قانون بیر-لامبرت

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از قانون بیر)
پرش به: ناوبری، جستجو

قانون بیر-لامبرت (به انگلیسی: Beer-Lambert law) یا قانون بیر-لامبرت-بوگوه و حتی ترکیب‌های مختلف دیگری از این نام‌ها مشهور است، یکی از قوانین اصلی در طیف بینی فوتومتری و اپتیک است. این قانون تجربی ارتباط شدت نور جذب شده در اثر عبور از ماده همگن بدون پراکندگی را با خصوصیات مواد بیان می‌کند. این قانون بطور کلی بصورت زیر بیان می‌شود:

که در آن شدت نور اولیه، I شدت نور عبوری و A مقدار جذب[۱] ماده است. که بصورت زیر تعریف می‌شود:


که در آن a ضریب جذب ماده (گاهی نیز با ε نشان داده می‌گردد.) [۲]، b طول نمونه (ظرف نمونه) و c غلظت آن است.


قانون بیر-لامبرت بیان می‌کند که بخشی از نور پس از برخورد با شیشه‌ی محلول رنگی، جذب و بخش دیگرش عبور می‌کند.

این قانون معمولا در شیمی برای تجزیه و تحلیل‌ و اندازه‌گیری‌های شیمیایی، در فیزیک اپتیک برای درک میرایی و تضعیف فوتون‌‌ها، نوترون‌ها و گازهای رقیق و در فیزیک ریاضی به عنوان راه حل معادله BGK استفاده می‌شود.

تاریخچه[ویرایش]

بیر دانشمند فرانسوی (انگلیسی پی‌یر بوگر)و لامبرت (انگلیسی یوهان هاینریش لمبرت ) دانشمندی آلمانی است.رابطه بین شدت نور تابش شده و نور خروجی در سال ۱۷۶۰ توسط لامبرت بدست آمد و بیر درسال ۱۷۶۲ درستی آن را درباره محلول ها بررسی نمود و نتیجه گرفت که این رابطه درمورد محلول ها نیز صادق است.

مطابق قانون لامبرت جذب یک نمونه به طور مستقیم به ضخامت (طول مسیر) متناسب است. و مطابق قانون بیر، میزان جذب با غلظت نمونه متناسب است.

از ترکیب این دو، قانون بیر-لامبرت بدست می‌آید که بیانگر ارتباط جذب با ضخامت نمونه و غلظت آن است.

قانون بير- لامبرت زماني صادق است كه :

  1. 1 ) نور منتشر شده بر روي ماده مورد نظر تك رنگ باشد .
  2. 2 ) غلظت ماده حل شده بايد در محدوده خطي باشد .


کاربرد قانون بیر-لامبرت در شیمی[ویرایش]

اسپکتروفتومتری[ویرایش]

در روشهای اسپکتروفتومتری (طیف سنجی)، تاثیر محلولها بر امواج الکترومغناطیسی مورد مطالعه قرار میگیرد. محدوده طیف الکترومغناطیس میتواند از اشعه ماوراء بنفش uv تا امواج رادیویی باشد.


مقدار نور جذب شده توسط محلول، تابع قوانین Beer وLambert است و از رابطه A=e lc محاسبه می شود. طبق قانون بیر، هر گاه یک اشعه نور تک رنگ از درون محلولی با رنگ مکمل عبور کند، مقدار نور جذب شده توسط محلول، با غلظت آن نسبت مستقیم دارد. طبق قانون لامبرت، مقدار نور جذب شده توسط لایه های مختلف محلول همواره ثابت بوده و با شدت نور تابیده شده بستگی ندارد. بر اساس قوانین بیر و لامبرت رابطه بین غلظت محلول و نور جذب شده به صورت خطی است و معمولا در محدوده ای که جذب با غلظت رابطه خطی دارد، تعیین غلظت مواد انجام می شود.اگر غلظت نمونه و استاندارد به هم نزدیک باشد و غلظتها هم در محدوده خطی باشند، می توان با استفاده از تناسب محاسبات را انجام داد.

دستگاه اسپکتروفتومتر[ویرایش]

دستگاه اسپکتروفتومتر از دو بخش اسپکترومتر و فتومتر تشکیل شده است. اسپکترومتر بخشی است که نور منوکروم را ایجاد کرده و دارای منبع نور، عدسی، شکافها، منوکروماتور (صافی یا منشور) می باشد. بخش فتومتر دارای اسباب سنجش نور است.

