La ley de Beer -Lambert es una combinación de la ley de Beer y la ley de Lambert . Esta ley asocia la intensidad de la luz absorbida con el espesor del medio absorbente y la concentración de la solución. Esta ley fue promulgada por primera vez por Pierre Bouguer antes de 1729. Según la atribución a Johann Heinrich Lambert, la ley incluía la longitud del camino como una variable que afectaba a la extinción. Finalmente, en 1852, Beer amplió la ley para incluir la concentración de la solución, lo que se denominó ley de Beer-Lambert.
La ley de Beer dice que la absorción de luz en una solución es directamente proporcional a la concentración de la muestra en la que pasa la luz.
A = log 10 (I o /I) ~ C
A = εC
dónde,
A = Absorción
C = Concentración de la solución
ε = Absortividad o coeficiente de atenuación molar
Esta ley se utiliza para comprender el análisis químico y la descomposición de los sistemas ópticos.
La ley de Lambert establece que la absorción de luz en una solución uniforme es directamente proporcional a la longitud, es decir, al espesor de la muestra transmitida.
A = log 10 (I o /I) ~ l
A = εl
dónde,
A = Absorción
l = Longitud de la muestra a través de la cual pasa la luz
ε = Absortividad o coeficiente de atenuación molar
Ley de Beer-Lambert
De acuerdo con la ley de Beer-Lambert, la absorción de energía en una solución es directamente proporcional al coeficiente de extinción molar y la concentración de soluto de una solución dada.
La dispersión de las partículas en la solución y la reflexión en la interfase provocan cierta pérdida de intensidad de la luz, principalmente debido a la absorción por parte de la solución. La relación de I a Io depende de la longitud del camino del medio de absorción ly la concentración de la solución de absorción c. Estos factores están relacionados con la Ley de Lambert y Beer.
Derivación de la ley de Beer-Lambert
Cuando un objeto se expone a la radiación, parte de la radiación incidente se absorbe, parte se dispersa y parte se transmite. Como resultado de la absorción, la intensidad de la sustancia que transmite la luz, es decir, la Intensidad de la luz transmitida. La parte de absorción de la luz incidente depende del grosor del medio de absorción. Lambert derivó una relación cuantitativa entre la disminución de la intensidad de la luz monocromática que pasa a través de un medio homogéneo de espesor dx y la intensidad de la luz I. Esta ley se conoce como Ley de Lambert y puede expresarse como. La disminución de la intensidad de la luz debida al espesor del medio absorbente en cualquier punto es directamente proporcional a la intensidad de la luz.
– dI / dx ∝ I —– (1)
Donde dI es la ligera disminución de la intensidad de la luz al pasar una pequeña distancia dx, e I es la intensidad de la luz monocromática justo antes de entrar al medio.
– dI / dx = aI —– (2)
Donde –dI/dx es la tasa de disminución de la resistencia con el espesor dx, y a se denomina coeficiente de absorción.
Por la integral de la Ec. (2) después de la dislocación,
– ln I = ax + C —– (3)
Donde C es la constante de integración. En x = 0, yo = yo o . Por lo tanto, C = – ln I o . Sustituyendo esto en la ecuación (3) se obtiene:
ln I/ I o = – ax —- (4)
La ecuación (4) también se puede escribir como,
yo = yo o e −ax —- (5)
La ecuación (5) también se puede escribir como,
log I/ I o = − a/ 2.303 x —- (6)
o log I/ I o = -a’ x —- (7)
Donde a’ (= a/2.303) es el coeficiente de extinción y -ln I/I o es la absorbancia del medio. La absorbancia está representada por A.
La absorbancia es una cantidad adimensional que depende de la longitud del camino óptico, la concentración de la sustancia absorbente y la longitud de onda de la luz.
La ley de Lambert-Beer muestra que cuando la luz pasa a través de una solución de cierto espesor, la velocidad a la que se absorbe la luz incidente depende no solo de la intensidad I de la luz sino también de la concentración c de la solución. Extendido por la cerveza. Esto se conoce como Ley de Lambert-Beer.
-dI / dx ∝ c —– (8)
Combinando las dos leyes – dI / dx ∝ b × I × c —– (9)
Cuando se expresa, b se denomina coeficiente de absorción molar.
Al igual que con la Ley de Lambert, la ecuación (9) se puede transformar de la siguiente manera: log I / I o = −b / 2.303 × c × x —– (10)
log I / I o = – ε × c × x ——— (11)
Aquí, ε (= a / 2.303) se denomina coeficiente de extinción molar y se expresa en L /mol/cm.
Coeficiente de extinción molar: Mide la probabilidad de transiciones electrónicas. Cuanto mayor sea el coeficiente de extinción molar, mayor será la probabilidad de transiciones electrónicas.
