قانون بیر لامبرت

آنالیزها و تجهیزاتدسته‌بندی نشدهشیمی، پلیمر و نساجیصنایع غذاییمبانی نظریمتالورژی و مهندسی مواد

نوشته شده توسط:

در ادامه پست های مربوط به اسپکتروسکوپی جذب اتمی و مزایای آن به بررسی قانون بیر لامبرت می پردازیم که اساس تجزیه کمی در جذب سنجی را تشکیل می دهد. این قانون یک روش ساده و اولیه برای پیش بینی غلظت است. بیر لامبرت از دو قانون به نام های بیر و لامبرت تشکیل شده است.

قانون لامبرت

این قانون تغییرات در شدت تابش را مرتبط با طول مسیر عبور نور می داند و بیان میکند که میزان جذب در هنگام عبور نور از لایه های با ضخامت یکسان از یک جم در طول موج مشخص یکسان است. در واقع مقدار مساوی از نور در هر لایه جذب خواهد شد.

قانون لامبرت

به طور مثال اگر نور ابیده یعنی I0=1 باشد و نور عبور کرده از لایه اول I1=0.5 باشد، به این معنی است که این لایه ۵۰% نور را جذب نموده، بنابراین نور تابیده شده به لایه دوم نیز برابر ۰٫۵ خواهد بود و پس از عبور از این لایه I2=0.25 خواهد شد، یعنی ۵۰% نور نیز در ای لایه جذب شده است و همین ترتیب هر لایه ۵۰% نور تابیده شده را جذب می کند.

قانون بیر

این قانون میزان جذب را با میزان غلظت ماده ای که تحت تابش است مرتبط می داند. به عبارتی هرچه مقدار ملکول های جاذب نور با طول موج مشخص بیشتر باشد آنگاه میزان جذب نور نیز افزایش می یابد.

قانون بیر لامبرت از تلفیق این دو قانون شکل گرفته است.

تعریف قانون بیر لامبرت

وقتی یک دسته را امواج نورانی تکرنگ ازمحیطی وارد محیط یکنواخت دیگر می شود، قسمتی ازآن منعکس و قسمتی جذب محیط دوم و قسمتی هم ازمحیط دوم خارج می شود. رابطه بین شدت نور تابش و نور خارج شده از محیط، توسط لامبرتت (Lambert) در سال ۱۷۶۰ به دست آمد. و بیر (Bear) در سال ۱۷۶۲ درستی آن را درباره محلولها بررسی نمود و نتیجه گرفت که این قانون درباره محلولها هم صادق است.

قانون بیر لامبرت یکی از قوانین اصلی در اپتیک است. این قانون تجربی ارتباط شدت نور جذب شده در اثر عبور از ماده همگن بدون پراکندگی را با خصوصیات ماده بیان می‌کند. این قانون بطورکلی به صورت زیر بیان می‌شود

که در آن I0شدت نور اولیه، I شدت نور عبوری و A مقدار جذب ماده، α ضریب خاموشی، l ضخامت سلول و c غلظت ماده است.

 

تعریف قانون بیر لامبرت

اثر جذب ماده در هنگام برخورد نور به آن.  I0 شدت نور اولیه، I شدت نور عبوری و A مقدار جذب ماده، ε ضریب جذب ماده، l ضخامت و c غلظت آن است.

چنانچه پرتو جذب شده هنگام عبور از نمونه با dIz و پرتو فرودی با Iz نشان داده شود؛ رابطه زیر بین پرتو جذب شده و فرودی هنگام عبور از قطعه ای از نمونه به طول dz برقرار است (رابطه ۲):

تعریف قانون بیر لامبرت

چنانچه از رابطه (۲) در فاصله L=0 و L=L انتگرال بگیریم، خواهیم داشت (رابطه ۳):

تعریف قانون بیر لامبرت

که در آن T جزئی از نور تابیده شده است که ازمحیط جاذب خارج شده است، l ضخامت سلول، σ سطح مقطع جذب پرتو (رابطه۴) و N چگالی اتمهای نمونه می باشد. اغلب اوقات میزان عبور را برحسب درصد عبور (T%) معرفی می نمایند.

تعریف قانون بیر لامبرت

 

 

شرایط ایده آل برای قانون بیر لامبرت

قانون بیر لامبرت منحصراً در شرایط ایده آل زیر اعتبار دارد:

