Законът на бирата е уравнение, което свързва затихването на светлината със свойствата на материал. Законът гласи, че концентрацията на химическо вещество е пряко пропорционална на абсорбция на a решение. Отношението може да се използва за определяне на концентрация на химичен вид в разтвор, използващ колориметър или спектрофотометър. Връзката най-често се използва в UV-видима абсорбционна спектроскопия. Имайте предвид, че законът на бирата не е валиден при високи концентрации на разтвор.
Ключови заведения: Законът на бирата
- Законът на Бирата гласи, че концентрацията на химичен разтвор е пряко пропорционална на поглъщането на светлината.
- Предположението е, че светлинният лъч става по-слаб, докато преминава през химичен разтвор. Затихването на светлината се получава или в резултат на разстояние от разтвора или увеличаване на концентрацията.
- Законът на бирата има много имена, включително Законът за бирата-Ламберт, Законът на Ламберт-Бира и Законът за бира-Ламберт-Бугер.
Други имена за закона на бирата
Законът на бирата е известен още като Закон на Бира-Ламберт, the Закон на Ламбърт-Бира, и на Закон за бирата – Ламберт – Бугера. Причината, поради която има толкова много имена, е, че са ангажирани повече от един закон. По принцип Пиер Бугер открива закона през 1729 г. и го публикува в Essai D'Optique Sur La Gradation De La Lumière. Йохан Ламбърт цитира откритието на Бугер в своето Photometria през 1760 г., казвайки, че абсорбцията на проба е пряко пропорционална на дължината на пътя на светлината.
Въпреки че Ламбърт не е искал откритие, той често е бил кредитиран за него. Август Бир открива свързан закон през 1852г. Законът на Бирата заяви, че абсорбцията е пропорционална на концентрацията на пробата. Технически законът на Бирата се отнася само до концентрацията, докато законът на Бира-Ламберт свързва абсорбцията както на концентрацията, така и на дебелината на пробата.
Уравнение за закона на бирата
Законът на бирата може да бъде написан просто като:
A = εbc
където A е абсорбция (без единици)
ε е моларната абсорбция с единици L mol-1 см-1 (по-рано наричан коефициент на изчезване)
b е дължината на пътя на пробата, обикновено изразена в cm
с е концентрацията на съединението в разтвор, изразена в mol L-1
Изчисляването на абсорбцията на проба с помощта на уравнението зависи от две предположения:
- Абсорбцията е пряко пропорционална на дължината на пробата (ширината на кюветата).
- Абсорбцията е пряко пропорционална на концентрацията на пробата.
Как да използваме закона на бирата
Докато много съвременни инструменти извършват изчисления на закона на Бира, като просто сравняват празна кювета с проба, лесно е да се подготви графика използвайки стандартни решения за определяне на концентрацията на проба. Графичният метод предполага праволинейно отношение между абсорбция и концентрация, което е валидно за разредени разтвори.
Примерно изчисление на закона на бирата
Известно е, че пробата има максимална стойност на абсорбция 275 nm. Моларната му абсорбция е 8400 M-1см-1. Ширината на кюветата е 1 cm. Спектрофотометър намира А = 0.70. Каква е концентрацията на пробата?
За да разрешите проблема, използвайте закона на бирата:
A = εbc
0,70 = (8400 M-1см-1) (1 см) (в)
Разделете двете страни на уравнението по [(8400 M-1 см-1) (1 см)]
с = 8,33 х 10-5 мола / L
Значение на закона на бирата
Законът на бирата е особено важен в областта на химията, физиката и метеорологията. Законът на бирата се използва в химията за измерване на концентрацията на химични разтвори, за анализ на окислението и за измерване на разграждането на полимера. Законът също описва затихването на радиацията през земната атмосфера. Въпреки че обикновено се прилага към светлината, законът също така помага на учените да разберат затихването на частиците от лъчите, като неутроните. В теоретичната физика законът на Бир-Ламберт е решение на оператора Bhatnagar-Gross-Krook (BKG), който се използва в уравнението на Больцман за изчислителна динамика на флуида.
Източници
- Бира, август. "" Bestimmung der Absorption des rothen Lichts in farbigen Flüssigkeiten "(Определяне на абсорбцията на червена светлина в цветни течности)." Анален дер Физик и Чеми, об. 86, 1852, с. 78–88.
- Bouguer, Pierre. Essai d'optique sur la gradation de la lumière. Клод Джомберт, 1729 стр. 16–22.
- Ингле, Дж. Д. J., и S. Р. Крауч. Спектрохимичен анализ. Prentice Hall, 1988.
- Ламбърт, Дж. H. Photometria sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae [Фотометрия или, По мярката и градациите на светлината, цветовете и сянката]. Аугсбург ("Augusta Vindelicorum"). Еберхард Клет, 1760г.
- Майерхофер, Томас Гюнтер и Юрген Поп. "Законът на бирата - защо абсорбцията зависи (почти) линейно от концентрацията." Chemphyschem, об. 20, бр. 4, декември 2018 г. DOI:10,1002 / cphc.201801073