قسمت هاي مختلف يك اسپكتروفتومتر شامل :

  • 1 ) منبع نور (Light Source)
  • 2 ) تك رنگ ساز ( Monochromator )
  • 3 ) شكاف عبور يا متمركز كننده پرتو ( Focusing Device )
  • 4 ) كووت يا محل قرار دادن نمونه ( Cuvet )
  • 5 ) دتكتور يا آشكار ساز ( Detector )
  • 6 ) صفحه نمايشگر ( Display device )


منبع نور ( Light Source ) :

معمولاً از لامپهاي تنگستني كه توليد نور ، با طول موج 990 - 300 نانومتر مي نمايند ، استفاده مي شود . براي توليد پرتوهاي فرابنفش غالباً از از لامپ هاي هيدروژني يا دوتريومي ، با طول موج 450 - 200 نانومتر استفاده مي شود ؛ لامپ هاي دوتريومي معمولاً پايدارترند وطول عمر بيشتري دارند .

منو کروماتور یا تک رنگ ساز ( Monochromator ) :

اين قسمت دستگاه ، نور مخلوط را به پرتوهاي تك رنگ تجزيه مي كند اين عمل در اسكپتوفتومتر معمولاً توسط منشور يا سيستم گريتينگ( Grating ) انجام مي گيرد .

شكاف عبور يا متمركز كننده پرتو ( Focusing Device ):

تركيبي از عدسي ها و آئينه هاي كوچك مي باشد ، كه فقط به طيف رنگي ، با طول موج مورد نظر اجازه عبور مي دهند . هر قدر عرض شكاف نور كمتر باشد ، كيفيت پرتوها بهتر خواهد بود . ميزان منوكروماتيك بودن نور تابيده شده به كووت بسيار مهم مي باشد كه با ( Spectral Band Width ( SBW یا پهناي باند طيف ، برحسب نانومتر مشخص مي شود هرچقدر عدد SBW كوچكتر باشد كيفيت دستگاه بهتر خواهد بود كه بستگي به نوع گريتينگ و پهناي شكاف عبور نور دارد . بهترين SBW براي اسپكتروفتومتر هاي آزمايشگاهي 8 نانومتر و براي دستگاههاي تحقيقاتي 4 - 8/1 مي باشد .

كووت يا محل قرار دادن نمونه ( Cuvet ) :

كووتها محفظه هاي شفافي هستند كه محلول موردآزمايش در آن ريخته شده و در جايگاه خاص خود كه در مسير نور تكرنگ تعبيه شده است قرار مي گيرد . كووتها با توجه به نوع مصرف ، جنس ، شكل و حجم متفاوتي دارند . براي محلولهاي اسيدي و قليايي از كووتهاي مخصوص شيشه اي و براي طول موجهاي زير 320 نانومتر از لوله كوارتز يا پلاستيك استفاده مي شود .

دتكتور يا آشكار ساز ( Detector ) :

دتكتور يا آشكار ساز انرژي نوراني ( عبور كرده از محلول را ) به انرژي الكتريكي تبديل و آن را تقويت مي كند .

آشكار سازها معمولاً به سه گروه تقسيم مي شوند :

1 ) فتوالكتريكي 2 ) فتوشيميايي 3 ) حرارتي

در اسپكتروفتومتر از آشكار سازهاي فتوالكتريكي استفاده مي شود .

صفحه نمايشگر ( Display device ):

داده هاي بدست آمده از يك آشكار ساز بوسيله يك دستگاه بازخواني ، مانند يك گالوانومتر يا اسلوسكپ نشان داده مي شود . انواع مختلف نمايشگر در اشكال عقربه اي ، ديجيتالي و كامپيوتري در اسپكتروفتومترها وجود دارد .


جستارهای وابسته[ویرایش]


پانویس[ویرایش]

  1. absorbance
  2. absorptivity

منابع[ویرایش]

  • Ulrich J. Krull, Michael Thompson (Eds.), Encyclopedia of Physical science and Technology: Analytical Chemistry, 3rd Ed., Academic Press, 2001 ISBN 0-12-227410-5