V.6. Verificarea calitativă a legii Lambert-Beer.

Metodele spectrometriei moleculare bazate pe absorbţia radiaţiilor electromagnetice sunt larg utilizate pentru identificarea şi determinarea a numeroase specii anorganice, organice și biochimice. În spectrometria de absorbţie moleculară, proba (de obicei lichidă), se introduce într-o cuvă transparentă care este traversată de o radiaţie monocromatică, provenită de la sursa de radiaţii, având intensitatea iniţială I₀. Moleculele analitului absorb o parte din intensitatea radianta I0 şi, ca urmare, la ieşirea din cuvă, radiaţia transmisă I, are o intensitate mai mică decât cea iniţială, deci I < I₀.

Analiza cantitativă a substanțelor colorate (metoda colorimetrică) constă în compararea intensității culorilor a două soluții ale aceleași substanțe de concentrații diferite (soluția de analizat de concentrație necunoscută și soluția etalon/standard cu concentrația cunoscută).

Fenomenul de absorbție este descris de legea lui Bouguer – Lambert-Beer, care stă la baza analizelor fotocolorimetrice (spectrofotometre) :

I = I₀ ∙ e^-kl

I₀ = intensitatea unui fascicul de raze paralel ce cade pe suprafața unui corp
I = intensitatea luminii după ce a traversat substanța
k = coeficientul de absorbție al substanței care depinde de lungimea de undă a luminii și de concentrația soluției
l = grosimea stratului de substanță

Această lege este folosită în spectrofotometre la determinarea concentrației unor substanțe.

🔦 Observație

Cu cât concentrația molară a soluției este mai mare, cu atât culoarea este mai intensă. Un număr mai mare de particule în unitatea de volum vor absorbi mai intens radiația luminoasă incidentă.

Mărimea lgI₀/I caracterizează capacitatea de absorbţie a substanţei în soluţie a radiaţiei electromagnetice monocromatice și se numeşte absorbanţă (A).

La rândul său raportul I/I₀, care caracterizează partea de radiaţie electromagnetică monocromatică transmisă printr-un strat de soluţie diluată a unei substanţe, se numeşte transmitanţă sau factor de transmisie (T).

Între absorbanţă (A) şi transmitanţă (T) există următoarea legătură reciprocă:

Legea Beer-Lambert este o ecuație care indică relația dintre absorbția luminii și proprietățile unui material traversat de lumină. Legea este utilizată frecvent în analiza chimică.

Legea Beer-Lambert face referire la relația dintre absorbtivitatea unui material care conține o singură specie (aflată în concentrație uniformă) și lungimea parcursă de fasciculul de lumină prin probă.

A = ɛ ∙ c ∙ l

A este absorbanța
ɛ este asorbtivitatea speciei absorbante (o constantă)
l este grosimea stratului de soluție colorată (în metri)

Trasarea curbei de etalonare

Absorbanța este o funcţie de concentraţie, A = f(c), și reprezintă funcţia de etalonare în spectrometria de absorbţie moleculară în vizibil şi UV, fiind de fapt ecuaţia unei drepte. Aceasta este legea fundamentală a absorbţiei radiaţiei monocromatice de care moleculele unui analit şi arată dependenţa liniară dintre A şi c, pentru un anumit domeniu de concentraţie. Pentru determinările analitice se utilizează, de obicei, doar porţiunea liniară a graficului A = f(c).

Graficul de etalonare se foloseşte pentru determinarea concentraţiei necunoscute (c_x) a soluţiei substanţei de analizat. Pentru aceasta se prepară un anumit volum de soluţie a substanţei de analizat şi se măsoară absorbanţa ei (Ax) la aceeaşi lungime de undă şi cu aceeaşi cuvă ca şi pentru soluţiile standard. Pe axa ordonatelor se stabileşte valoarea Ax şi se trasează o linie paralelă cu axa absciselor pînă la intersecţia ei cu curba de etalonare, iar mai apoi alta paralelă cu axa ordonatelor şi pe axa absciselor citim valoarea concentraţiei necunoscute.

Considerând o soluție standard de concentrație cunoscută (c0) a cărei culoare este identică cu soluția de concentrație necunoscută (c_x), avem următoarea relație :

l₀ este grosimea stratului de soluție colorată standard/etalon (în metri)
l_x este grosimea stratului de soluție colorată de concentrație necunoscută (în metri)