分光法では、ベールの法則 サンプルによる光の吸収は、その経路の長さとその濃度に正比例すると述べています。言い換えれば、溶液は、サンプルを通過するほど、または濃度が高いほど、より多くの単色光を吸収します。
歴史
Beer の法則の別名は、Beer-Lambert の法則です。 、ランバート・ベールの法則 、および Beer-Lambert-Bouguer の法則 .この法則は、ブーガー、ランバート、ビールによる発見を組み合わせたものです。
フランスの科学者ピエール・ブージェは、1729 年にエッサイ・ド・オプティック・シュル・ラ・グラデーション・デ・ラ・リュミエールでこの法則を発表しました。 . Johann Lambert は、彼の Photometria で Bouger の発見を引用しているにもかかわらず、しばしばその法律の功績を認められています。 ランバートの法則は、サンプルの吸光度が光の経路長に正比例すると述べています。ドイツの科学者 August Beer は、1852 年に別の減衰関係を記述しました。Beer は、経路長と濃度の積が一定であれば、溶液の透過率は一定であると述べました。最新の Beer-Lambert の法則は、吸光度 (透過率の負の対数) をサンプルの厚さと種の濃度の両方に関連付けます。
ベールの法則の方程式
Beer の法則の式は、光の減衰を均一な濃度のサンプルを通る光路長に関連付けることによって吸光度を求めます。
A =εℓ c
- A は吸光度
- ε は吸収率またはモル減衰係数 (Mcm) (以前は吸光係数と呼ばれていました)
- ℓ cm単位の光路長です
- c は化学種の濃度 (mol/L または M) です
この法律から、次の点に注意してください:
<オール>ビールの法則の使い方
溶液の吸光度と濃度の間には直線関係があります。既知の濃度の溶液を使用して検量線をグラフ化すると、未知の濃度を見つけることができます。グラフは希薄溶液にのみ適用されます。
ベールの法則の例の問題
ベールの法則の使用方法を示す例を次に示します。
サンプルの最大吸光度は 275 nm、モル吸光係数は 8400 Mcm です。分光光度計は、幅 1 cm のキュベットを使用して 0.70 の吸光度を測定します。溶液の濃度を求めてください。
ベールの法則の公式を書いて問題を解き始めましょう:
A =εℓ c
式を並べ替えて濃度 (c) を解く:
c =A/εℓ
知っていることを書き留めてください:
- A =0.70
- ε =8400 Mcm
- ℓ =1cm
最後に、値を入力して答えを取得します:
c =(0.70) / (8400 Mcm)(1 cm) =8.33 x 10 mol/L =8.33 x 10 M
制限事項
ベールの法則の最大の制限は、比較的希薄な均一な溶液に対してのみ機能することです。この法律は、濃縮溶液または濁った (曇ったまたは不透明な) 溶液には適用されません。ソリューション内で相互作用が発生している場合も、法則からの逸脱が発生します。
入射光は単色で、平行光線で構成されている必要があります。これが光源がレーザーである理由です。光がサンプル内の原子や分子に影響を与えてはなりません。
ベールの法則の重要性
ベールの法則は、化学における有用性に加えて、物理学、医学、気象学の問題にも適用されます。可視光だけでなく、あらゆる形態の電磁放射に適用されることを忘れないでください。
化学では、ベールの法則は溶液の濃度を求め、酸化とポリマーの分解速度を評価するのに役立ちます。物理学では、この法則は物質を通過する中性子ビームなどの粒子ビームの減衰を表します。また、Beer-Lambert の法則は、計算流体力学のボルツマン方程式にある Bhatnagar-Gross-Krook (BKG) 演算子の解です。医学では、技術者は法律を適用して、血液サンプル中のビリルビンの量を測定します。もう 1 つのアプリケーションは、食品や医薬品に含まれるさまざまな化学物質の濃度を検出することです。気象学では、ベールの法則は地球の大気中の太陽放射の減衰を表しています。
参考文献
- ビール、8 月 (1852 年)。 ""Bestimmung der Absorption des rothen Lichts in farbigen Flüssigkeiten" (着色液体における赤色光の吸収の測定)。 Annalen der Physik und Chemie . 162 (5):78–88. doi:10.1002/andp.18521620505
- ブーゲール、ピエール (1729)。 Essai d’optique sur la gradient de la lumière [光の減衰に関する光学エッセイ]。フランス、パリ:Claude Jombert.
- Ingle、J. D. J.; Crouch, S. R. (1988)。 分光化学分析 .ニュージャージー:プレンティス ホール。
- ランバート、J.H. （1760）。 Photometria sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae [測光、または、光の強さ、色、色合いの尺度とグラデーションについて]。ドイツ、アウグスブルク:Eberhardt Klett
- Mayerhöfer、Thomas G.;パロウ、スザンヌ。ポップ、ユルゲン（2020）。 「ブーゲー・ビール・ランベールの法則：あいまいなものに光を当てる」. ChemPhysChem . 21:2031. doi:10.1002/cphc.202000464
