A Lei de Beer-Lambert é um importante conceito da química que descreve a relação entre a concentração de uma solução e a absorção da luz por essa solução. Essa lei é amplamente utilizada em diversas áreas, como na espectrofotometria, na bioquímica e na química ambiental. Neste artigo, vamos explorar as aplicações da Lei de Beer-Lambert e resolver alguns exercícios práticos para ajudar na compreensão desse conceito fundamental.
Calculando a absorbância usando a Lei de Lambert-Beer em experimentos de espectrofotometria.
Quando realizamos experimentos de espectrofotometria, uma das grandezas que buscamos determinar é a absorbância da solução analisada. A absorbância é diretamente proporcional à concentração da substância em solução e à espessura da amostra, e pode ser calculada utilizando a Lei de Lambert-Beer.
De acordo com a Lei de Lambert-Beer, a absorbância (A) de uma solução é dada pela fórmula A = εlc, onde ε é o coeficiente de absortividade molar, l é o comprimento da célula de amostra em centímetros, e c é a concentração da substância em mol/L. Para determinar a absorbância de uma solução, é necessário medir a transmitância da mesma em um espectrofotômetro e utilizar a seguinte fórmula: A = -log(T), onde T é a transmitância da solução.
Assim, ao medir a transmitância da solução e aplicar a fórmula da absorbância, podemos obter informações importantes sobre a concentração da substância em análise. A Lei de Lambert-Beer é amplamente utilizada em experimentos de espectrofotometria para determinar concentrações desconhecidas de substâncias em solução, sendo uma ferramenta fundamental em diversos campos da ciência.
Portanto, compreender como calcular a absorbância utilizando a Lei de Lambert-Beer é essencial para a realização de experimentos de espectrofotometria e para a interpretação dos resultados obtidos. Por meio desse método, é possível obter informações precisas e confiáveis sobre a concentração de substâncias em solução, contribuindo para o avanço da pesquisa científica e tecnológica.
Entenda a Lei de Lambert-Beer e sua aplicação na Espectroanalítica.
A Lei de Lambert-Beer, também conhecida como Lei de Beer-Lambert, é uma lei fundamental da espectrofotometria que descreve a relação entre a concentração de uma solução e a absorvância da luz ao atravessá-la. A lei afirma que a absorvância de uma solução é diretamente proporcional à concentração do soluto e ao percurso ótico da luz.
Na prática, a Lei de Lambert-Beer é frequentemente utilizada na espectroanalítica para determinar a concentração de uma substância em solução através da medida de sua absorvância em uma determinada faixa de comprimento de onda. Isso é feito utilizando um espectrofotômetro, que mede a quantidade de luz absorvida pela solução em diferentes comprimentos de onda.
Para aplicar a Lei de Lambert-Beer, é necessário conhecer o coeficiente de absortividade molar (ε) da substância em questão, que é uma constante específica para cada substância e comprimento de onda. A lei é expressa pela equação A = εbc, onde A é a absorvância, ε é o coeficiente de absortividade molar, b é o percurso ótico da luz e c é a concentração da solução.
Para resolver exercícios envolvendo a Lei de Lambert-Beer, basta substituir os valores conhecidos na equação e isolar a concentração c. Por exemplo, se a absorvância de uma solução de concentração desconhecida é 0,5 e o coeficiente de absortividade molar é 100 L/mol/cm, com um percurso ótico de 1 cm, a concentração da solução pode ser calculada como c = A/(εb) = 0,5/(100*1) = 0,005 mol/L.
Aplicabilidade da Lei de Lambert-Beer na análise farmacêutica: descubra seus usos e benefícios.
A Lei de Lambert-Beer, também conhecida como Lei de Beer-Lambert, é amplamente utilizada na análise farmacêutica devido à sua aplicabilidade e benefícios. Esta lei estabelece uma relação entre a concentração de uma substância em solução e a absorbância da luz através dessa solução.
Um dos principais usos da Lei de Lambert-Beer na análise farmacêutica é a determinação da concentração de substâncias em formulações farmacêuticas, como medicamentos e cosméticos. Através da medição da absorbância da luz em diferentes comprimentos de onda, é possível quantificar a concentração de princípios ativos presentes nessas formulações.
Além disso, a Lei de Lambert-Beer também é utilizada na análise de amostras biológicas, como sangue e urina, para determinar a concentração de fármacos e metabólitos. Essa técnica é essencial para garantir a eficácia e segurança dos tratamentos farmacêuticos, permitindo o monitoramento preciso da concentração dos compostos no organismo.
Os benefícios da aplicação da Lei de Lambert-Beer na análise farmacêutica incluem a rapidez e precisão dos resultados obtidos, bem como a possibilidade de realizar análises quantitativas de forma não destrutiva. Além disso, essa técnica é amplamente reconhecida e validada, garantindo a confiabilidade dos dados obtidos.
