قانون البيرة لامبرت في ما يتكون ، حل الطلبات والتمارين



ال قانون بير لامبرت (Beer-Bouguer) هو أحد أنواع امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي لنوع أو عدة أنواع كيميائية ، بتركيزه والمسافة التي يسافر بها الضوء في تفاعلات الجسيمات - الفوتون. يجمع هذا القانون قانونين في واحد.

قانون Bouguer (على الرغم من أن الاعتراف قد وقع أكثر على Heinrich Lambert) ، فإنه ينص على أن العينة سوف تمتص المزيد من الإشعاع عندما تكون أبعاد الوسيط المادي أو أكبر ؛ على وجه التحديد ، سمكها ، وهي المسافة ل التي يمر بها الضوء عند الدخول والخروج.

يظهر امتصاص الإشعاع أحادي اللون في الصورة العليا ؛ وهذا هو ، وفقا لطول موجة واحدة ، λ. توجد الوسيطة الماصة داخل خلية ضوئية ، سمكها ل, ويحتوي على أنواع كيميائية ذات تركيز ج.

شعاع الضوء له شدة مبدئية ونهائية ، موضحة بالرموز I0 وأنا ، على التوالي. لاحظ أنه بعد التفاعل مع الوسط الماص ، أنا أقل مني0, مما يدل على أن هناك امتصاص الإشعاع. كبار السن هم ج و ل, أصغر سوف أكون أنا0. وهذا هو ، سيكون هناك المزيد من الامتصاص وأقل النفاذية.

مؤشر

  • 1 ما هو قانون بير لامبرت؟?
    • 1.1 الامتصاصية والنفاذية
    • 1.2 الرسومات
  • 2 التطبيقات
  • 3 تمارين حلها
    • 3.1 التمرين 1
    • 3.2 التمرين 2
  • 4 المراجع

ما هو قانون بير لامبرت؟?

الصورة العليا تشمل هذا القانون. يزيد امتصاص الإشعاع في عينة أو ينقص بشكل كبير اعتمادًا على ج أو ل. لفهم القانون بشكل كامل وبسيط ، من الضروري تحديد جوانبه الرياضية.

كما ذكرت للتو ، أنا0 وأنا شدة شعاع الضوء أحادي اللون قبل وبعد الضوء ، على التوالي. تفضل بعض النصوص استخدام الرموز P0 و P ، التي تلمح إلى طاقة الإشعاع وليس لشدته. هنا ، سيستمر التفسير في استخدام الشدة.

لتوضيح معادلة هذا القانون ، يجب تطبيق اللوغاريتم ، عمومًا الأساس 10:

سجل (أنا0/ أنا) = ميكرولترج

المصطلح (I0/ I) يشير إلى مقدار تناقص شدة الإشعاع الناتج عن الامتصاص. يعتبر قانون لامبرت فقط l (εl) ، بينما يتجاهل قانون Beer l ، لكن الأماكن ج بدلا من ذلك (εج). المعادلة العليا هي اتحاد كلا القانونين ، وبالتالي فهي التعبير الرياضي العام لقانون بير لامبرت.

الامتصاصية والنفاذية

يتم تعريف الامتصاص بواسطة المصطلح Log (I0/ أنا). وهكذا ، يتم التعبير عن المعادلة على النحو التالي:

أ = ميكرولترج

حيث ε هو معامل الانقراض أو الامتصاص المولي ، وهو ثابت عند طول موجة معين.

لاحظ أنه إذا تم الحفاظ على سماكة الوسط الماص ثابتًا ، مثل ε ، فإن الامتصاص A سيعتمد فقط على التركيز ج, من الأنواع الماصة. بالإضافة إلى ذلك ، إنها معادلة خطية ، y = mx ، وأين و هو ، و س هذا هو ج.

مع زيادة الامتصاصية ، تقل النفاذية ؛ أي مقدار الإشعاع الذي ينتقل بعد الامتصاص. هم لذلك ينعكس. نعم انا0/ I يشير إلى درجة الامتصاص ، I / I0 يساوي النفاذية. مع العلم هذا:

أنا / أنا0 = ر

(I0/ I) = 1 / T

سجل (أنا0/ I) = السجل (1 / T)

ولكن ، سجل (أنا0/ I) يساوي أيضا الامتصاصية. لذلك العلاقة بين A و T هي:

A = السجل (1 / T)

وتطبيق خصائص اللوغاريتمات ومعرفة أن Log1 تساوي 0:

A = -LogT

عادة ما يتم التعبير عن التحويلات بنسب مئوية:

٪ T = أنا / أنا0∙ 100

بياني

كما ذكر سابقا ، المعادلات تتوافق مع دالة خطية ؛ لذلك ، من المتوقع أنه عند التآمر سيعطون خطًا مستقيمًا.

لاحظ أنه على يسار الصورة أعلاه لديك الخط الذي تم الحصول عليه عند التخطيط ضد ج, وإلى اليمين الخط المقابل للرسم البياني ل LogT مقابل ج. واحد لديه ميل إيجابي ، والآخر سلبي. كلما زادت الامتصاصية ، انخفض النفاذية.

بفضل هذا الخطي ، من الممكن تحديد تركيز الأنواع الكيميائية الماصة (chromophores) إذا كان من المعروف مقدار الإشعاع الذي تمتصه (A) ، أو مقدار الإشعاع الذي ينتقل (LogT). عندما لا يتم ملاحظة هذا الخطي ، يُقال إنه في انحراف ، إيجابي أو سلبي ، عن قانون Beer-Lambert.

تطبيقات

بعبارات عامة ، بعض من أهم تطبيقات هذا القانون مذكورة أدناه:

-إذا قدم نوع كيميائي اللون ، فهو مرشح مثالي لتحليله من خلال تقنيات القياس اللوني. هذه تستند إلى قانون Beer-Lambert ، وتسمح بتحديد تركيز التحليلات وفقًا للامتصاصات التي تم الحصول عليها باستخدام مقياس الطيف الضوئي.

-يسمح ببناء منحنيات المعايرة ، مع الأخذ في الاعتبار تأثير المصفوفة للعينة ، يتم تحديد تركيز الأنواع ذات الاهتمام.

-يستخدم على نطاق واسع لتحليل البروتينات ، لأن العديد من الأحماض الأمينية تقدم امتصاصات مهمة في المنطقة فوق البنفسجية من الطيف الكهرومغناطيسي.

-يمكن تحليل التفاعلات الكيميائية أو الظواهر الجزيئية التي تنطوي على تغيير في التلوين ، عن طريق قيم الامتصاصية ، عند طول موجي واحد أو أكثر.

-باستخدام التحليل متعدد المتغيرات ، يمكن تحليل المزائج المعقدة للكروموفور. وبهذه الطريقة يمكن تحديد تركيز جميع التحليلات ، بالإضافة إلى تصنيف الخليط وتمييزها عن بعضها البعض ؛ على سبيل المثال ، تجاهل إذا كانت هناك معادن متطابقة تأتي من نفس القارة أو بلد معين.

تمارين حلها

التمرين 1

ما هو امتصاص الحل الذي لديه نفاذية 30 ٪ في الطول الموجي من 640 نانومتر?

لحلها ، يكفي اللجوء إلى تعريفات الامتصاصية والنفاذية.

٪ T = 30

T = (30/100) = 0.3

ومع العلم أن A = -LogT ، فإن الحساب مباشر:

A = -Log 0.3 = 0.5228

لاحظ أنه لا يوجد لديه وحدات.

التمرين 2

إذا كان حل التمرين السابق يتكون من نوع W يكون تركيزه هو 2.30 ∙ 10-4 م ، وعلى افتراض أن الخلية بها سمك 2 سم: ما يجب أن يكون تركيزها للحصول على نفاذية قدرها 8 ٪?

يمكنك حلها مباشرة مع هذه المعادلة:

-LogT = εlج

لكن قيمة ε غير معروفة. لذلك ، يجب حسابها بالبيانات المذكورة أعلاه ، ويُفترض أن تظل ثابتة على نطاق واسع من التركيزات:

ε = -LogT / lج

= (-Log 0.3) / (2 سم × 2.3 ∙ 10-4 M)

= 1136.52 م-1∙ سم-1

والآن ، يمكنك متابعة الحساب باستخدام٪ T = 8:

ج = -LogT / εl

= (سجل 0.08) / (1136.52 م-1∙ سم-1  × 2 سم)

= 4.82 ∙ 10-4 M

لذلك ، يكفي أن تضاعف الأنواع W تركيزها (4.82 / 2.3) لتقليل نسبة النفاذية من 30 ٪ إلى 8 ٪.

مراجع

  1. Day، R.، & Underwood، A. (1965). كيمياء تحليلية كمية. (الطبعة الخامسة). بيرسون برنتيس هول ، ص 469-474.
  2. Skoog D.A.، West D.M. (1986). تحليل فعال (الطبعة الثانية). Interamericana. ، المكسيك.
  3. Soderberg T. (18 أغسطس 2014). قانون البيرة لامبرت. كيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
  4. كلارك ج. (مايو 2016). قانون البيرة لامبرت. تم الاسترجاع من: chemguide.co.uk
  5. تحليل اللونية: قانون البيرة أو التحليل الطيفي. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
  6. دكتور جيه ام فرنانديز ألفاريز (بدون تاريخ). كيمياء تحليلية: دليل لحل المشكلات. [PDF]. تم الاسترجاع من: dadun.unav.edu