Prawo Lamberta-Beera

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Prawo Lamberta-Beera (prawo Beera-Lamberta-Bouguera, prawo Beera-Lamberta-Bouguera-Waltera) – opisuje pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego przy przechodzeniu przez częściowo absorbujący i rozpraszający ośrodek.

Historia[edytuj]

Prawo Lamberta-Beera jest wynikiem połączenia dwóch prostszych praw optyki, prawa Bouguera i prawa Beera. Historycznie jako pierwszy łączne prawo podał Pierre Bouguer w 1729 r. Było ono jednak podane w postaci opisowej i nie zostało dostrzeżone przez innych uczonych. Johann Heinrich Lambert podał w 1760 r. prostą zależność między absorbancją i grubością ciała pochłaniającego światło, natomiast August Beer podał w roku 1852 prostą zależność między absorbancją i stężeniem, a następnie połączył swoje prawo z prawem Bouguera do obecnie znanej postaci prawa Lamberta-Beera. O ile jednak prawo Bouguera jest spełnione ściśle, o tyle prawo Lamberta-Beera ma charakter przybliżony, ponieważ współczynnik proporcjonalności może zmieniać się wraz ze zmianą stężenia roztworu[1]. Odchylenia wynikać mogą również z naruszenia równowagi termodynamicznej substancji lub zmiany stosunku liczby elektronów w stanie podstawowym do ogólnej liczby elektronów[2].

Postać prawa i definicja[edytuj]

W ogólnym przypadku prawo to głosi, że absorbancja jest wprost proporcjonalna do stężenia c i grubości warstwy l roztworu, przez który przechodzi promieniowanie:

gdzie:

  • – absorbancja
  • – stała proporcjonalności (współczynnik pochłaniania promieniowania, często nazywany współczynnikiem absorpcji)
  • – stężenie substancji w roztworze
  • – grubość warstwy absorbującej (droga jaką pokonuje promieniowanie przechodząc przez roztwór)

W przypadku gdy stężenie substancji c wyrażone jest:

  • jako stężenie molowe w mol/dm³, wówczas stałą proporcjonalności k wyrazimy symbolem ε, który jest określany molowym współczynnikiem absorpcji. ε przyjmie wówczas wymiar dm3·mol−1·cm−1, a prawo Lamberta-Beera będzie miało postać:
  • stężeniem masowym w g·dm−3, to stałą proporcjonalności k opiszemy symbolem α i który zdefiniujemy jako współczynnik absorpcji właściwej (często spotykanymi nazwami są również współczynnik masowy absorpcji właściwej oraz masowy współczynnik absorpcji) mający wymiar dm3·g−1·cm−1. Prawo Lamberta-Beera opiszemy wówczas zależnością:

Odstępstwa od prawa Lamberta-Beera[edytuj]

Prawo Lamberta-Beera jest spełnione dla wiązki promieniowania

Ze względu na to nie jest poprawnym mówić o odstępstwach od prawa, gdyż prawo jest określone dla pewnych warunków. Jednakże gdy warunki te nie są spełnione obserwujemy nieliniowe zależności pomiędzy absorbancją a stężeniem. Zależności te mogą mieć charakter zarówno chemiczny, jak i fizyczny. Charakter chemiczny obserwowany jest, gdy cząsteczki substancji lub rozpuszczalnika bezpośrednio ze sobą oddziałują w wyniku na przykład solwatacji lub dysocjacji. Najważniejszym fizycznym czynnikiem wpływającym na nieliniowość zjawiska jest polichromatyczność (wielobarwność) przechodzącego promieniowania. W praktyce niemożliwe jest osiągnięcie wiązki monochromatycznej przez rozszczepienie pryzmatem ze względu na limit dyfrakcyjny szczeliny monochromatora.

Przypisy

  1. Jurgen R. Meyer-Arendt, Wstęp do optyki, PWN, Warszawa, 1977, s. 397.
  2. Hermann Haken, Hans Christoph Wolf: Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej. Warszawa: PWN, 1998, s. 327. ISBN 83-01-12630-2.

Bibliografia[edytuj]

  • Cygański Andrzej: Metody Spektroskopowe w Chemii Analitycznej. Warszawa: WNT, 2002, s. 207–210. ISBN 83-204-2728-2.
  • Kocjan Ryszard: Chemia Analityczna, Podręcznik dla Studentów, Tom 2 Analiza Instrumentalna. Wyd. 2. Warszawa: 2000, s. 88–91.
  • Minczewski Jerzy, Marczenko Zygmunt: Chemia Analityczna 3, Analiza Instrumentalna. Warszawa: PWN, 1976, s. 30–32.
  • Zielinski Wojciech: Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych Tom 1. Warszawa: WNT, 2000, s. 19–20.