Beer's Law Definition and Equation

Beer's Law är en ekvation som relaterar dämpning av ljus till egenskaper hos ett material. Lagen säger att koncentrationen av en kemikalie är direkt proportionell mot absorbans av en lösning. Förhållandet kan användas för att bestämma koncentrationen av en kemisk art i en lösning med användning av en kolorimeter eller spektrofotometer. Relationen används oftast vid UV-synlig absorptionsspektroskopi. Observera att Beer's Law inte är giltig vid höga lösningskoncentrationer.

Andra namn på Beer's Law

Beer's Law är också känd som Beer-Lambert Law, de Lambert-Beer Law, och den Beer-Lambert-Bouguer Law. Anledningen till att det finns så många namn är att mer än en lag är inblandad. I grund och botten upptäckte Pierre Bouger lagen 1729 och publicerade den i "Essai d'optique sur la gradation de la lumière." Lambert citerade Bougers upptäckt i sin "Photometria" 1760 och sa att ett provs absorbans är direkt proportionell mot ljusets väglängd. Trots att Lambert inte hävdade upptäckt, krediterades han ofta med det. August Beer upptäckte en besläktad lag 1852. Beer's Law förklarade att absorbansen är proportionell mot provets koncentration. Tekniskt avser Beer's Law endast koncentration, medan Beer-Lambert Law relaterar absorbans till både koncentration och provtjocklek.

Key Takeaways: Beer's Law

• Beer's Law säger att koncentrationen av en kemisk lösning är direkt proportionell mot dess absorption av ljus.
• Förutsättningen är att en ljusstråle blir svagare när den passerar genom en kemisk lösning. Dämpningen av ljus sker antingen som ett resultat av avstånd genom lösning eller ökande koncentration.
• Beer's Law har många namn, inklusive Beer-Lambert-lagen, Lambert-Beer Law och Beer-Lambert-Bouguer Law.

Ekvation för Beer's Law

Beer lag kan skrivas helt enkelt som:

A = εbc

där A är absorbans (inga enheter)
ε är den molära absorptiviteten med enheter av L mol^-1 centimeter^-1 (tidigare kallade utrotningskoefficienten)
b är provets väglängd, vanligtvis uttryckt i cm
c är koncentrationen av föreningen i lösning, uttryckt i mol L^-1

Beräkning av absorbansen för ett prov med ekvationen beror på två antaganden:

1. Absorbansen är direkt proportionell mot provets banlängd (kyvettens bredd).
2. Absorbansen är direkt proportionell mot provets koncentration.

I detta exempel på Beer-Lambert-lagen dämpas en grön laser när den passerar genom en lösning av Rhodamine 6G. Amirber

Hur man använder Beer's Law

Medan många moderna instrument utför Berers Law-beräkningar genom att helt enkelt jämföra en tom kyvett med ett prov, är det enkelt att förbereda en graf med standardlösningar för att bestämma koncentrationen av ett prov. Grafningsmetoden antar ett linjärt samband mellan absorbans och koncentration, vilket är giltigt för utspädda lösningar. 

Berers lag Exempel Beräkning

Ett prov är känt för att ha ett maximalt absorbansvärde av 275 nm. Dess molära absorptivitet är 8400 M^-1centimeter^-1. Kyvettens bredd är 1 cm. En spektrofotometer finner A = 0,70. Vad är provets koncentration?

För att lösa problemet använder du Beer's Law:

A = εbc

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

Dela båda sidorna av ekvationen med [(8400 M^-1 centimeter^-1(1 cm)]

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

Betydelsen av Beer's Law

Beer's Law är särskilt viktigt inom områdena kemi, fysik och meteorologi. Beer's Law används i kemi för att mäta koncentrationen av kemiska lösningar, för att analysera oxidation och för att mäta polymernedbrytning. Lagen beskriver också dämpningen av strålningen genom jordens atmosfär. Även om det vanligtvis tillämpas på ljus, hjälper lagen också forskare att förstå dämpningen av partikelstrålar, till exempel neutroner. I teoretisk fysik är Beer-Lambert-lagen en lösning för operatören Bhatnagar-Gross-Krook (BKG), som används i Boltzmann-ekvationen för beräkningsvätskedynamik..

källor

• Öl, augusti. "" Bestimmung der Absorption des rothen Lichts in farbigen Flüssigkeiten "(Bestämning av absorption av rött ljus i färgade vätskor)." Annalen der Physik und Chemie, vol. 86, 1852, s. 78-88.
• Bouguer, Pierre. Essai d'optique sur la gradation de la lumière. Claude Jombert, 1729 s. 16-22.
• Ingle, J. D. J. och S. R. Crouch. Spektrokemisk analys. Prentice Hall, 1988.
• Lambert, J. H. Photometria sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae [Photometry eller, Om mått och graderingar av ljus, färger och skugga]. Augsburg ("Augusta Vindelicorum"). Eberhardt Klett, 1760.
• Mayerhöfer, Thomas Günter och Jürgen Popp. "Beer lag - varför absorbans beror (nästan) linjärt på koncentration." Chemphyschem, vol. 20, nr. 4 december 2018. doi: 10.1002 / cphc.201801073