HUKUM BEER-LAMBERT: APLIKASI DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - KIMIA

Hukum Beer-Lambert (Beer-Bouguer) adalah hukum yang menghubungkan penyerapan radiasi elektromagnetik dari satu atau lebih spesies kimia, dengan konsentrasi dan jarak perjalanan cahaya dalam interaksi partikel-foton. Hukum ini menyatukan dua hukum menjadi satu.

Hukum Bouguer (meskipun pengakuan lebih jatuh pada Heinrich Lambert), menetapkan bahwa sampel akan menyerap lebih banyak radiasi ketika dimensi media atau bahan penyerap lebih besar; khususnya, ketebalannya, yaitu jarak yang ditempuh cahaya saat masuk dan keluar.

Radiasi diserap oleh sampel. Sumber: Marmot2019, dari Wikimedia Commons

Gambar atas menunjukkan penyerapan radiasi monokromatik; yaitu, terdiri dari satu panjang gelombang, λ. Media penyerap berada di dalam sel optik, yang ketebalannya l, dan mengandung spesi kimia dengan konsentrasi c.

Berkas cahaya memiliki intensitas awal dan akhir , yang masing-masing ditandai dengan simbol I ₀ dan I. Perhatikan bahwa setelah berinteraksi dengan media penyerap, I lebih kecil dari I ₀ , yang menunjukkan adanya penyerapan radiasi. Semakin tinggi c dan l, semakin kecil I terhadap I ₀ ; artinya, akan ada lebih banyak penyerapan dan lebih sedikit transmisi.

Apa hukum Beer-Lambert?

Gambar di atas dengan sempurna mencakup hukum ini. Penyerapan radiasi dalam sampel meningkat atau menurun secara eksponensial sebagai fungsi dari col. Untuk membuat hukum sepenuhnya dan mudah dipahami, perlu untuk mengitari aspek matematisnya.

Seperti yang baru saja disebutkan, I ₀ dan I adalah intensitas berkas cahaya monokromatik sebelum dan sesudah cahaya. Beberapa teks lebih suka menggunakan simbol P ₀ dan P, yang mengacu pada energi radiasi dan bukan intensitasnya. Disini penjelasannya akan dilanjutkan dengan menggunakan intensitas.

Untuk meluruskan persamaan hukum ini, harus digunakan logaritma, umumnya basis 10:

Log (I ₀ / I) = εl c

Istilah (I ₀ / I) menunjukkan seberapa besar penurunan intensitas produk radiasi penyerapan. Hukum Lambert hanya mempertimbangkan al (εl), sedangkan hukum Beer mengabaikan al, tetapi menempatkan ac pada tempatnya (ε c). Persamaan atas adalah gabungan kedua hukum, dan oleh karena itu merupakan ekspresi matematika umum untuk hukum Beer-Lambert.

Absorbansi dan transmitansi

Absorbansi didefinisikan dengan istilah Log (I ₀ / I). Dengan demikian persamaan tersebut dinyatakan sebagai berikut:

A = εl c

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, spesies penyerap. Juga, ini adalah persamaan linier, y = mx, di mana y adalah A, dan x adalah c.

Ketika absorbansi meningkat, transmisi menurun; yaitu, seberapa banyak radiasi yang berhasil ditransmisikan setelah penyerapan. Oleh karena itu, keduanya terbalik. Jika I ₀ / I menunjukkan derajat absorpsi, I / I ₀ sama dengan transmitansi. Mengetahui ini:

I / I ₀ = T

(I ₀ / I) = 1 / T

Log (I ₀ / I) = Log (1 / T)

Tapi, Log (I ₀ / I) juga sama dengan absorbansi. Jadi hubungan antara A dan T adalah:

A = Log (1 / T)

Dan menerapkan properti logaritma dan mengetahui bahwa Log1 sama dengan 0:

A = -LogT

Biasanya transmisi dinyatakan dalam persentase:

% T = I / I ₀ ∙ 100

Grafik

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, persamaan sesuai dengan fungsi linier; oleh karena itu, diharapkan ketika membuat grafik mereka akan memberi garis.

Grafik yang digunakan untuk hukum Beer-Lambert. Sumber: Gabriel Bolívar

Perhatikan bahwa di sebelah kiri gambar di atas kita memiliki garis yang diperoleh dengan membuat grafik A terhadap c, dan di sebelah kanan garis yang sesuai dengan grafik LogT terhadap c. Satu memiliki kemiringan positif, dan yang lainnya negatif; semakin tinggi absorbansi, semakin rendah transmitansi.

Berkat linieritas ini, konsentrasi spesies kimia penyerap (kromofor) dapat ditentukan jika diketahui seberapa banyak radiasi yang diserapnya (A), atau seberapa banyak radiasi yang ditransmisikan (LogT). Ketika linearitas ini tidak diamati, dikatakan bahwa ia menghadapi penyimpangan, positif atau negatif, dari hukum Beer-Lambert.

Aplikasi

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

-Jika suatu spesies kimia memiliki warna, itu adalah kandidat teladan untuk dianalisis dengan teknik kolorimetri. Ini didasarkan pada hukum Beer-Lambert, dan memungkinkan untuk menentukan konsentrasi analit sebagai fungsi absorbansi yang diperoleh dengan spektrofotometer.

-Ini memungkinkan konstruksi kurva kalibrasi, yang dengan mempertimbangkan efek matriks sampel, konsentrasi spesies yang diminati ditentukan.

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

Reaksi kimiawi atau fenomena molekuler yang menunjukkan perubahan warna dapat dianalisis menggunakan nilai absorbansi, pada satu atau lebih panjang gelombang.

-Menggunakan analisis multivariat, campuran kompleks kromofor dapat dianalisis. Dengan cara ini, konsentrasi semua analit dapat ditentukan, dan juga, campuran dapat diklasifikasikan dan dibedakan satu sama lain; Misalnya, singkirkan apakah dua mineral identik berasal dari benua yang sama atau negara tertentu.

Latihan terselesaikan

Latihan 1

Berapakah absorbansi larutan yang menunjukkan transmisi 30% pada panjang gelombang 640 nm?

Untuk mengatasinya, cukup pergi ke 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 itu tidak memiliki unit.

Latihan 2

Jika larutan dari latihan sebelumnya terdiri dari spesies W yang konsentrasinya 2,30 ∙ 10 ^-4 M, dan mengasumsikan bahwa sel memiliki ketebalan 2 cm: berapakah konsentrasinya untuk mendapatkan transmitansi 8%?

Itu bisa diselesaikan langsung dengan persamaan ini:

-LogT = εl c

Namun, nilai ε tidak diketahui. Oleh karena itu, ini harus dihitung dengan data sebelumnya, dan diasumsikan tetap konstan pada berbagai konsentrasi:

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 ke penghitungan dengan% T = 8:

c = -LogT / εl

= (-Log 0.08) / (1136.52 M ^-1 ∙ cm ^-1 x 2cm)

= 4,82 ∙ 10 ^-4 M

Kemudian spesies W cukup menggandakan konsentrasinya (4.82 / 2.3) untuk mengurangi persentase transmitansi dari 30% menjadi 8%.

Referensi

Hari, R., & Underwood, A. (1965). Kimia Analitik Kuantitatif. (edisi kelima). PEARSON Prentice Hall, hlm. 469-474.
Skoog DA, DM Barat (1986). Analisis instrumental. (edisi kedua). Interamericana., Meksiko.
Soderberg T. (18 Agustus 2014). Hukum Beer-Lambert. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
Clark J. (Mei 2016). Hukum Beer-Lambert. Diperoleh dari: chemguide.co.uk
Analisis Kolorimetri: Hukum Beer atau Analisis Spektrofotometri. Diperoleh dari: chem.ucla.edu
JM Fernández Álvarez. (sf). Kimia analitik: manual dari masalah yang diselesaikan. . Diperoleh dari: dadun.unav.edu

HUKUM BEER-LAMBERT: APLIKASI DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - KIMIA - 2025