UNDANG-UNDANG BIR-LAMBERT: APLIKASI DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - KIMIA

Undang -undang Beer-Lambert (Beer-Bouguer) adalah undang-undang yang menghubungkan penyerapan sinaran elektromagnetik dari satu atau lebih spesies kimia, dengan kepekatannya dan jarak cahaya yang bergerak dalam interaksi partikel-foton. Undang-undang ini menyatukan dua undang-undang menjadi satu.

Undang-undang Bouguer (walaupun pengakuan telah jatuh lebih banyak pada Heinrich Lambert), menetapkan bahawa sampel akan menyerap lebih banyak sinaran apabila dimensi medium atau bahan penyerap lebih besar; khususnya, ketebalannya, iaitu jarak yang dilalui cahaya ketika masuk dan keluar.

Sinaran diserap oleh sampel. Sumber: Marmot2019, dari Wikimedia Commons

Gambar atas menunjukkan penyerapan sinaran monokromatik; iaitu, terdiri daripada panjang gelombang tunggal, λ. Medium penyerap berada di dalam sel optik, yang tebalnya l, dan mengandungi spesies kimia dengan kepekatan c.

Sinar cahaya mempunyai intensiti awal dan akhir , masing-masing ditentukan oleh simbol I ₀ dan I. Perhatikan bahawa setelah berinteraksi dengan media penyerap, I kurang dari I ₀ , yang menunjukkan bahawa terdapat penyerapan sinaran. Semakin tinggi c dan l, semakin kecil saya akan berkenaan dengan I ₀ ; iaitu penyerapan dan transmisi yang lebih sedikit.

Apakah undang-undang Beer-Lambert?

Gambar di atas merangkumi undang-undang ini. Penyerapan radiasi dalam sampel meningkat atau menurun secara eksponen sebagai fungsi kol. Untuk membuat undang-undang difahami sepenuhnya dan mudah, adalah perlu untuk menutup aspek matematiknya.

Seperti yang baru disebutkan, saya ₀ dan saya adalah intensiti pancaran cahaya monokromatik masing-masing sebelum dan sesudah cahaya. Beberapa teks lebih suka menggunakan simbol P ₀ dan P, yang merujuk kepada tenaga sinaran dan bukan pada intensitasnya. Di sini, penerangan akan diteruskan menggunakan intensiti.

Untuk menyelaraskan persamaan undang-undang ini, logaritma mesti diterapkan, umumnya asas 10:

Log (I ₀ / I) = εl c

Istilah (I ₀ / I) menunjukkan betapa intensiti penyerapan produk penyinaran berkurang. Undang-undang Lambert menganggap hanya al (εl), sementara undang-undang Beer mengabaikan al, tetapi meletakkan ac di tempatnya (ε c). Persamaan atas adalah penyatuan kedua undang-undang, dan oleh itu adalah ungkapan matematik umum untuk undang-undang Beer-Lambert.

Penyerapan dan pemancaran

Serapan ditakrifkan dengan istilah Log (I ₀ / I). Oleh itu, persamaan dinyatakan seperti berikut:

A = εl c

Di mana ε adalah pekali kepupusan atau daya serap molar, yang merupakan pemalar pada panjang gelombang tertentu.

Perhatikan bahawa jika ketebalan medium penyerap tetap berterusan, seperti ε, penyerapan A hanya akan bergantung pada kepekatan c, spesies penyerap. Juga, ini adalah persamaan linear, y = mx, di mana y adalah A, dan x adalah c.

Apabila penyerapan meningkat, transmisi menurun; iaitu berapa banyak radiasi yang berjaya dihantar setelah penyerapan. Oleh itu, mereka terbalik. Sekiranya I ₀ / I menunjukkan tahap penyerapan, I / I ₀ sama dengan transmisi. Mengetahui perkara ini:

I / I ₀ = T

(I ₀ / I) = 1 / T

Log (I ₀ / I) = Log (1 / T)

Tetapi, Log (I ₀ / I) juga sama dengan daya serap. Jadi hubungan antara A dan T adalah:

A = Log (1 / T)

Dan menerapkan sifat logaritma dan mengetahui bahawa Log1 sama dengan 0:

A = -LogT

Biasanya penghantaran dinyatakan dalam bentuk peratusan:

% T = I / I ₀ ∙ 100

Grafik

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, persamaan sesuai dengan fungsi linear; oleh itu, dijangkakan bahawa semasa membuat grafik, mereka akan memberikan garis.

