชี่เคมีแสดงสีมันก็เป็นตัวเลือกที่เป็นแบบอย่างที่จะวิเคราะห์ด้วยเทคนิคการวัดสี สิ่งเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากกฎของเบียร์ - แลมเบิร์ตและอนุญาตให้ตรวจสอบความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ตามการดูดซับที่ได้จากเครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์.

-ช่วยให้สามารถสร้างเส้นโค้งการปรับเทียบซึ่งคำนึงถึงผลกระทบเมทริกซ์ของตัวอย่างความเข้มข้นของสปีชีส์ที่น่าสนใจจะถูกกำหนด.

-มันถูกใช้อย่างกว้างขวางในการวิเคราะห์โปรตีนเนื่องจากกรดอะมิโนหลายตัวมีการดูดซับที่สำคัญในภูมิภาคอุลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า.

-ปฏิกิริยาเคมีหรือปรากฏการณ์ทางโมเลกุลที่บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของสีสามารถวิเคราะห์โดยใช้ค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นหนึ่งหรือมากกว่า.

-ใช้การวิเคราะห์หลายตัวแปรทำให้สามารถวิเคราะห์ส่วนผสมที่ซับซ้อนของโครโมโซมได้ ด้วยวิธีนี้ความเข้มข้นของ analytes ทั้งหมดสามารถกำหนดได้และนอกจากนี้ให้จำแนกประเภทของส่วนผสมและแยกแยะความแตกต่างจากกันและกัน ตัวอย่างเช่นทิ้งหากมีแร่ธาตุสองชนิดที่เหมือนกันมาจากทวีปเดียวกันหรือในบางประเทศ.

การออกกำลังกายที่มีมติ

แบบฝึกหัดที่ 1

การดูดกลืนแสงของสารละลายคืออะไรที่มีการส่งผ่าน 30% ที่ความยาวคลื่น 640 นาโนเมตร?

เพื่อแก้ปัญหามันก็เพียงพอที่จะหันไปใช้คำจำกัดความของการดูดซับและการส่งผ่าน.

% T = 30

T = (30/100) = 0.3

และเมื่อรู้ว่า A = -LogT การคำนวณโดยตรง:

A = -Log 0.3 = 0.5228

โปรดทราบว่ามันไม่มีหน่วย.

แบบฝึกหัดที่ 2

หากการสลายตัวของการออกกำลังกายก่อนหน้านี้ประกอบด้วยสายพันธุ์ W ที่มีความเข้มข้น 2.30 ∙ 10-4 M และสมมติว่าเซลล์มีความหนา 2 ซม.: สิ่งที่จะต้องมีความเข้มข้นของมันเพื่อให้ได้การส่งผ่านของ 8%?

คุณสามารถแก้ได้โดยตรงด้วยสมการนี้:

-LogT = εlค

แต่ไม่ทราบค่าของ unknown ดังนั้นจะต้องคำนวณด้วยข้อมูลข้างต้นและคาดว่าจะคงที่ตลอดช่วงความเข้มข้นที่หลากหลาย:

ε = -LogT / lค

= (-Log 0.3) / (2 ซม. x 2.3 ∙ 10-4 M)

= 1136.52 M-1∙ซม-1

และตอนนี้คุณสามารถดำเนินการคำนวณด้วย% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0.08) / (1136.52 M-1∙ซม-1  x 2 ซม.)

= 4.82 ∙ 10-4 M

ดังนั้นมันก็เพียงพอแล้วสำหรับสปีชีส์ W ที่จะเพิ่มความเข้มข้นเป็นสองเท่า (4.82 / 2.3) เพื่อลดอัตราการส่งผ่านจาก 30% เป็น 8%.

การอ้างอิง

  1. วัน, R. , & Underwood, A. (1965). เคมีเชิงวิเคราะห์เชิงปริมาณ. (ฉบับที่ห้า) PEARSON Prentice Hall, p 469-474.
  2. Skoog D.A. , ตะวันตก D.M. (1986) การวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ (ฉบับที่สอง) Interamericana., เม็กซิโก.
  3. Soderberg T. (18 สิงหาคม 2014) กฎหมายเบียร์ - แลมเบิร์ต เคมีเคมี ดึงมาจาก: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (พฤษภาคม 2559) กฎหมายเบียร์ - แลมเบิร์ต สืบค้นจาก: chemguide.co.uk
  5. การวิเคราะห์สี: กฎหมายของเบียร์หรือการวิเคราะห์ทางสเปกโตรโฟโตเมตริก สืบค้นจาก: chem.ucla.edu
  6. ดร. FernándezÁlvarez ( N.d. ) เคมีวิเคราะห์: คู่มือการแก้ไขปัญหา [PDF] สืบค้นจาก: dadun.unav.edu