  1.  نور منتشر شده بر روی ماده مورد نظر تک رنگ (منوکروماتیک ) باشد .
  2.  غلظت ماده حل شده باید در محدوده خطی باشد (محلولهای خیلی غلیظ یا خیلی رقیق از قانون بیر تبعیت نمی کنند . )C یعنی مولاریته جسم حل شده، نمی تواند به طور دلخواه، هر مقداری درمحلول داشته باشد. قانون بیر لامبرت غالباً در مورد محلولهای رقیق تر از ۰٫۰۱ مولار، به خوبی صادق است.
  3. جذب حلال در مقایسه با ماده حل شده ناچیز باشد . (منظور از حلال ، محلولی است که حاوی تمام مواد نمونه به استثناء ماده اندازه گیری باشد و معمولا ً به آن بلانک یا شاهد می گویند ).
  4. واکنش شیمیایی دیگری بین ماده مورد نظر و سایر مواد موجود در محلول صورت نگیرد .
  5. محدوده ای از طول موج انتخاب گردد که در آن بیشترین جذب حاصل شود .
  6. نباید تصور شود که انحلال و حضور اجسام بی رنگ در محلول، اگرچه واکنشی شیمیایی هم با جسم جاذب ندهد، برمیزان جذب بی تأثیر است، گاهی اتفاق می افتد که این تأثیر شدید می باشد.
  7. قانون بیر-لامبرت در مورد محلولهای کولوئیدی صادق نمی باشد، چون قسمتی ازامواج نورانی به علت برخورد و پخش، از بین می رود.
  8. قانون جذب، برای امواج IR و UV و همچنین امواج با انرژی خیلی بالا مانند اشعه X و اشعه گاما صادق است.
  9. محیطی که نور را جذب می کند، باید یکنواخت باشد.
  10. طرز تعیین غلظت یک ماده توسط طیف سنجی جذب اتمی

شرایط ایده آل برای قانون بیر لامبرت

قانون بیر لامبرت BEER LAMBERT LAW با فرض به دست می آید و آن این است که اولاً ذرات با یکدیگر برهمکنش نداشته باشند و هر ذره به طور مستقل عمل نماید. همچنین ممکن است یک ذره کاملاً در امتداد ذره ی دیگر قرار گیرد، یعنی یک ذره در سایه ی ذره ی دیگر واقع شده باشد. با این فرضها قانون بیر درست در می آید و با آن می توان غلظت محلول را بدست آورد ، تنها در صورتیکه محلول بسیار رقیق باشد و مطمئن باشیم که فاصله ی ذرات به قدر کافی زیاد است که با هم برهمکنش نداشته اشند و در سایه ی یکدیگر نیز قرار نگرفته باشند.
همچنین در محلولهای غلیظ، بدلیل افزایش تاثیرات متقابل ذرات، لاندای ماکزیمم و درنتیجه ضریب جذب تغییر می کند، در این حالت نمودار جذب بر حسب غلظت از حالت خطی خارج می شود. برای حذف محدودیت واقعی یا فیزیکی باید از محلولهای رقیق و در بافتهای یکسان کار کرد (برای هم بافت کردن از الکترولیت بی اثر یا افزایش استاندارد می توان استفاده نمود).

انحرافات قانون بیر

در استفاده از قانون بیر لامبرت باید ملاحظاتی را در نظر گرفت. از جمله این موارد احرافات مربوط به قانون بیر است. انحرافات از قانون بیر به سه دسته تقسیم می شوند:
انحرافات شیمیایی
انحرافات فیزیکی
انحرافات دستگاهی

انحرافات شیمیایی

در اثر تجمع یا تفکیک گونه ها صورت می گیرد. برای حذف این انحرافات معمولاً می توان از محلول بافر استفاده نمود.
دیگر انحرافهای شیمیایی عبارتند از:

تفکیک، پلیمری شدن, تجمع، تشکیل کمپلکسهای مختلف، حلال‌پوشی ترکیبات مورد اندازه گیری، تغییرPH محیط و…

انحرافهای فیزیکی

تغییر رنگ برخی از مواد متناسب با تغییر غلظت، تفاوت ضریب شکست (N) در محلولهای رقیق و غلیظ

انحرافهای دستگاهی

تکفام نبودن تابش، آلودگی سلها، خطی نبودن جریان حاصل در دتکتور(فتوسل) با شدت نورتابشی، تغییر در مقدار الکتریسیته و درجه حرارت.
قانون بیر در طول موج تکفام صادق است (خطی است). بنابراین باید در لاندای ماکزیمم اندازه گیریها انجام شود تا انحراف ناشی از تکفام نبودن حذف شود.

جذب اتمی و آنابیز

قانون بیر لامبرت ( 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. همانطور که  بیان شد این قانون در آنالیزهای مرتبط با طیف سنجی کاربردهای فراوانی دارد و اساس و پایه این آنالیزها را تشکیل می دهد. از این رو شناخت و داشتن اطلاعات کافی در این زمینه می تواند در تحلیل آنالیزهای طیف سنجی بسیار مناسب باشد. از جمله این آنالیزها، اسپکتروسکوپی جذب اتمی است. این آنالیز در آنابیز ارائه شده است که با کلیک بر روی لینک مربوطه می توانید لیست مراکز ارائه دهنده خدمات را مشاهده کنید و با توجه به امکان مقایسه آزمایشگاه و خدمات مورد نظرتان را از بین ارائه دهندگان خدمات انتخاب کنید. و در نهایت و با خیال راحت آزمون های خود را به آنابیز بسپارید.

 

One Reply to “قانون بیر لامبرت”

  1. […] جذب اتمی (AAS) ، اجزای این میکروسکوپ، قانون حاکم بر آن (قانون بیر-لامبرت)، انواع این میکروسکوپ و خطاهای ایجاد شده در آن بحث […]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *