Biergesetz Definition und Gleichung

Das Beer'sche Gesetz ist eine Gleichung, die die Dämpfung von Licht mit den Eigenschaften eines Materials in Beziehung setzt. Das Gesetz besagt, dass die Konzentration einer Chemikalie direkt proportional zur Absorption einer Lösung ist. Die Beziehung kann verwendet werden, um die Konzentration einer chemischen Spezies in einer Lösung unter Verwendung eines Kolorimeters oder eines Spektrophotometers zu bestimmen. Diese Beziehung wird am häufigsten in der UV-sichtbaren Absorptionsspektroskopie verwendet. Beachten Sie, dass das Biergesetz bei hohen Lösungskonzentrationen nicht gültig ist.

Andere Bezeichnungen für das Biergesetz

Biergesetz ist auch bekannt als Beer-Lambert-Gesetz, das Lambert-Beer-Gesetz, und die Bier-Lambert-Bouguer-Gesetz. Der Grund, warum es so viele Namen gibt, ist, dass mehr als ein Gesetz betroffen ist. Grundsätzlich entdeckte Pierre Bouger das Gesetz 1729 und veröffentlichte es in "Essai d'optique sur la gradation de la lumière". Lambert zitierte Bougers Entdeckung in seiner "Photometria" von 1760 und sagte, die Absorption einer Probe sei direkt proportional zur Weglänge des Lichts. Obwohl Lambert keine Entdeckung behauptete, wurde ihm dies oft zugeschrieben. August Beer entdeckte 1852 ein ähnliches Gesetz. Nach dem Biergesetz ist die Extinktion proportional zur Konzentration der Probe. Technisch gesehen bezieht sich das Beer'sche Gesetz nur auf die Konzentration, während das Beer-Lambert-Gesetz die Extinktion sowohl auf die Konzentration als auch auf die Probendicke bezieht.

Key Takeaways: Biergesetz

• Das Beer'sche Gesetz besagt, dass die Konzentration einer chemischen Lösung direkt proportional zu ihrer Absorption von Licht ist.
• Die Voraussetzung ist, dass ein Lichtstrahl schwächer wird, wenn er eine chemische Lösung passiert. Die Abschwächung des Lichts erfolgt entweder durch die Entfernung durch die Lösung oder durch zunehmende Konzentration.
• Das Beer'sche Gesetz hat viele Namen, darunter das Beer-Lambert-Gesetz, das Lambert-Beer-Gesetz und das Beer-Lambert-Bouguer-Gesetz.

Gleichung für das Biergesetz

Das Biergesetz kann einfach geschrieben werden als:

A = εbc

wo A Absorption ist (keine Einheiten)
ε ist das molare Absorptionsvermögen in Einheiten von L mol^-1 cm^-1 (früher Extinktionskoeffizient genannt)
b ist die Weglänge der Probe, üblicherweise ausgedrückt in cm
c ist die Konzentration der Verbindung in Lösung, ausgedrückt in mol L^-1

Die Berechnung der Extinktion einer Probe unter Verwendung der Gleichung hängt von zwei Annahmen ab:

1. Die Extinktion ist direkt proportional zur Weglänge der Probe (der Breite der Küvette)..
2. Die Extinktion ist direkt proportional zur Konzentration der Probe.

In diesem Beispiel des Beer-Lambert-Gesetzes wird ein grüner Laser beim Durchgang durch eine Lösung von Rhodamin 6G gedämpft. Amirber

Wie man das Biergesetz anwendet

Während viele moderne Instrumente Beer's Law-Berechnungen durchführen, indem sie einfach eine leere Küvette mit einer Probe vergleichen, ist es einfach, ein Diagramm mit Standardlösungen zu erstellen, um die Konzentration einer Probe zu bestimmen. Bei der grafischen Darstellung wird ein linearer Zusammenhang zwischen Extinktion und Konzentration angenommen, der für verdünnte Lösungen gilt. 

Beer's Law Beispielberechnung

Es ist bekannt, dass eine Probe einen maximalen Absorptionswert von 275 nm aufweist. Sein molares Absorptionsvermögen beträgt 8400 M^-1cm^-1. Die Breite der Küvette beträgt 1 cm. Ein Spektrophotometer findet A = 0,70. Was ist die Konzentration der Probe?

Verwenden Sie das Biergesetz, um das Problem zu lösen:

A = εbc

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

Teilen Sie beide Seiten der Gleichung durch [(8400 M^-1 cm^-1) (1 cm)]

c = 8,33 · 10^-5 mol / l

Bedeutung des Biergesetzes

Das Biergesetz ist besonders wichtig in den Bereichen Chemie, Physik und Meteorologie. Das Beer'sche Gesetz wird in der Chemie verwendet, um die Konzentration chemischer Lösungen zu messen, die Oxidation zu analysieren und den Polymerabbau zu messen. Das Gesetz beschreibt auch die Dämpfung der Strahlung durch die Erdatmosphäre. Während das Gesetz normalerweise auf Licht angewendet wird, hilft es Wissenschaftlern auch, die Abschwächung von Teilchenstrahlen wie Neutronen zu verstehen. In der theoretischen Physik ist das Beer-Lambert-Gesetz eine Lösung für den Bhatnagar-Gross-Krook-Operator (BKG), der in der Boltzmann-Gleichung für die rechnerische Fluiddynamik verwendet wird.

Quellen

• Bier, August. "Bestimmung der Absorption des roten Lichts in farbigen Flüssigkeiten". 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. und S. R. Crouch. Spektralchemische Analyse. Prentice Hall, 1988.
• Lambert, J. H. Photometria sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae [Photometrie oder Über das Maß und die Abstufungen von Licht, Farben und Schatten]. Augsburg ("Augusta Vindelicorum"). Eberhardt Klett, 1760.
• Mayerhöfer, Thomas Günter und Jürgen Popp. "Biergesetz - warum die Extinktion (fast) linear von der Konzentration abhängt." Chemphyschem, vol. 20, nein. 4, Dezember 2018. doi: 10.1002 / cphc.201801073