Em resumo, a Lei de Lambert-Beer é uma ferramenta fundamental na análise farmacêutica, permitindo a determinação precisa da concentração de substâncias em diferentes tipos de amostras. Seu uso é essencial para garantir a qualidade e eficácia dos produtos farmacêuticos, contribuindo para a segurança dos pacientes e a eficácia dos tratamentos.
Lei de Lambert-Beer: o que ela estabelece sobre a absorção de luz em soluções?
A Lei de Lambert-Beer, também conhecida como Lei de Beer-Lambert, é uma lei fundamental da físico-química que estabelece uma relação matemática entre a concentração de uma substância em solução e a absorção de luz por essa solução. Em termos simples, a lei afirma que a absorção de luz por uma solução é diretamente proporcional à concentração da substância absorvente e à espessura da solução.
Mais especificamente, a Lei de Lambert-Beer pode ser expressa pela equação: A = εcl, onde A é a absorbância da solução, ε é o coeficiente de extinção molar da substância absorvente, c é a concentração da substância em solução e l é o comprimento da célula ou caminho óptico da luz através da solução.
Essa equação nos mostra que quanto maior a concentração da substância absorvente e maior o caminho óptico da luz através da solução, maior será a absorbância da solução. Isso significa que a absorção de luz em soluções segue um padrão previsível e quantificável, o que é extremamente útil em diversas áreas da química analítica e bioquímica.
Apesar de sua simplicidade, a Lei de Lambert-Beer possui uma ampla gama de aplicações práticas. Por exemplo, ela é frequentemente utilizada na determinação da concentração de substâncias em soluções desconhecidas, na análise de amostras biológicas e na quantificação de compostos em espectroscopia UV-visível.
Para exemplificar a aplicação da Lei de Lambert-Beer, vamos resolver um exercício simples: se uma solução possui uma absorbância de 0,5, um coeficiente de extinção molar de 100 L mol-1 cm-1 e um comprimento de célula de 1 cm, qual é a concentração da substância em solução?
Substituindo os valores na equação A = εcl, temos: 0,5 = 100 x c x 1. Portanto, c = 0,5 / 100 = 0,005 mol/L. Assim, a concentração da substância na solução é de 0,005 mol/L.
Lei de Beer-Lambert: Aplicações e exercícios resolvidos
A lei de Beer-Lambert (Beer-Bouguer) é aquele que diz respeito a absorção de radiação electromagnética de uma ou mais espécies químicas, a sua concentração e a luz viaja distância nas interacções partícula-fotões. Esta lei reúne duas leis em uma.
A lei de Bouguer (embora o reconhecimento tenha caído mais sobre Heinrich Lambert), afirma que uma amostra absorverá mais radiação quando as dimensões do meio absorvente ou material forem maiores; especificamente, a sua espessura, o que equivale à distância l luz viaja dentro e para fora.
A imagem acima mostra a absorção da radiação monocromática; isto é, composto de um único comprimento de onda, λ. O meio absorvente está dentro de uma célula óptica, cuja espessura é 1 , e contém espécies químicas com concentração c .
O feixe luminoso possui uma intensidade inicial e final, designada com os símbolos I 0 e I, respectivamente. Observe que, após interagir com o meio absorvente, I é menor que 10 , o que mostra que houve absorção de radiação. Quanto maior c e l , menor será I em relação a I 0 ; isto é, haverá mais absorção e menos transmitância .
O que é a lei de Beer-Lambert?
A imagem superior abrange perfeitamente essa lei. A absorção de radiação em uma amostra aumenta ou diminui exponencialmente em função de c ou l . Para entender completamente a lei de uma maneira simples, é necessário delimitar seus aspectos matemáticos.
Como acabamos de mencionar, I0 e I são as intensidades do feixe de luz monocromático antes e depois da luz, respectivamente. Alguns textos preferem usar os símbolos P 0 e P, que aludem à energia da radiação e não à sua intensidade. Aqui, a explicação continuará usando as intensidades.
Para linearizar a equação desta lei, o logaritmo, geralmente a base 10, deve ser aplicado:
Log (I 0 / I) = εl c
O termo ( I0 / I) indica quanto diminui a intensidade da radiação devido à absorção. A lei de Lambert considera apenas (εl), enquanto Beer ignora todos, mas coloca c em seu lugar (ε c ). A equação superior é a união das duas leis e, portanto, é a expressão matemática geral da lei de Beer-Lambert.
Absorvância e transmitância
A absorvância é definida pelo termo Log (I 0 / I). Assim, a equação é expressa da seguinte forma:
A = εl c
Onde ε é o coeficiente de extinção ou absortividade molar, que é uma constante em um determinado comprimento de onda.
