Legge della birra-lambert

Qual è la legge di Beer-Lambe?

IL Legge della birra-lambert (Beer-Buguer) è uno che mette in relazione l'assorbimento della radiazione elettromagnetica di una o più specie chimiche, con la sua concentrazione e la distanza che fa funzionare la luce nelle interazioni particelle-fotoni. Questa legge riunisce due leggi in una.

La legge di Bouguer (sebbene il riconoscimento sia diminuito maggiormente su Heinrich Lambert), stabilisce che un campione assorbirà maggiori radiazioni quando le dimensioni dell'ambiente assorbente o materiale sono maggiori; In particolare, il suo spessore, che diventa la distanza l che attraversa la luce quando si entra e si esce.

Radiazioni assorbite da un campione. Fonte: Marmot2019 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)], da Wikimedia Commons

L'immagine superiore mostra l'assorbimento delle radiazioni monocromatiche; cioè, composto da una singola lunghezza d'onda, λ. Il mezzo assorbente si trova all'interno di una cellula ottica, il cui spessore è l, e contiene specie chimiche con una concentrazione C.

Il raggio di luce ha un'intensità iniziale e finale, designata con i simboli i₀ E io, rispettivamente. Si noti che dopo aver interagito con il mezzo assorbente, sono meno di io₀, che dimostra che c'era un assorbimento di radiazioni. Più sono più anziani C E l, più piccolo sarò io rispetto a i₀; cioè, ci sarà più assorbimento e meno trasmissione.

Spiegazione della legge di Beer-Lambe

L'immagine superiore comprende perfettamente questa legge. L'assorbimento delle radiazioni in un campione aumenta o diminuisce esponenzialmente a seconda C O l. Per lasciare che la legge sia completamente e facilmente comprensibile, è necessario delimitare i suoi aspetti matematici.

Come appena accennato, io₀ E io sono le intensità del raggio di luce monocromatica prima e dopo la luce, rispettivamente. Alcuni testi preferiscono usare i simboli P₀ e P, che allude all'energia delle radiazioni e non alla sua intensità. Qui, la spiegazione continuerà a usare le intensità.

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Per linearizzare l'equazione di questa legge, il logaritmo deve essere applicato, di solito la base 10:

Registro (i₀/I) = εlC

Il termine (i₀/I) indica quanto l'intensità del prodotto di radiazione dell'assorbimento diminuisce. La legge di Lambert considera solo l (εl), mentre la birra ignora L, ma i luoghi C Invece (εC). L'equazione superiore è l'Unione di entrambe le leggi, e quindi è l'espressione matematica generale per la legge sulla lega di birra.

Assorbanza e trasmittanza

L'assorbanza è definita dal termine log (i₀/Yo). Pertanto, l'equazione è espressa come segue:

A = εlC

Dove ε è il coefficiente di estinzione o assorbanità molare, che è una costante a una certa lunghezza d'onda.

Si noti che se lo spessore dell'assorbente rimane costante, proprio come ε, l'assorbanza dipende esclusivamente dalla concentrazione C, di specie assorbenti. Inoltre, è un'equazione lineare, y = mx, dove E è un, e X È C.

All'aumentare dell'assorbanza, la trasmittanza diminuisce; Questo è, quanta radiazione riesce a essere trasmessa dopo l'assorbimento. Sono quindi inversi. SÌ₀/Indica il grado di assorbimento, i/i₀ È uguale alla trasmittanza. Sapere questo:

I/i₀ = T

(Yo₀/I) = 1/t

Registro (i₀/I) = log (1/t)

Ma log (i₀/I) È anche uguale all'assorbanza. Quindi la relazione tra e t è:

A = log (1/t)

E applicare le proprietà dei logaritmi e sapere che Log1 è uguale a 0:

A = -logt

Di solito le trasmessi sono espresse in percentuali:

%T = i/i₀∙ 100

Grafici

Come indicato sopra, le equazioni corrispondono a una funzione lineare; Pertanto, si prevede che quando li apportano a graficarli, darà una linea.

Può servirti: cos'è la cinetica chimica? Grafica utilizzata per la legge della birra-lambert. Fonte: Gabriel Bolívar

Si noti che a sinistra dell'immagine sopra è ottenuta la linea quando si è graficamente contro C, e a destra la riga corrispondente al grafico del logt contro C. Uno ha una pendenza positiva e l'altro negativo; Maggiore è l'assorbanza, minore è la trasmissione.

Grazie a questa linearità, la concentrazione delle specie chimiche assorbenti (cromofori) può essere determinata se è noto quanta radiazione assorbono (a) o quanta radiazione viene trasmessa (logt). Quando non si osserva questa linearità, si dice che si trovi ad affrontare una deviazione, positiva o negativa, della legge di Beer-Lambert.

Applicazioni di legge della birra-lambe

In termini generali, alcune delle applicazioni più importanti di questa legge sono menzionate di seguito:

-Se una specie chimica ha il colore, è un candidato esemplare da analizzare con tecniche colorimetriche. Questi si basano sulla legge della birra-lambert e consentono di determinare la concentrazione degli analiti in base alle assorbanze ottenute con uno spettrofotometro.

-Permette di costruire le curve di calibrazione, con cui prendendo in considerazione l'effetto della matrice del campione, viene determinata la concentrazione della specie di interesse.

-È ampiamente utilizzato per analizzare le proteine, poiché diversi aminoacidi hanno importanti assorbimenti nella regione ultravioletta dello spettro elettromagnetico.

-Reazioni chimiche o fenomeni molecolari che implicano un cambiamento nella colorazione, possono essere analizzati dai valori di assorbanza, a una o più lunghezze d'onda.

-Fare analisi multivariate, è possibile analizzare miscele di cromofori complessi. In questo modo, la concentrazione di tutti gli analiti può essere determinata e anche classificare le miscele e differenziarle l'una dall'altra; Ad esempio, escludere se due minerali identici provengono dallo stesso continente o paese specifico.

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Esercizi risolti

Esercizio 1

Qual è l'assorbanza di una soluzione che presenta una trasmittanza del 30% a una lunghezza d'onda di 640 nm?

Per risolverlo, vai alle definizioni di assorbanza e trasmittanza.

%T = 30

T = (30/100) = 0,3

E sapendo che a = -logt, il calcolo è diretto:

A = -log 0,3 = 0,5228

Nota che ti mancano le unità.

Esercizio 2

Se lo scioglimento dell'anno precedente è costituito da una specie W la cui concentrazione è 2,30 ∙ 10^-4 M e supponendo che la cellula abbia uno spessore di 2 cm: quale dovrebbe essere la sua concentrazione per ottenere una trasmittanza dell'8%?

Potrebbe essere risolto direttamente con questa equazione:

-Logt = εlC

Ma il valore di ε è sconosciuto. Pertanto, deve essere calcolato con i dati precedenti e si presume che rimanga costante in una vasta gamma di concentrazioni:

ε = -logt/lC

= (-Log 0.3)/ (2 cm x 2,3 ∙ 10^-4 M)

= 1136,52 m^-1∙ cm^-1

E ora, puoi procedere al calcolo con %t = 8:

C = -Logt/εl

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

= 4.82 ∙ 10^-4 M

Quindi, è sufficiente che la specie W raddoppia la sua concentrazione (4,82/2,3) per ridurre la percentuale di trasmittanza dal 30 all'8%.

Riferimenti

1. La legge della birra-lambert. Chimica librettexts. Recuperato da: Chem.Librettexts.org
2. La legge della birra-lambert. Recuperato da: ChemGuide.co.UK