Bier Lambert Gesetz Absorptionsberechnung und ihre Anwendungen
Chemie – Absorptionsberechnung nach dem Lambert-Beerschen Gesetz
Das Geheimnis des Lambert-Beerschen Gesetzes lüften
Die Chemie ist reich an faszinierenden Prinzipien und Formeln, die uns helfen, die Welt um uns herum zu verstehen. Ein solches Prinzip ist das Lambert-Beersche Gesetz, eine Gleichung, die weitreichende Anwendung in Bereichen von der analytischen Chemie bis zu den Atmosphärenwissenschaften findet. Das Lambert-Beersche Gesetz, auch einfach als Beersches Gesetz bekannt, hilft uns zu verstehen, wie Licht von einem Medium absorbiert wird und wie wir diese Absorption quantifizieren können.
Was ist das Lambert-Beersche Gesetz?
Das Lambert-Beersche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen der Absorption von Licht durch eine Substanz, den Eigenschaften der Substanz und der Weglänge, die das Licht durch sie zurücklegt. Die Formel wird normalerweise wie folgt geschrieben:
Formel: A = ε × c × l
Wobei:
- A: Absorption (dimensionslos)
- ε: Molarer Absorptionskoeffizient (L·mol-1·cm-1)
- c: Konzentration der absorbierenden Spezies (mol·L-1)
- l: Weglänge der Probe (cm)
Aufschlüsselung der Ein- und Ausgaben
Lassen Sie uns untersuchen, was jeder Term bedeutet. stellt dar.
Absorption (A)
Die Absorption einer Probe (A) ist ein direktes Maß dafür, wie viel Licht von der Probe absorbiert wird. Die Absorption hat keine Einheiten und wird normalerweise als einfache Zahl angegeben. Sie hängt eng mit der Konzentration der absorbierenden Substanz in der Probe zusammen.
Molarer Absorptionskoeffizient (ε)
Der molare Absorptionskoeffizient, auch als molarer Extinktionskoeffizient bekannt, charakterisiert, wie stark eine Substanz Licht bei einer bestimmten Wellenlänge absorbiert. Die Einheit ist Liter pro Mol pro Zentimeter (L·mol-1·cm-1), wodurch die Absorption anhand von Konzentration und Weglänge standardisiert werden kann.
Konzentration (c)
Die Konzentration der absorbierenden Spezies in der Lösung wird üblicherweise in Mol pro Liter (mol·L-1) ausgedrückt. Dies gibt an, wie viele Mol der absorbierenden Spezies in einem Liter Lösung vorhanden sind.
Weglänge (l)
Die Weglänge ist die Entfernung, die das Licht durch die Probe zurücklegt, und wird üblicherweise in Zentimetern (cm) gemessen. In den meisten praktischen Anwendungen ist dies die Breite der Küvette oder des Behälters, in dem sich die Probe befindet.
Beispiel aus dem wirklichen Leben
Stellen Sie sich vor, Sie sind Chemiker und arbeiten in einem Labor, und Sie müssen die Konzentration einer farbigen Verbindung in einer Lösung bestimmen. Die Anwendung des Lambert-Beerschen Gesetzes vereinfacht diesen Vorgang. Nehmen wir an, Sie haben eine 1 cm breite Küvette und wissen, dass der molare Absorptionskoeffizient der Verbindung bei einer bestimmten Wellenlänge 50.000 L·mol-1·cm-1 beträgt. Sie messen die Absorption und finden einen Wert von 0,75. Die Gleichung lässt sich umstellen, um die Konzentration zu berechnen:
Formel: c = A / (ε × l)
Wenn Sie die Werte einsetzen, erhalten Sie:
c = 0,75 / (50.000 × 1)
Daher beträgt die Konzentration (c) 0,000015 Mol pro Liter oder 15 µM (Mikromolar).
Anwendungen des Lambert-Beerschen Gesetzes
Während sich unser Beispiel mit einer einfachen Lösung in einem Labor befasste, ist das Lambert-Beersche Gesetz auch in anderen Bereichen anwendbar:
- Analytische Chemie: Wird häufig für spektrophotometrische Analysen verwendet, um die Konzentration von gelösten Stoffen in einer Lösung.
- Umweltüberwachung: Beurteilung der Konzentration von Schadstoffen in der Atmosphäre oder in Gewässern.
- Medizinische Diagnostik: Quantifizierung von Biomolekülen in klinischen Tests mittels UV-Vis-Spektroskopie.
FAQs
- F: Was passiert, wenn der Absorptionswert zu hoch ist?
A: Ein hoher Absorptionswert bedeutet, dass der Großteil des Lichts von der Probe absorbiert wird, was möglicherweise zu Ungenauigkeiten aufgrund von Streuung oder nichtlinearem Verhalten führt. Möglicherweise muss die Probe verdünnt werden.
- F: Kann das Lambert-Beersche Gesetz auf Mischungen angewendet werden?
A: Ja, vorausgesetzt, die molare Absorptionsfähigkeit jeder Komponente ist bekannt, dann kann die Gesamtabsorption als Summe der Einzelabsorptionen betrachtet werden.
- F: Gibt es Einschränkungen beim Lambert-Beerschen Gesetz?
A: Das Gesetz gilt hauptsächlich für verdünnte Lösungen, bei denen die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen der gelösten Stoffe minimal sind.
Fazit
Das Lambert-Beersche Gesetz ist ein unschätzbares Werkzeug in der Chemie und darüber hinaus. Ob Sie nun unbekannte Substanzen identifizieren oder Schadstoffe in der Atmosphäre messen, das Verständnis der Wechselwirkung von Licht mit Materie über dieses grundlegende Prinzip ist der Schlüssel zur Beantwortung vieler wissenschaftlicher Fragen. Rüsten Sie sich mit einem Spektralphotometer aus, wenden Sie das Lambert-Beersche Gesetz an und Sie sind auf dem Weg zu aufschlussreichen Entdeckungen!
Tags: Chemie, Physik, Analytische Chemie