Grafik yang digunakan untuk undang-undang Beer-Lambert. Sumber: Gabriel Bolívar

Perhatikan bahawa di sebelah kiri gambar di atas kita mempunyai garis yang diperoleh dengan membuat graf A melawan c, dan di sebelah kanan garis yang sesuai dengan grafik LogT melawan c. Satu mempunyai kemerosotan positif, dan yang lain negatif; semakin tinggi penyerapannya, semakin rendah transmitinya.

Berkat garis linier ini, kepekatan spesies kimia penyerap (kromofor) dapat ditentukan jika diketahui berapa banyak radiasi yang mereka serap (A), atau berapa banyak radiasi yang dihantar (LogT). Apabila garis linier ini tidak diperhatikan, dikatakan bahawa ia menghadapi penyimpangan, positif atau negatif, dari hukum Beer-Lambert.

Permohonan

Secara umum, beberapa aplikasi terpenting dari undang-undang ini disebutkan di bawah:

-Jika spesies kimia mempunyai warna, itu adalah calon teladan untuk dianalisis dengan teknik kolorimetri. Ini berdasarkan undang-undang Beer-Lambert, dan memungkinkan untuk menentukan kepekatan analit sebagai fungsi penyerap yang diperoleh dengan spektrofotometer.

-Memungkinkan pembinaan lengkung penentukuran, dengan mengambil kira kesan matriks sampel, penentuan spesies yang diminati ditentukan.

-Ia digunakan secara meluas untuk menganalisis protein, kerana beberapa asid amino menunjukkan penyerapan penting di kawasan ultraviolet spektrum elektromagnetik.

-Tindak balas kimia atau fenomena molekul yang menunjukkan perubahan warna dapat dianalisis menggunakan nilai serapan, pada satu atau lebih panjang gelombang.

-Menggunakan analisis multivariat, campuran kromofor kompleks dapat dianalisis. Dengan cara ini, kepekatan semua analit dapat ditentukan, dan juga, campuran dapat diklasifikasikan dan dibezakan antara satu sama lain; sebagai contoh, menolak sama ada dua mineral yang sama berasal dari benua yang sama atau negara tertentu.

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Apakah penyerapan larutan yang menunjukkan transmisi 30% pada panjang gelombang 640 nm?

Untuk menyelesaikannya, sudah cukup untuk menentukan definisi penyerapan dan pemancaran.

% T = 30

T = (30/100) = 0.3

Dan mengetahui bahawa A = -LogT, pengiraannya mudah:

A = -Log 0.3 = 0.5228

Perhatikan bahawa ia kekurangan unit.

Latihan 2

Sekiranya penyelesaian dari latihan sebelumnya terdiri dari spesies W yang kepekatannya adalah 2,30 ∙ 10 ^-4 M, dan dengan anggapan bahawa sel itu mempunyai ketebalan 2 cm: apakah kepekatannya untuk mendapatkan transmisi 8%?

Ia dapat diselesaikan secara langsung dengan persamaan ini:

-LogT = εl c

Tetapi, nilai ε tidak diketahui. Oleh itu, ia mesti dikira dengan data sebelumnya, dan diandaikan bahawa ia tetap berterusan dalam pelbagai kepekatan:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0.3) / (2 cm x 2.3 ∙ 10 ^-4 M)

= 1136.52 M ^-1 ∙ cm ^-1

Dan sekarang, anda boleh meneruskan pengiraan dengan% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0.08) / (1136.52 M ^-1 ∙ cm ^-1 x 2cm)

= 4.82 ∙ 10 ^-4 M

Maka, cukup untuk spesies W menggandakan kepekatannya (4.82 / 2.3) untuk mengurangkan peratusan penghantarannya dari 30% menjadi 8%.

Rujukan

Day, R., & Underwood, A. (1965). Kimia Analitik Kuantitatif. (edisi kelima.) PEARSON Prentice Hall, hlm 469-474.
Skoog DA, West DM (1986). Analisis instrumental. (edisi kedua.) Interamericana., Mexico.
Soderberg T. (18 Ogos 2014). Undang-undang Beer-Lambert. LibreTexts Kimia. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
Clark J. (Mei 2016). Undang-undang Beer-Lambert. Dipulihkan dari: chemguide.co.uk
Analisis Colorimetrik: Undang-undang bir atau Analisis Spektrofotometri. Dipulihkan dari: chem.ucla.edu
JM Fernández Álvarez. (sf). Kimia analitik: manual masalah yang diselesaikan. . Dipulihkan dari: dadun.unav.edu

UNDANG-UNDANG BIR-LAMBERT: APLIKASI DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - KIMIA - 2026