El coeficiente de extinción molar ε depende del tipo de soluto a absorber y de la longitud de onda de la luz incidente utilizada. La ecuación 11 se conoce como Ley de Beer-Lambert.
Condiciones necesarias para la Ley de Beer-Lambert
Para evitar desviaciones, se deben cumplir ciertas condiciones para que la Ley de Lambert-Beer sea efectiva y las condiciones son las siguientes:
- No debe haber acoplamiento electromagnético y los atenuadores deben operar independientemente uno del otro.
- La muestra a inspeccionar debe ser homogénea. Por razones obvias, la solución debe ser uniforme donde la luz interactúa con la solución, ya que la variabilidad de la muestra afecta la atenuación.
- La radiación incidente debe tener rayos paralelos que viajen en la misma longitud que la solución de muestra.
- La radiación incidente no debe ser multicolor. La luz monocromática es deseable.
- La luz cambia la muestra y la saturación óptica puede cambiar la atenuación, por lo que no debe afectar a los átomos ni a las moléculas.
- Las características de onda de la luz utilizada deben ser insignificantes para que la atenuación no cambie.
Aplicación de la ley de Beer-Lambert
Estos son algunos ejemplos de cómo se puede aplicar la ley de Beer-Lambert.
La concentración de una solución desconocida se puede determinar comparándola con una solución de concentración conocida utilizando un espectrofotómetro. El principio se basa en la ley de Beer-Lambert. La pureza de la sustancia se puede confirmar midiendo la absorbancia del compuesto con un espectrofotómetro.
Limitaciones de la ley de Beer-Lambert
Las limitaciones de la ley de Beer-Lambert se dan como:
La ley de Beer-Lambert se aplica solo a la luz monocromática. Esta ley se aplica a rangos de concentración bajos donde no se consideran las interacciones intramoleculares. Esta ley tampoco es válida cuando se utiliza radiación de muy alta intensidad.
Problemas de muestra
Problema 1: encuentre la cantidad relativa de luz que absorbe la muestra si la absorbancia de la muestra es 2 en una longitud de onda particular.
Solución:
Según la definición de absorbancia;
A = log 10 (I 0 /I)
Reordene la ecuación para determinar la pérdida relativa de intensidad
10 A = yo 0 / yo
10 -A = yo/yo 0
Sustituyendo el valor de A = 2
1-I/I 0 = 1 – 10 -2 = 1 – 1/100 = 0,99
Por tanto, podemos decir que el 99% de la luz se absorbe y el 1% de la luz se transmite.
Problema 2: ¿Qué es la ley de Beer-Lambert en espectroscopia de absorción?
Solución:
En espectroscopia electromagnética, vemos muchas aplicaciones de la ley de Beer-Lambert. Esta ley da una relación lineal entre la absorbancia y la concentración de una muestra de la solución, lo que permite determinar la molaridad de cualquier número de soluciones.
Problema 3: ¿Por qué se usa la Ley de Beer-Lambert en la ciencia?
Solución:
La química utiliza la ley de Beer-Lambert para medir la concentración de soluciones químicas, analizar la oxidación y medir la degradación de polímeros. La ley también describe la atenuación de la radiación por parte de la atmósfera terrestre.
Problema 4: ¿Por qué falla la ley de Lambert-Beer en altas concentraciones?
Solución:
La ley de Beer-Lambert falla a altas concentraciones porque la linealidad de la ley se limita a factores químicos e instrumentales. A concentraciones más altas, la proximidad entre las moléculas de la solución es tan estrecha que se producen discrepancias de absorción. El índice de refracción cambia incluso si la densidad es alta.
Problema 5: Encuentra la absorbancia de una solución si su concentración es de 1 mol/litro, el coeficiente de absorción molar es de 6000 M/cm y la longitud del camino es de 0,02 m.
Solución:
Dado – c = 1 mol/litro, ε = 6000M/cm y L = 0,02 m
Usando la ley de Beer Lambert, tenemos
A = εLc
= 6000 (0,02) (1)
= 120.
Problema 6: Encuentra la concentración de una solución si su absorbancia es 5.25, el coeficiente de absorción molar es 2254 mM/cm y la longitud del camino es 300 nm.
Solución:
Dado: A = 5,25, ε = 2254 mM/cm y L = 300 nm
Usando la ley de Beer Lambert,
A = εLc
5,25 = 2254 (300)c
c = 5,25/676200
c = 77 nM.
Problema 7: encuentre la longitud del camino de una solución si su absorbancia es 0.45, el coeficiente de absorción molar es 3725 mM/cm y la concentración es 50 μM.
Solución:
Dado: A = 0,45, ε = 3725 mM/cm y c = 50 μM.
Usando la ley de Beer Lambert,
A = εLc
0,45 = (3725) (50) litros
L = 0,45/186250
L = 2,42 µM.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por divyanshirawat366 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA