BEER-LAMBERT YASASI: UYGULAMALAR VE ÇÖZÜLMÜŞ ALIŞTIRMALAR - KIMYA

Beer-Lambert yasası (Bira Bouguer'in) konsantrasyonu ile bir ya da daha fazla kimyasal türlerden elektromanyetik ışımanın emilmesini ilgilidir bir ve mesafe olduğu partikül foton etkileşimlerinde, ışığın. Bu yasa iki yasayı bir araya getiriyor.

Bouguer yasası (tanıma daha çok Heinrich Lambert'e düşmüş olsa da), emici ortamın veya malzemenin boyutları daha büyük olduğunda bir numunenin daha fazla radyasyon emeceğini belirler; özellikle ışığın girip çıkarken kat ettiği mesafe olan kalınlığı.

Bir numune tarafından emilen radyasyon. Kaynak: Marmot2019, Wikimedia Commons'tan

Üstteki resim monokromatik radyasyonun emilimini göstermektedir; yani, tek bir dalga boyundan, λ oluşur. Emici ortam, kalınlığı 1 olan bir optik hücre içindedir ve c konsantrasyonuna sahip kimyasal türler içerir.

Işık ışını , sırasıyla I ₀ ve I sembolleri ile gösterilen bir başlangıç ve son yoğunluğa sahiptir. Emici ortam ile etkileşime girdikten sonra, I _0'dan daha az olduğuna dikkat edin, bu da radyasyonun emildiğini gösterir. C ve l ne kadar yüksekse, I _0'a göre ben o kadar küçük olacağım ; yani, daha fazla soğurma ve daha az geçirgenlik olacaktır.

Beer-Lambert yasası nedir?

Yukarıdaki görüntü bu yasayı mükemmel bir şekilde kapsamaktadır. Bir numunedeki radyasyonun absorpsiyonu kolonun bir fonksiyonu olarak üssel olarak artar veya azalır. Yasayı tam ve kolay anlaşılır kılmak için matematiksel yönlerini gözden geçirmek gerekir.

Az önce bahsedildiği gibi, I ₀ ve I, sırasıyla ışıktan önce ve sonra monokromatik ışık demetinin yoğunluklarıdır. Bazı metinler , radyasyonun yoğunluğuna değil enerjisine atıfta bulunan P ₀ ve P sembollerini kullanmayı tercih eder . Burada yoğunluklar kullanılarak açıklamaya devam edilecektir.

Bu yasanın denklemini doğrusallaştırmak için, logaritma uygulanmalıdır, genellikle 10 tabanı:

Günlük (I ₀ / I) = εl c

(I ₀ / I) terimi , soğurmanın radyasyon ürününün yoğunluğunun ne kadar azaldığını gösterir. Lambert'in yasası yalnızca al (l) 'yi dikkate alırken, Beer'in yasası diğerini görmezden gelir, ancak yerine ac'yi (ε c) koyar. Üstteki denklem, her iki yasanın birleşimidir ve bu nedenle, Beer-Lambert yasasının genel matematiksel ifadesidir.

Absorbans ve geçirgenlik

Absorbans, Log (I ₀ / I) terimi ile tanımlanır . Böylece denklem şu şekilde ifade edilir:

A = εl c

Burada ext, belirli bir dalga boyunda sabit olan yok olma katsayısı veya molar absorptivitedir.

Emici ortamın kalınlığı ε gibi sabit tutulursa, soğurma A'nın yalnızca emici türlerin konsantrasyonuna c bağlı olacağını unutmayın. Ayrıca, doğrusal bir denklemdir, y = mx, burada y, A'dır ve x, c'dir.

Absorbans arttıkça geçirgenlik azalır; yani, absorpsiyondan sonra ne kadar radyasyon iletilmeyi başarır. Bu nedenle tersler. I ₀ / I, absorpsiyon derecesini gösteriyorsa, I / I ₀ geçirgenliğe eşittir. Bunu bilmek:

Ben / ben ₀ = T

(Ben ₀ / I) = 1 / T

Günlük (I ₀ / I) = Günlük (1 / T)

Ancak Log (I ₀ / I) da absorbansa eşittir. Yani A ve T arasındaki ilişki:

A = Günlük (1 / T)

Ve logaritmaların özelliklerini uygulamak ve Log1'in 0'a eşit olduğunu bilmek:

A = -LogT

Genellikle iletimler yüzde olarak ifade edilir:

% T = I / I ₀ ∙ 100

Grafik

Daha önce belirtildiği gibi, denklemler doğrusal bir işleve karşılık gelir; bu nedenle, bunların grafiğini çizerken bir çizgi vermeleri beklenir.

Beer-Lambert yasası için kullanılan grafikler. Kaynak: Gabriel Bolívar

Yukarıdaki görüntünün sol tarafında, A'nın c'ye karşı grafiğini çizerek elde edilen çizginin ve sağında LogT'nin c'ye karşı grafiğine karşılık gelen çizginin bulunduğunu unutmayın. Birinin eğimi pozitif, diğeri negatif; absorbans ne kadar yüksekse geçirgenlik o kadar düşük olur.

Bu doğrusallık sayesinde, emici kimyasal türlerin (kromoforlar) konsantrasyonu, ne kadar radyasyon absorbe ettikleri (A) veya ne kadar radyasyon iletildiği (LogT) biliniyorsa belirlenebilir. Bu doğrusallık gözlenmediğinde, Beer-Lambert yasasının pozitif veya negatif bir sapmasıyla karşı karşıya olduğu söylenir.

Uygulamalar

Genel anlamda bu kanunun en önemli uygulamalarından bazıları aşağıda belirtilmiştir:

-Bir kimyasal türün rengi varsa kolorimetrik tekniklerle analiz edilmek için örnek bir adaydır. Bunlar, Beer-Lambert yasasına dayanır ve bir spektrofotometre ile elde edilen absorbansların bir fonksiyonu olarak analitlerin konsantrasyonunun belirlenmesine izin verir.

- Numunenin matris etkisi dikkate alınarak ilgi konusu türlerin konsantrasyonunun belirlendiği kalibrasyon eğrilerinin oluşturulmasına izin verir.

-Birkaç amino asit elektromanyetik spektrumun ultraviyole bölgesinde önemli absorpsiyonlar sunduğundan, proteinleri analiz etmek için yaygın olarak kullanılır.

-Renkte bir değişikliği ima eden kimyasal reaksiyonlar veya moleküler fenomenler, bir veya daha fazla dalga boyunda absorbans değerleri kullanılarak analiz edilebilir.

-Çok değişkenli analiz kullanılarak, karmaşık kromofor karışımları analiz edilebilir. Bu şekilde, tüm analitlerin konsantrasyonu belirlenebilir ve ayrıca karışımlar sınıflandırılabilir ve birbirinden ayırt edilebilir; örneğin, iki özdeş mineralin aynı kıtadan mı yoksa belirli bir ülkeden mi geldiğini ekarte edin.

Çözülmüş egzersizler

1. Egzersiz

640 nm dalga boyunda% 30 geçirgenlik gösteren bir solüsyonun absorbansı nedir?

Bunu çözmek için absorbans ve geçirgenlik tanımlarına gitmek yeterlidir.

% T = 30

T = (30/100) = 0.3

Ve A = -LogT olduğunu bilerek, hesaplama basittir:

A = -Log 0.3 = 0.5228

Birimlerden yoksun olduğuna dikkat edin.

Egzersiz 2

Önceki alıştırmadan elde edilen çözüm, konsantrasyonu 2,30 ∙ ^10-4 M olan bir W türünden oluşuyorsa ve hücrenin 2 cm kalınlığında olduğu varsayıldığında:% 8'lik bir geçirgenlik elde etmek için konsantrasyonu ne olmalıdır?

Doğrudan bu denklemle çözülebilir:

-LogT = εl c

Ancak, of'nin değeri bilinmemektedir. Bu nedenle, önceki verilerle hesaplanmalıdır ve geniş bir konsantrasyon aralığında sabit kaldığı varsayılmaktadır:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0.3) / (2 cm x 2.3 ∙ ^10-4 M)

= 1136,52 M ^-1 ∙ cm ^-1

Ve şimdi% T = 8 ile hesaplamaya geçebilirsiniz:

c = -LogT / εl

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

= 4,82 ∙ ^10-4 M

Daha sonra, W türünün geçirgenlik yüzdesini% 30'dan% 8'e düşürmesi için konsantrasyonunu (4.82 / 2.3) ikiye katlaması yeterlidir.

Referanslar

Day, R. ve Underwood, A. (1965). Kantitatif Analitik Kimya. (beşinci baskı). PEARSON Prentice Hall, s. 469-474.
Skoog DA, Batı DM (1986). Enstrümental analiz. (ikinci baskı). Interamericana., Meksika.
Soderberg T. (18 Ağustos 2014). Beer-Lambert Yasası. Kimya LibreTexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
Clark J. (Mayıs 2016). Beer-Lambert Yasası. Kurtarıldı: chemguide.co.uk
Kolorimetrik Analiz: Beer's yasası veya Spektrofotometrik Analiz. Kurtarıldı: chem.ucla.edu
JM Fernández Álvarez. (Sf). Analitik kimya: çözülmüş problemler kılavuzu. . Kurtarıldığı kaynak: dadun.unav.edu

BEER-LAMBERT YASASI: UYGULAMALAR VE ÇÖZÜLMÜŞ ALIŞTIRMALAR - KIMYA - 2025