Observe que se a espessura do meio absorvente permanecer constante, como ε, a absorvância A dependerá apenas da concentração c , das espécies absorventes. Além disso, é uma equação linear, y = mx, onde y é A e x é c .
À medida que a absorvância aumenta, a transmitância diminui; isto é, quanta radiação pode ser transmitida após a absorção. Eles são, portanto, inversos. Se I 0 / I indica o grau de absorção, I / I 0 é igual à transmitância. Sabendo disso:
I / I 0 = T
(I 0 / I) = 1 / T
Log (I 0 / I) = Log (1 / T)
Mas, Log (I 0 / I) também é igual à absorvância. Portanto, a relação entre A e T é:
A = Log (1 / T)
E aplicando as propriedades dos logaritmos e sabendo que Log1 é igual a 0:
A = -LogT
Geralmente as transmitâncias são expressas em porcentagens:
% T = I / I 0 ∙ 100
Gráficos
Como afirmado anteriormente, as equações correspondem a uma função linear; portanto, espera-se que, ao representar graficamente, eles forneçam uma linha.
Observe que, à esquerda da imagem acima, você tem a linha obtida plotando A contra c , e à direita a linha correspondente ao gráfico de LogT contra c . Um tem uma inclinação positiva e o outro negativo; Quanto maior a absorvância, menor a transmitância.
Graças a essa linearidade, a concentração de espécies químicas absorventes (cromóforos) pode ser determinada se se souber quanta radiação eles absorvem (A) ou quanta radiação é transmitida (LogT). Quando essa linearidade não é observada, diz-se que está diante de um desvio, positivo ou negativo, da lei de Beer-Lambert.
Aplicações
Em termos gerais, algumas das aplicações mais importantes desta lei são mencionadas abaixo:
-Se uma espécie química possui cor, é um candidato exemplar para ser analisado por técnicas colorimétricas. Estes são baseados na lei de Beer-Lambert e permitem que a concentração de analitos seja determinada com base nas absorvâncias obtidas com um espectrofotômetro.
– Permite construir as curvas de calibração, com as quais, levando em consideração o efeito matricial da amostra, é determinada a concentração das espécies de interesse.
-É amplamente utilizado para analisar proteínas, uma vez que vários aminoácidos possuem absorções significativas na região ultravioleta do espectro eletromagnético.
-As reações químicas ou fenômenos moleculares que implicam alteração de cor podem ser analisadas por valores de absorbância, em um ou mais comprimentos de onda.
– Usando análises multivariadas, misturas complexas de cromóforos podem ser analisadas. Dessa forma, você pode determinar a concentração de todos os analitos e também classificar as misturas e diferenciá-las umas das outras; por exemplo, descarte se dois minerais idênticos são provenientes do mesmo continente ou país em particular.
Exercícios resolvidos
Exercício 1
Qual é a absorvância de uma solução que possui uma transmitância de 30% a um comprimento de onda de 640 nm?
Para resolvê-lo, basta ir para as definições de absorvância e transmitância.
% T = 30
T = (30/100) = 0,3
E sabendo que A = -LogT, o cálculo é direto:
A = -log 0,3 = 0,5228
Observe que falta unidades.
Exercício 2
Se a dissolução do exercício anterior consistir em uma espécie W cuja concentração é de 2,30 × 10 -4 M, e assumindo que a célula tenha 2 cm de espessura: qual deve ser sua concentração para obter uma transmitância de 8%?
Pode ser resolvido diretamente com esta equação:
-LogT = εl c
Mas, o valor de ε é desconhecido. Portanto, deve ser calculado com os dados anteriores e supõe-se que permaneça constante em uma ampla faixa de concentrações:
ε = -LogT / l c
= (-Log 0,3) / (2 cm x 2,3 ∙ 10 -4 M)
= 1136,52 M -1 -1 cm -1
E agora, você pode prosseguir com o cálculo com% T = 8:
c = -LogT / εl
= (-Log 0,08) / (1136,52 M -1 ∙ cm -1 x 2 cm)
= 4,82 ∙ 10 -4 M
Então, basta que a espécie W dobre sua concentração (4,82 / 2,3) para diminuir sua porcentagem de transmitância de 30% para 8%.
Referências
- Day, R. & Underwood, A. (1965). Química Analítica Quantitativa . (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall, p. 469-474.
- Skoog DA, West DM (1986). Análise instrumental. (segunda ed.). Interamerican., Mexico.
- Soderberg T. (18 de agosto de 2014). A Lei Beer-Lambert. Química LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
- Clark J. (maio de 2016). A Lei Beer-Lambert. Recuperado de: chemguide.co.uk
- Análise Colorimétrica: Lei de Beer ou Análise Espectrofotométrica. Recuperado de: chem.ucla.edu
- Dr. JM Fernández Álvarez. (sf). Química analítica: manual de problemas resolvidos. [PDF]. Recuperado de: dadun.unav.edu