Definiția și ecuația legii berii

Legea berii este o ecuație care se referă la atenuarea luminii cu proprietățile unui material. Legea prevede că concentrația unei substanțe chimice este direct proporțională cu absorbția unei soluții. Relația poate fi utilizată pentru a determina concentrația unei specii chimice într-o soluție folosind un colorimetru sau spectrofotometru. Relația este cel mai adesea folosită în spectroscopia de absorbție vizibilă prin UV. Rețineți că Legea berii nu este valabilă la concentrații mari de soluție.

Alte denumiri pentru Legea berii

Legea berii este cunoscută și sub numele de Legea berii-Lambert, Legea berii Lambert, si Legea berii-Lambert-Bouguer. Motivul pentru care există atât de multe nume este acela că este implicată mai multe legi. Practic, Pierre Bouger a descoperit legea în 1729 și a publicat-o în „Essai d’optique sur la gradation de la lumière”. Lambert a citat descoperirea lui Bouger în „Fotometria” lui din 1760, spunând că absorbția unui eșantion este direct proporțională cu lungimea căii a luminii. Chiar dacă Lambert nu a pretins descoperirea, el a fost adesea creditat cu aceasta. August Beer a descoperit o lege conexă în 1852. Legea berii afirma că absorbția este proporțională cu concentrația eșantionului. Tehnic, Legea berii se referă doar la concentrare, în timp ce Legea Beer-Lambert raportează absorbția atât la concentrație cât și la grosimea eșantionului.

Cheile de luat la cheie: Legea berii

• Legea berii afirmă că concentrația unei soluții chimice este direct proporțională cu absorbția ei de lumină.
• Premisa este că un fascicul de lumină devine mai slab pe măsură ce trece printr-o soluție chimică. Atenuarea luminii apare fie ca urmare a distanței prin soluție, fie a concentrației crescânde.
• Legea berii are mai multe nume, inclusiv Legea Beer-Lambert, Legea Lambert-Beer și Legea Beer-Lambert-Bouguer.

Ecuația pentru Legea berii

Legea berii poate fi scrisă simplu ca:

A = εbc

unde A este absorbanta (fara unitati)
ε este absorbția molară cu unități de L mol^-1 cm^-1 (numit anterior coeficientul de extincție)
b este lungimea traseului eșantionului, exprimată de obicei în cm
c este concentrația compusului în soluție, exprimată în mol L^-1

Calcularea absorbanței unui eșantion folosind ecuația depinde de două presupuneri:

1. Absorbanța este direct proporțională cu lungimea traseului eșantionului (lățimea cuvei).
2. Absorbanța este direct proporțională cu concentrația probei.

În acest exemplu al legii Beer-Lambert, un laser verde este atenuat pe măsură ce trece printr-o soluție de rodamină 6G. Amirber

Cum se folosește Legea berii

În timp ce multe instrumente moderne efectuează calculele Legii berii prin simpla comparare a unei cuve goale cu un eșantion, este ușor să pregătiți un grafic folosind soluții standard pentru a determina concentrația unei specimene. Metoda grafică presupune o relație liniară între absorbție și concentrare, valabilă pentru soluții diluate. 

Calculul exemplului legii berii

Se știe că un eșantion are o valoare maximă de absorbție de 275 nm. Absorbabilitatea sa molară este de 8400 M^-1cm^-1. Lățimea cuvei este de 1 cm. Un spectrofotometru găsește A = 0,70. Care este concentrația probei?

Pentru a rezolva problema, folosiți Legea berii:

A = εbc

0,70 = (8400 M^-1cm^-1) (1 cm) (c)

Împărțiți ambele părți ale ecuației la [(8400 M)^-1 cm^-1) (1 cm)]

c = 8,33 x 10^-5 mol / l

Importanța Legii berii

Legea berii este deosebit de importantă în domeniile chimiei, fizicii și meteorologiei. Legea berii este utilizată în chimie pentru a măsura concentrația soluțiilor chimice, pentru a analiza oxidarea și pentru a măsura degradarea polimerului. Legea descrie, de asemenea, atenuarea radiațiilor prin atmosfera Pământului. Deși se aplică în mod normal la lumină, legea îi ajută și pe oamenii de știință să înțeleagă atenuarea fasciculelor de particule, cum ar fi neutronii. În fizica teoretică, Legea Beer-Lambert este o soluție pentru operatorul Bhatnagar-Gross-Krook (BKG), care este utilizat în ecuația Boltzmann pentru dinamica fluidelor de calcul.

surse

• Berea, august. "" Bestimmung der Absorption des rothen Lichts in farbigen Flüssigkeiten "(Determinarea absorbției luminii roșii în lichidele colorate)." Annalen der Physik und Chemie, vol. 86, 1852, p. 78-88.
• Bouguer, Pierre. Essai d’optique sur the gradation of the lumière. Claude Jombert, 1729 p. 16-22.
• Ingle, J. D. J. și S. R. Crouch. Analiza spectrochimică. Sala Prentice, 1988.
• Lambert, J. H. Photometria sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae [Fotometrie sau, pe măsura și gradațiile luminii, culorilor și umbrei]. Augsburg ("Augusta Vindelicorum"). Eberhardt Klett, 1760.
• Mayerhöfer, Thomas Günter și Jürgen Popp. "Legea berii - de ce absorbția depinde (aproape) liniar de concentrare." ChemPhysChem, vol. 20, nr. 4, decembrie 2018. doi: 10.1002 / cphc.201801073