Hukum Beer-Lambert dalam apa yang dikandungnya, aplikasi dan latihan diselesaikan



itu Hukum Beer-Lambert (Beer-Bouguer) adalah salah satu yang berhubungan dengan penyerapan radiasi elektromagnetik dari satu atau beberapa spesies kimia, dengan konsentrasi dan jarak yang ditempuh cahaya dalam interaksi partikel-foton. Hukum ini menyatukan dua hukum dalam satu.

Hukum Bouguer (meskipun pengakuan telah lebih jatuh pada Heinrich Lambert), menetapkan bahwa sampel akan menyerap lebih banyak radiasi ketika dimensi media penyerap atau material lebih besar; khusus, ketebalannya, yang merupakan jarak l yang melewati cahaya saat masuk dan pergi.

Penyerapan radiasi monokromatik ditunjukkan pada gambar atas; yaitu, sesuai dengan panjang gelombang tunggal, λ. Media penyerap berada di dalam sel optik, yang ketebalannya l, dan mengandung spesies kimia dengan konsentrasi c.

Sinar cahaya memiliki intensitas awal dan akhir, yang ditunjuk dengan simbol I0 dan saya masing-masing. Perhatikan bahwa setelah berinteraksi dengan media penyerap, saya kurang dari saya0, yang menunjukkan bahwa ada penyerapan radiasi. Semakin tua mereka c dan l, lebih kecil akan saya tentang saya0; artinya, akan ada lebih banyak penyerapan dan lebih sedikit transmisi.

Indeks

  • 1 Apa hukum Beer-Lambert??
    • 1.1 Absorbansi dan transmitansi
    • 1.2 Grafik
  • 2 Aplikasi
  • 3 Latihan dipecahkan
    • 3.1 Latihan 1
    • 3.2 Latihan 2
  • 4 Referensi

Apa itu hukum Beer-Lambert??

Gambar atas dengan sempurna mencakup hukum ini. Penyerapan radiasi dalam sampel meningkat atau menurun secara eksponensial tergantung pada c o l. Untuk memahami hukum secara lengkap dan sederhana, perlu untuk menguraikan aspek-aspek matematika.

Seperti yang baru saja disebutkan, saya0 dan saya adalah intensitas sinar cahaya monokromatik sebelum dan sesudah cahaya. Beberapa teks lebih suka menggunakan simbol P.0 dan P, yang menyinggung energi radiasi dan bukan intensitasnya. Di sini, penjelasan akan terus menggunakan intensitas.

Untuk meratakan persamaan hukum ini, logaritma harus diterapkan, umumnya basis 10:

Log (saya0/ I) = εlc

Istilahnya (I0/ I) menunjukkan seberapa besar intensitas radiasi yang dihasilkan oleh penyerapan berkurang. Hukum Lambert hanya menganggap aku (εl), sedangkan hukum Beer mengabaikan aku, tetapi tempat c sebagai gantinya (εc). Persamaan superior adalah penyatuan kedua hukum, dan oleh karena itu persamaan matematika umum untuk hukum Beer-Lambert.

Absorbansi dan transmisi

Absorbansi didefinisikan oleh istilah Log (I0/ I). Dengan demikian, persamaan tersebut dinyatakan sebagai berikut:

A = εlc

Di mana ε adalah koefisien kepunahan atau absorptivitas molar, yang merupakan konstanta pada panjang gelombang tertentu.

Perhatikan bahwa jika ketebalan media penyerap dijaga konstan, seperti ε, absorbansi A hanya akan bergantung pada konsentrasi c, dari spesies penyerap. Selain itu, ini adalah persamaan linear, y = mx, di mana dan adalah A, dan x adalah c.

Dengan meningkatnya absorbansi, transmitansi berkurang; yaitu, berapa banyak radiasi yang ditransmisikan setelah penyerapan. Karena itu mereka terbalik. Ya saya0/ I menunjukkan tingkat penyerapan, I / I0 sama dengan transmitansi. Mengetahui hal ini:

Saya / saya0 = T

(Saya0/ I) = 1 / T

Log (saya0/ I) = Log (1 / T)

Tapi, Log (I0/ I) juga sama dengan absorbansi. Jadi hubungan antara A dan T adalah:

A = Log (1 / T)

Dan menerapkan sifat-sifat logaritma dan mengetahui bahwa Log1 sama dengan 0:

A = -LogT

Biasanya transmitansi dinyatakan dalam persentase:

% T = I / I0∙ 100

Grafik

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, persamaan sesuai dengan fungsi linier; oleh karena itu, diharapkan ketika diplot mereka akan memberikan garis lurus.

