Định luật Bia-Lambert trong những gì nó bao gồm, các ứng dụng và bài tập đã được giải quyết

các Luật của Bia-Lambert (Bia-Bouguer) là một liên quan đến sự hấp thụ bức xạ điện từ của một hoặc một số loài hóa học, với nồng độ của nó và khoảng cách mà ánh sáng truyền đi trong các tương tác hạt-photon. Luật này tập hợp hai luật trong một.

Định luật của Bouerer (mặc dù sự công nhận đã giảm nhiều hơn đối với Heinrich Lambert), xác định rằng một mẫu sẽ hấp thụ nhiều bức xạ hơn khi kích thước của môi trường hấp thụ hoặc vật chất lớn hơn; cụ thể, độ dày của nó, đó là khoảng cách tôi đi qua ánh sáng khi vào và ra.

Sự hấp thụ của bức xạ đơn sắc được thể hiện trong hình ảnh trên; nghĩa là, tuân theo một bước sóng duy nhất, λ. Môi trường hấp thụ bên trong một tế bào quang học, có độ dày là tôi, và nó chứa các loài hóa học với nồng độ c.

Chùm ánh sáng có cường độ ban đầu và cuối cùng, được chỉ định bằng các ký hiệu I₀ và tôi, tương ứng. Lưu ý rằng sau khi tương tác với môi trường hấp thụ, tôi nhỏ hơn tôi₀, cho thấy có sự hấp thụ bức xạ. Họ càng lớn tuổi c và tôi, nhỏ hơn sẽ là tôi liên quan đến tôi₀; đó là, sẽ có nhiều hấp thụ hơn và ít hơn truyền qua.

Chỉ số

• 1 Luật của Bia-Lambert là gì??
  • 1.1 Độ hấp thụ và truyền qua
  • 1.2 Đồ họa
• 2 ứng dụng
• 3 bài tập đã giải
  • 3.1 Bài tập 1
  • 3.2 Bài tập 2
• 4 tài liệu tham khảo

Luật của Bia-Lambert là gì??

Hình ảnh phía trên hoàn hảo bao gồm luật này. Hấp thụ bức xạ trong mẫu tăng hoặc giảm theo cấp số nhân tùy thuộc vào c o tôi. Để hiểu luật hoàn toàn và đơn giản, cần phải phác thảo các khía cạnh toán học của nó.

Như vừa đề cập, tôi₀ và tôi là cường độ của chùm sáng đơn sắc trước và sau ánh sáng, tương ứng. Một số văn bản thích sử dụng ký hiệu P₀ và P, ám chỉ năng lượng của bức xạ và không liên quan đến cường độ của nó. Ở đây, lời giải thích sẽ tiếp tục sử dụng cường độ.

Để tuyến tính hóa phương trình của luật này, logarit phải được áp dụng, thường là cơ sở 10:

Đăng nhập (tôi₀/ Tôi) = εlc

Thuật ngữ (tôi₀/ I) cho biết cường độ bức xạ được tạo ra bởi sự hấp thụ giảm đi bao nhiêu. Luật của Lambert chỉ xem xét l (εl), trong khi luật của Bobby bỏ qua l, nhưng địa điểm c thay vào đó (εc). Phương trình ưu việt là sự kết hợp của cả hai định luật và do đó nó là biểu thức toán học chung cho định luật của Bia-Lambert.

Hấp thụ và truyền qua

Độ hấp thụ được xác định bởi thuật ngữ Nhật ký (I₀/ Tôi). Do đó, phương trình được thể hiện như sau:

A = εlc

Trong đó ε là hệ số tuyệt chủng hoặc độ hấp thụ mol, là hằng số ở bước sóng nhất định.

Lưu ý rằng nếu độ dày của môi trường hấp thụ được giữ không đổi, như, độ hấp thụ A sẽ chỉ phụ thuộc vào nồng độ c, của các loài hấp thụ. Ngoài ra, nó là một phương trình tuyến tính, y = mx, trong đó và là A, và x là c.

Khi độ hấp thụ tăng, độ truyền qua giảm; có nghĩa là, bao nhiêu bức xạ được truyền sau khi hấp thụ. Do đó chúng là nghịch đảo. Vâng tôi₀/ Tôi chỉ mức độ hấp thụ, tôi / tôi₀ bằng độ truyền qua. Biết điều này:

Tôi / tôi₀ = T

(Tôi₀/ Tôi) = 1 / T

Đăng nhập (tôi₀/ I) = Nhật ký (1 / T)

Nhưng, Đăng nhập (tôi₀/ I) cũng bằng độ hấp thụ. Vậy mối quan hệ giữa A và T là:

A = Nhật ký (1 / T)

Và áp dụng các thuộc tính của logarit và biết rằng Log1 bằng 0:

A = -LogT

Thông thường độ truyền được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm:

% T = tôi / tôi₀100

Đồ họa

Như đã nêu trước đó, các phương trình tương ứng với một hàm tuyến tính; do đó, dự kiến ​​khi vẽ, họ sẽ đưa ra một đường thẳng.

Lưu ý rằng ở bên trái của hình trên, bạn có dòng thu được khi vẽ A so với c, và bên phải dòng tương ứng với biểu đồ của LogT so với c. Một cái có độ dốc dương, và cái khác âm; Độ hấp thụ càng lớn, độ truyền qua càng thấp.

Nhờ tính tuyến tính này, có thể xác định nồng độ của các loại hóa chất hấp thụ (chromophores) nếu biết được chúng hấp thụ bao nhiêu bức xạ (A), hoặc lượng bức xạ được truyền đi (LogT). Khi tuyến tính này không được quan sát, nó được cho là sai lệch, tích cực hoặc tiêu cực, từ định luật của Bia-Lambert.

Ứng dụng

Nói chung, một số ứng dụng quan trọng nhất của luật này được đề cập dưới đây:

-Nếu một loài hóa học thể hiện màu sắc, đó là một ứng cử viên mẫu mực để được phân tích bằng các kỹ thuật so màu. Những điều này dựa trên định luật của Bia-Lambert và cho phép xác định nồng độ chất phân tích theo độ hấp thụ thu được bằng máy đo quang phổ.

-Nó cho phép xây dựng các đường cong hiệu chuẩn, trong đó có tính đến hiệu ứng ma trận của mẫu, nồng độ của các loài quan tâm được xác định.

-Nó được sử dụng rộng rãi để phân tích protein, vì một số axit amin thể hiện sự hấp thụ quan trọng trong vùng cực tím của phổ điện từ.

-Các phản ứng hóa học hoặc hiện tượng phân tử ngụ ý sự thay đổi màu sắc, có thể được phân tích bằng các giá trị độ hấp thụ, tại một hoặc nhiều bước sóng.

-Sử dụng phân tích đa biến, các hỗn hợp phức tạp của các nhiễm sắc thể có thể được phân tích. Theo cách này, nồng độ của tất cả các chất phân tích có thể được xác định, và ngoài ra, phân loại các hỗn hợp và phân biệt chúng với nhau; ví dụ, loại bỏ nếu hai khoáng sản giống hệt nhau đến từ cùng một lục địa hoặc quốc gia cụ thể.

Bài tập đã giải quyết

Bài tập 1

Độ hấp thụ của dung dịch có độ truyền qua 30% ở bước sóng 640nm là bao nhiêu?

Để giải quyết nó, nó là đủ để sử dụng các định nghĩa về độ hấp thụ và truyền qua.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Và biết rằng A = -LogT, phép tính là trực tiếp:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Lưu ý rằng nó không có đơn vị.

Bài tập 2

Nếu sự hòa tan của bài tập trước bao gồm một loài W có nồng độ là 2,30 10^-4 M, và giả sử rằng tế bào có độ dày 2 cm: nồng độ của nó phải đạt được độ truyền qua là 8%?

Bạn có thể giải trực tiếp với phương trình này:

-LogT = εlc

Nhưng, giá trị của là không rõ. Do đó, nó phải được tính toán với dữ liệu trên và giả định rằng nó không đổi trong một phạm vi nồng độ rộng:

= -LogT / lc

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

= 1136,52 M^-1∙ cm^-1

Và bây giờ, bạn có thể tiến hành tính toán với% T = 8:

c = -Đăng nhập / εl

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

= 4,82 10^-4 M

Vì vậy, đủ để các loài W tăng gấp đôi nồng độ của chúng (4,82 / 2,3) để giảm tỷ lệ truyền từ 30% xuống 8%.

Tài liệu tham khảo

1. Ngày, R., & Underwood, A. (1965). Hóa học phân tích định lượng. (tái bản lần thứ năm). Hội trường Prentice PEAR, p 469-474.
2. Skoog D.A., Tây D.M. (1986). Phân tích công cụ (tái bản lần thứ hai). Interamericana., Mexico.
3. Soderberg T. (ngày 18 tháng 8 năm 2014). Luật Bia-Lambert. Hóa học LibreTexts. Lấy từ: chem.libretexts.org
4. Clark J. (tháng 5 năm 2016). Luật Bia-Lambert. Lấy từ: chemguide.co.uk
5. Phân tích đo màu: Định luật hay phân tích quang phổ kế. Lấy từ: chem.ucla.edu
6. Bác sĩ J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Hóa phân tích: hướng dẫn giải quyết vấn đề. [PDF] Lấy từ: Dadun.unav.edu