Định lý Beer–Lambert

Định lý Beer-Lambert, còn được biết đến với các tên gọi Lambert-Beer hoặc Beer–Lambert–Bouguer, là một quy tắc quan trọng trong hóa học và vật lý. Định lý này mô tả sự hấp thụ bức xạ điện từ bởi một dung dịch và được áp dụng rộng rãi trong hóa phân tích hữu cơ và quang học. Mặc dù được nhà khoa học Pháp Pierre Bouguer phát hiện, các đóng góp quan trọng nhất lại thuộc về Johann Heinrich Lambert và August Beer.

Độ truyền sáng và độ hấp thụ

Độ truyền sáng

Độ truyền sáng (T) là tỷ lệ giữa lượng ánh sáng đi qua mẫu (P) so với lượng ánh sáng ban đầu chiếu vào mẫu (ánh sáng tới, Pₒ)

Độ truyền sáng $T$ = _{$\frac{P}{Po}$}

Độ hấp thụ

Độ hấp thụ (A) của mẫu được tính bằng cách lấy đối số của logarit độ truyền sáng.

Độ hấp thụ $A=-<!--\; -\; -->\log <!--\; \; -->T=-<!--\; -\; -->\log <!--\; \; -->\frac{\mathrm{P\; <div\; class="min-w-[250px]\; max-w-[94vw]\; md:max-w-[770px]">\; <ins\; class="adsbygoogle"\; style="display:block;\; text-align:center;"\; data-ad-layout="in-article"\; data-ad-format="fluid"\; data-ad-client="ca-pub-9247024304160346"\; data-ad-slot="4115752014"></ins>\; </div>}}{Po}$

Các điểm chính của định luật

Liên hệ giữa độ hấp thụ và độ dày của lớp truyền ánh sáng

Vào năm 1760, trong tác phẩm Photometria, Lambert đã trích dẫn từ cuốn Essai d'optique sur la gradation de la lumière của Pierre Bouguer, chỉ ra rằng độ hấp thụ ánh sáng tỉ lệ thuận với độ dày của lớp vật liệu truyền ánh sáng (ℓ):

$A\propto <!--\; \propto \; -->\mathrm{\ell <!--\; \ell \; -->}$

Liên hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ dung dịch

Vào năm 1852, gần một thế kỷ sau nghiên cứu của J.H. Lambert, August Beer đã phát hiện ra một mối liên hệ quan trọng khác để bổ sung định luật. Ông chỉ ra rằng độ hấp thụ của một mẫu tỉ lệ thuận với nồng độ (c) của chất trong mẫu đó:

$A\propto <!--\; \propto \; -->c$

Công thức định luật

Kết hợp các công trình của J.H. Lambert và A. Beer, chúng ta có phương trình Beer-Lambert, được mô tả như sau:

Độ hấp thụ quang của một dung dịch đối với ánh sáng đơn sắc tỷ lệ thuận với chiều dài quang học và nồng độ chất tan trong dung dịch.

hoặc

$A\propto <!--\; \propto \; -->\mathrm{\ell <!--\; \ell \; -->}\times <!--\; \times \; -->c$

Công thức

$A=\mathrm{ϵ<!--\; ϵ\; -->}\times <!--\; \times \; -->\mathrm{\ell <!--\; \ell \; -->}\times <!--\; \times \; -->c$,

với:

$A$ là độ hấp thụ quang của mẫu, không có đơn vị

$\mathrm{\ell <!--\; \ell \; -->}$ là chiều dài quang học (cm)

$c$ là nồng độ của mẫu (mol/L)

$\mathrm{ϵ<!--\; ϵ\; -->}$ là hằng số tỷ lệ, còn được gọi là độ hấp thụ quang riêng, được đo bằng L/mol•cm. Hằng số này không thể tính toán trên lý thuyết mà phải đo thực nghiệm và lưu trữ dữ liệu để sử dụng sau. Mỗi chất có hằng số riêng biệt.

Lưu ý

• Định luật này không áp dụng cho dung dịch có nồng độ quá cao vì nồng độ cao có thể làm gia tăng ảnh hưởng của các yếu tố khác, dẫn đến sai số lớn.
• Để đo độ hấp thụ quang chính xác, nên sử dụng dữ liệu từ bước sóng có độ hấp thụ mạnh nhất.

Kotz/Treichel/Townsend/Treichel's ''Hóa học và Phản ứng Hóa học'' 9e., ISBN1-285-46253-X