ALAUS-LAMBERTO DĖSNIS: PARAIŠKOS IR IŠSPRĘSTI PRATIMAI - CHEMIJA

Alus-Lambert įstatymas (alus-Bugas) yra vienas, kad yra susijęs su elektromagnetinės spinduliuotės iš vienos ar daugiau cheminių rūšių absorbcija, su jo koncentracijai ir atstumą, kad šviesos keliauja į dalelių-fotonų sąveikos. Šis įstatymas sujungia du įstatymus į vieną.

Bouguerio įstatymas (nors pripažinimas labiau krito Heinrickui Lambertui) nustato, kad mėginys sugeria daugiau radiacijos, kai absorbcinės terpės ar medžiagos matmenys yra didesni; tiksliau, jo storis, kuris yra atstumas, kurį pravažiuoja šviesa įeinant ir išvažiuojant.

Bandinio sugertos radiacijos. Šaltinis: „Marmot2019“, iš „Wikimedia Commons“

Viršutinis vaizdas rodo monochromatinės spinduliuotės sugertį; tai yra, sudaryta iš vienos bangos ilgio, λ. Sugerianti terpė yra optinio elemento, kurio storis yra 1, viduje, ir jame yra cheminių medžiagų, kurių koncentracija c.

Šviesos pluošto pradinis ir galutinis intensyvumas žymimas atitinkamai simboliais I ₀ ir I. Atkreipkite dėmesį, kad, sąveikaudamas su absorbuojančia terpe, aš esu mažesnis nei I ₀ , o tai rodo, kad buvo radiacijos absorbcija. Kuo didesnis c ir l, tuo mažesnis būsiu I _{0 atžvilgiu} ; tai yra, bus daugiau absorbcijos ir mažesnis pralaidumas.

Kas yra Beer-Lambert dėsnis?

Aukščiau pateiktas vaizdas puikiai apima šį įstatymą. Spinduliuotės absorbcija mėginyje didėja arba mažėja eksponentiškai, atsižvelgiant į stulpelį. Kad įstatymas būtų visiškai ir lengvai suprantamas, būtina atskirti jo matematinius aspektus.

Kaip ką tik minėta, I ₀ ir I yra atitinkamai monochromatinės šviesos pluošto intensyvumas prieš ir po šviesos. Kai kuriuose tekstuose geriau naudoti simbolius P ₀ ir P, kurie nurodo radiacijos energiją, o ne jos intensyvumą. Čia paaiškinimas bus tęsiamas naudojant intensyvumus.

Norint tiesizuoti šio dėsnio lygtį, reikia taikyti logaritmą, paprastai pagrindą 10:

Žurnalas (I ₀ / I) = εl c

Terminas (I ₀ / I) rodo, kiek sumažėja radiacijos absorbcijos intensyvumas. Lamberto dėsnis laiko tik al (εl), tuo tarpu Beerio įstatymas nepaiso al, bet vietoj jo nurodo ac (ε c). Viršutinė lygtis yra abiejų įstatymų sąjunga, todėl yra bendroji Beer-Lambert dėsnio matematinė išraiška.

Sugertis ir pralaidumas

Sugertis apibrėžiama terminu Log (I ₀ / I). Taigi lygtis išreiškiama taip:

A = εl c

Čia ε yra ekstinkcijos koeficientas arba molinis sugertis, kuris yra tam tikro bangos ilgio konstanta.

Atkreipkite dėmesį, kad jei absorbuojamos terpės storis bus pastovus, kaip ε, absorbcija A priklausys tik nuo absorbuojančių medžiagų koncentracijos c. Tai taip pat yra tiesinė lygtis, y = mx, kur y yra A, o x yra c.

Didėjant absorbcijai, pralaidumas mažėja; tai yra, kiek radiacijos pavyksta perduoti po absorbcijos. Todėl jie yra atvirkštiniai. Jei I ₀ / I rodo absorbcijos laipsnį, I / I ₀ yra lygus pralaidumui. Žinant tai:

I / I ₀ = T

(I ₀ / I) = 1 / T

Žurnalas (I ₀ / I) = Žurnalas (1 / T)

Bet Log (I ₀ / I) taip pat yra lygus absorbcijai. Taigi santykis tarp A ir T yra:

A = žurnalas (1 / T)

Taikant logaritmų savybes ir žinant, kad Log1 yra lygus 0:

A = -LogT

Paprastai pralaidumai išreiškiami procentais:

% T = I / I ₀ ∙ 100

Grafika

Kaip minėta anksčiau, lygtys atitinka tiesinę funkciją; todėl tikimasi, kad juos grafikuodami pateiksime liniją.