Perhatikan bahwa di sebelah kiri gambar di atas Anda mendapatkan garis ketika memplot A terhadap c, dan ke kanan garis yang sesuai dengan grafik LogT terhadap c. Yang satu memiliki kemiringan positif, dan yang lainnya negatif; semakin besar absorbansi, semakin rendah transmitansi.

Berkat linearitas ini, dimungkinkan untuk menentukan konsentrasi spesies kimia penyerap (kromofor) jika diketahui berapa banyak radiasi yang mereka serap (A), atau berapa banyak radiasi yang ditransmisikan (LogT). Ketika linearitas ini tidak diamati, dikatakan dalam penyimpangan, positif atau negatif, dari hukum Beer-Lambert.

Aplikasi

Secara umum, beberapa aplikasi terpenting dari undang-undang ini disebutkan di bawah:

-Jika suatu spesies kimia menghasilkan warna, itu adalah kandidat yang patut dicontoh untuk dianalisis dengan teknik kolorimetri. Ini didasarkan pada hukum Beer-Lambert, dan memungkinkan untuk menentukan konsentrasi analit sesuai dengan absorbansi yang diperoleh dengan spektrofotometer.

-Hal ini memungkinkan untuk membuat kurva kalibrasi, yang dengan mempertimbangkan efek matriks sampel, konsentrasi spesies yang diinginkan ditentukan..

-Ini banyak digunakan untuk menganalisis protein, karena beberapa asam amino menyajikan penyerapan penting di wilayah ultraviolet dari spektrum elektromagnetik.

-Reaksi kimia atau fenomena molekuler yang menyiratkan perubahan warna, dapat dianalisis dengan menggunakan nilai absorbansi, pada satu atau lebih panjang gelombang.

-Dengan menggunakan analisis multivariat, campuran kompleks kromofor dapat dianalisis. Dengan cara ini konsentrasi semua analit dapat ditentukan, dan sebagai tambahan, mengklasifikasikan campuran dan membedakannya satu sama lain; misalnya, buang jika dua mineral identik berasal dari benua yang sama atau negara tertentu.

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Berapakah absorbansi larutan yang memiliki transmitansi 30% pada panjang gelombang 640 nm?

Untuk mengatasinya, cukup dengan menggunakan definisi absorbansi dan transmitansi.

% T = 30

T = (30/100) = 0,3

Dan mengetahui bahwa A = -LogT, perhitungannya langsung:

A = -Log 0,3 = 0,5228

Perhatikan bahwa ia tidak memiliki unit.

Latihan 2

Jika pembubaran latihan sebelumnya terdiri dari spesies W yang konsentrasinya adalah 2,30 ∙ 10-4 M, dan dengan asumsi bahwa sel memiliki ketebalan 2 cm: apa yang harus menjadi konsentrasinya untuk mendapatkan transmitansi 8%?

Anda bisa menyelesaikannya langsung dengan persamaan ini:

-LogT = εlc

Tetapi, nilai ε tidak diketahui. Oleh karena itu, harus dihitung dengan data di atas, dan diasumsikan tetap konstan pada rentang konsentrasi yang luas:

ε = -LogT / lc

= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ 10-4 M)

= 1136,52 M-1∙ cm-1

Dan sekarang, Anda dapat melanjutkan dengan perhitungan dengan% T = 8:

c = -LogT / εl

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

= 4.82 ∙ 10-4 M.

Jadi, cukup bagi spesies W untuk menggandakan konsentrasinya (4,82 / 2.3) untuk mengurangi persentase transmitansinya dari 30% menjadi 8%.

Referensi

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Kimia Analitik Kuantitatif. (edisi kelima.) PEARSON Prentice Hall, hal 469-474.
  2. Skoog D.A., West D.M. (1986). Analisis instrumental (ed kedua.) Interamericana., Meksiko.
  3. Soderberg T. (18 Agustus 2014). Hukum Beer-Lambert. Teks Libre Kimia. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
  4. Clark J. (Mei 2016). Hukum Beer-Lambert. Diperoleh dari: chemguide.co.uk
  5. Analisis Kolorimetri: Hukum Beer atau Analisis Spektrofotometri. Diperoleh dari: chem.ucla.edu
  6. J.M. Fernández Álvarez (s.f.). Kimia analitik: manual masalah yang diselesaikan. [PDF] Diperoleh dari: dadun.unav.edu