Das Beer-Lambert Law (auch Beer ‚ s Law genannt) ist eine Beziehung zwischen der Dämpfung von Licht durch eine Substanz und den Eigenschaften dieser Substanz. In diesem Artikel werden zuerst die Definitionen der Durchlässigkeit und Absorption von Licht durch eine Substanz eingeführt, gefolgt von einer Erklärung des Beer-Lambert-Gesetzes.
Was sind Transmission und Absorption?,
Betrachten Sie monochromatisches Licht, das durch eine Lösung übertragen wird; mit einer einfallenden Intensität von I0 und einer übertragenen Intensität von I (Abbildung 1).
Die Transmission, T, der Lösung ist definiert als das Verhältnis der übertragenen Intensität, I, über die Einfallsintensität, I0:
und nimmt Werte zwischen 0 und 1 an., Es wird jedoch häufiger als prozentuale Transmission ausgedrückt:
Die Absorption, A, der Lösung hängt mit der Transmission und den einfallenden und übertragenen Intensitäten durch die folgenden Beziehungen zusammen:
Die Absorption hat eine logarithmische Beziehung zur Transmission; mit einer Absorption von 0 entsprechend eine Transmission von 100% und eine Absorption von 1 entsprechend 10% transmission. Zusätzliche Werte für Transmissions-und Absorptionspaarungen sind in Tabelle 1 angegeben., Eine visuelle Demonstration der Wirkung, die die Absorption einer Lösung auf das durch sie hindurchgehende Dämpfungslicht hat, ist Abbildung 2 gezeigt, wo ein 510-nm-Laser durch drei Lösungen von Rhodamin 6G mit unterschiedlicher Absorption geleitet wird.
Tabelle 1: Absorptions-und Transmissionswerte:
| Absorptionswerte | Transmissionswerte |
|---|---|
| 0 | 100% |
| 1 | 10% |
| 2 | 1% |
| 3 | 0.,1% |
| 4 | 0.01% |
| 5 | 0.001% |
Bild 2: Dämpfung einer 510 nm laser durch drei Lösungen von Rhodamin 6G mit anderen extinktionswerten bei 510 nm. Das gelbe Leuchten ist die Fluoreszenzemission bei ~560 nm.
Die Absorption ist eine dimensionslose Größe und sollte daher einheitenlos sein. Es ist jedoch durchaus üblich, nach der Absorption angegebene Einheiten von AU zu sehen, die entweder für beliebige Einheiten oder Absorptionseinheiten stehen sollen., Diese Einheiten sind redundant und sollten vermieden werden. Eine weitere häufige Begegnung ist die Verwendung des Begriffs optische Dichte oder OD anstelle von Absorption. Optische Dichte ist ein älterer Begriff, der im Rahmen der Absorptionsspektroskopie gleichbedeutend mit Absorption ist; Die Verwendung der optischen Dichte anstelle der Absorption wird jedoch vom IUPAC abgeraten.1
Was ist das Bier-Lambert-Gesetz?,
Das Beer-Lambert-Gesetz ist eine lineare Beziehung zwischen der Absorption und der Konzentration, dem molaren Absorptionskoeffizienten und dem optischen Koeffizienten einer Lösung:
Der molare Absorptionskoeffizient ist eine probenabhängige Eigenschaft und ein Maß dafür, wie stark ein Absorber die Probe bei einer bestimmten Lichtwellenlänge ist. Die Konzentration ist einfach die Mol L-1 (M) der in der Lösung gelösten Probe, und die Länge ist die Länge der Küvette, die für die Absorptionsmessung verwendet wird und typischerweise 1 cm beträgt.,
Das Beer-Lambert-Gesetz besagt, dass es eine lineare Beziehung zwischen der Konzentration und der Absorption der Lösung gibt, die es ermöglicht, die Konzentration einer Lösung durch Messung ihrer Absorption zu berechnen. Um diese lineare Abhängigkeit zu demonstrieren, wurden fünf Lösungen von Rhodamin B in Wasser mit dem DS5-Doppelstrahlspektrophotometer gemessen (Abbildung 3a) und aus diesen Absorptionsspektren wurde eine lineare Kalibrierkurve der Absorption gegenüber der Konzentration erstellt (Abbildung 3b)., Anhand dieser Kalibrierkurve kann die Konzentration einer unbekannten Rhodamin-B-Lösung bestimmt werden, indem deren Absorption gemessen wird, was der Hauptnutzen des Beer-Lambert-Gesetzes ist.
Abbildung 3 (a): Absorptionsspektren von Rhodamin-B-Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen in Wasser, gemessen mit dem DS5 Dual Beam Spektralphotometer. (b) Kalibrierkurve von Rhodamin B im Wasser bei λmax gemessen.
Weitere Informationen zur Theorie der Absorptionsspektroskopie finden Sie im Abschnitt Häufig gestellte Fragen in unserem Blog.,
- IUPAC, Kompendium der Chemischen Terminologie, 2.Aufl. (das“ Goldene Buch“); Zusammengestellt von A. D. McNaught und A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications (1997)
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