Grafikai, naudojami Beer-Lambert įstatymui. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Atkreipkite dėmesį, kad kairėje paveikslėlio viršuje mes turime liniją, gautą grafiką A pažymint c, o dešinėje - liniją, atitinkančią LogT grafiką c atžvilgiu. Vienas turi teigiamą nuolydį, o kitas neigiamą; kuo didesnis sugertis, tuo mažesnis pralaidumas.

Dėl šio tiesiškumo galima nustatyti absorbuojančių cheminių rūšių (chromoforų) koncentraciją, jei žinoma, kiek radiacijos jie sugeria (A), ar kiek radiacijos perduoda (LogT). Kai šio tiesiškumo nesilaikoma, sakoma, kad jis susiduria su teigiamo ar neigiamo Beer-Lambert dėsnio nukrypimu.

Programos

Apskritai, keletas svarbiausių šio įstatymo taikymo būdų yra paminėti toliau:

-Jei cheminė rūšis turi spalvą, tai pavyzdinis kandidatas, kuris turi būti analizuojamas kolorimetrijos metodais. Jie yra pagrįsti Beer-Lambert dėsniu ir leidžia nustatyti analizuojamų medžiagų koncentraciją kaip spektrofotometro gautų absorbcijų funkciją.

- Tai leidžia sudaryti kalibravimo kreives, pagal kurias, atsižvelgiant į mėginio matricinį poveikį, nustatoma tiriamų rūšių koncentracija.

- Jis plačiai naudojamas baltymams analizuoti, nes kelios aminorūgštys yra svarbios absorbcijos ultravioletinėje elektromagnetinio spektro srityje.

- Cheminės reakcijos arba molekuliniai reiškiniai, kurie sąlygoja spalvos pasikeitimą, gali būti analizuojami naudojant absorbcijos vertes vienu ar daugiau bangų ilgių.

- Naudojant daugiamatę analizę, gali būti analizuojami sudėtingi chromoforų mišiniai. Tokiu būdu galima nustatyti visų analitų koncentraciją, taip pat mišinius klasifikuoti ir atskirti vienas nuo kito; pavyzdžiui, atmeskite, ar du identiški mineralai yra iš to paties žemyno ar konkrečios šalies.

Išspręsta mankšta

1 pratimas

Koks yra tirpalo, pasižyminčio 30% pralaidumu, absorbcija esant 640 nm bangos ilgiui?

Norėdami jį išspręsti, pakanka pereiti prie absorbcijos ir pralaidumo apibrėžimų.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Ir žinant, kad A = -LogT, skaičiavimas yra paprastas:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Atminkite, kad trūksta vienetų.

2 pratimas

Jei ankstesnio pratimo tirpalą sudaro W rūšys, kurių koncentracija yra 2,30 ∙ ^10–4 M, ir darant prielaidą, kad ląstelės storis yra 2 cm: kokia turi būti jos koncentracija, norint gauti 8% pralaidumą?

Tai galima būtų išspręsti tiesiogiai naudojant šią lygtį:

-LogT = εl c

Tačiau ε vertė nežinoma. Todėl jis turi būti apskaičiuojamas pagal ankstesnius duomenis ir daroma prielaida, kad jis išlieka pastovus plačiame koncentracijų diapazone:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ ^10–4 M)

= 1136,52 M ^-1 ∙ cm ^-1

O dabar galite pereiti prie skaičiavimo naudodami% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4,82 ∙ 10 ^-4 M

Tuomet pakanka, kad W rūšis padvigubintų savo koncentraciją (4,82 / 2,3), kad sumažintų jos pralaidumo procentą nuo 30% iki 8%.

Nuorodos

Day, R., ir Underwood, A. (1965). Kiekybinė analitinė chemija. (penktasis leidimas). „PEARSON Prentice Hall“, 469–474 psl.
„Skoog DA“, Vakarų DM (1986). Instrumentinė analizė. (antras leidimas). „Interamericana.“, Meksika.
Soderbergas T. (2014 m. Rugpjūčio 18 d.). Alaus-Lamberto įstatymas. Chemija „LibreTexts“. Atkurta iš: chem.libretexts.org
Clarkas J. (2016 m. Gegužė). Alaus-Lamberto įstatymas. Atgauta iš: chemguide.co.uk
Kolorimetrinė analizė: alaus dėsnis arba spektrofotometrinė analizė. Atkurta iš: chem.ucla.edu
JM Fernández Álvarez. (sf). Analitinė chemija: išspręstų užduočių vadovas. . Atgauta iš: dadun.unav.edu

ALAUS-LAMBERTO DĖSNIS: PARAIŠKOS IR IŠSPRĘSTI PRATIMAI - CHEMIJA - 2025