เบียร์-แลมเบิร์ต ลอว์ คำนวณ

บทนำ

เครื่องคำนวณเบียร์-แลมเบิร์ต ลอว์ เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่ออกแบบมาเพื่อคำนวณการดูดซับของสารละลายตามหลักการพื้นฐานของการดูดซับแสงในสเปกโตรสโกปี กฎนี้ซึ่งเรียกว่า กฎของเบียร์ หรือ กฎเบียร์-แลมเบิร์ต-บูเกอ เป็นหลักการสำคัญในเคมีวิเคราะห์ ชีวเคมี และสเปกโตรสโกปีที่เกี่ยวข้องกับการลดทอนของแสงกับคุณสมบัติของวัสดุที่แสงกำลังผ่าน เครื่องคำนวณของเราให้วิธีที่ง่ายและแม่นยำในการกำหนดค่าการดูดซับโดยการป้อนพารามิเตอร์หลักสามประการ: ความยาวของเส้นทาง ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ และความเข้มข้น

ไม่ว่าคุณจะเป็นนักเรียนที่เรียนรู้พื้นฐานของสเปกโตรสโกปี นักวิจัยที่วิเคราะห์สารเคมี หรือมืออาชีพในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม เครื่องคำนวณนี้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่ตรงไปตรงมาสำหรับการคำนวณการดูดซับของคุณ โดยการเข้าใจและประยุกต์ใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ต คุณสามารถกำหนดปริมาณของสปีชีส์ที่ดูดซับในสารละลายได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นเทคนิคพื้นฐานในเคมีวิเคราะห์สมัยใหม่

สูตรกฎเบียร์-แลมเบิร์ต

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตแสดงออกทางคณิตศาสตร์เป็น:

$A = \varepsilon \times c \times l$

โดยที่:

• A คือการดูดซับ (ไม่มีหน่วย)
• ε (อีพซิลอน) คือความสามารถในการดูดซับโมลาร์หรือสัมประสิทธิ์การดูดซับโมลาร์ [L/(mol·cm)]
• c คือความเข้มข้นของสปีชีส์ที่ดูดซับ [mol/L]
• l คือความยาวของเส้นทางของตัวอย่าง [cm]

การดูดซับเป็นปริมาณที่ไม่มีหน่วยซึ่งมักจะแสดงใน "หน่วยการดูดซับ" (AU) มันแสดงถึงลอการิธึมของอัตราส่วนของความเข้มแสงที่เข้ามาและความเข้มแสงที่ส่งผ่าน:

$A = \log_{10}\left(\frac{I_0}{I}\right) = -\log_{10}(T)$

โดยที่:

• I₀ คือความเข้มของแสงที่เข้ามา
• I คือความเข้มของแสงที่ส่งผ่าน
• T คือการส่งผ่าน (I/I₀)

ความสัมพันธ์ระหว่างการส่งผ่าน (T) และการดูดซับ (A) สามารถแสดงได้ว่า:

$T = 10^{-A} \text{ หรือ } T = e^{-A\ln(10)}$

เปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับโดยสารละลายสามารถคำนวณได้ว่า:

$\text{เปอร์เซ็นต์ที่ถูกดูดซับ} = (1 - T) \times 100\%$

ข้อจำกัดและสมมติฐาน

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตใช้ได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ:

• สื่อที่ดูดซับต้องมีความเป็นเนื้อเดียวกันและไม่กระจายแสง
• โมเลกุลที่ดูดซับต้องทำงานอย่างอิสระจากกัน
• แสงที่เข้ามาควรเป็นแสงโมโนโครมาติค (หรือมีช่วงความยาวคลื่นแคบ)
• ความเข้มข้นควรต่ำ (โดยทั่วไป < 0.01M)
• สารละลายไม่ควรเกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อสัมผัสกับแสง

ที่ความเข้มข้นสูง อาจเกิดการเบี่ยงเบนจากกฎเนื่องจาก:

• การมีปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิตระหว่างโมเลกุลที่อยู่ใกล้กัน
• การกระจายของแสงเนื่องจากอนุภาค
• การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีเมื่อความเข้มข้นเปลี่ยนแปลง
• การเปลี่ยนแปลงในดัชนีการหักเหที่ความเข้มข้นสูง

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

เครื่องคำนวณกฎเบียร์-แลมเบิร์ตของเราออกแบบมาเพื่อความเรียบง่ายและความแม่นยำ ปฏิบัติตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อคำนวณค่าการดูดซับของสารละลายของคุณ:

1. ป้อนความยาวของเส้นทาง (l): ป้อนระยะทางที่แสงเดินทางผ่านวัสดุ โดยทั่วไปจะเป็นความกว้างของหลอดทดลองหรือตัวเก็บตัวอย่างที่วัดเป็นเซนติเมตร (cm)

2. ป้อนความสามารถในการดูดซับโมลาร์ (ε): ป้อนสัมประสิทธิ์การดูดซับโมลาร์ของสารซึ่งเป็นการวัดว่าตัวสารดูดซับแสงได้อย่างไรที่ความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจง วัดเป็น L/(mol·cm)

3. ป้อนความเข้มข้น (c): ป้อนความเข้มข้นของสปีชีส์ที่ดูดซับในสารละลาย วัดเป็นโมลต่อลิตร (mol/L)

4. ดูผลลัพธ์: เครื่องคำนวณจะคำนวณค่าการดูดซับโดยอัตโนมัติโดยใช้สมการเบียร์-แลมเบิร์ต (A = ε × c × l)

5. การแสดงผล: สังเกตการแสดงผลภาพที่แสดงเปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับโดยสารละลายของคุณ

การตรวจสอบข้อมูลนำเข้า

เครื่องคำนวณจะทำการตรวจสอบข้อมูลนำเข้าดังต่อไปนี้:

• ค่าทั้งหมดต้องเป็นหมายเลขเชิงบวก
• ไม่อนุญาตให้มีฟิลด์ว่าง
• ข้อมูลนำเข้าที่ไม่ใช่ตัวเลขจะถูกปฏิเสธ

หากคุณป้อนข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง ข้อความแสดงข้อผิดพลาดจะปรากฏขึ้นเพื่อแนะนำให้คุณแก้ไขข้อมูลนำเข้าก่อนที่การคำนวณจะดำเนินการต่อ

การตีความผลลัพธ์

ค่าการดูดซับบอกคุณว่าแสงถูกดูดซับโดยสารละลายของคุณมากน้อยเพียงใด:

• A = 0: ไม่มีการดูดซับ (การส่งผ่าน 100%)
• A = 1: แสง 90% ถูกดูดซับ (การส่งผ่าน 10%)
• A = 2: แสง 99% ถูกดูดซับ (การส่งผ่าน 1%)

การแสดงผลภาพช่วยให้คุณเข้าใจระดับการดูดซับแสงได้อย่างชัดเจน โดยแสดงเปอร์เซ็นต์ของแสงที่เข้ามาซึ่งถูกดูดซับเมื่อมันผ่านตัวอย่างของคุณ

การใช้งานที่เป็นประโยชน์

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตถูกนำไปใช้ในหลายสาขาวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม:

เคมีวิเคราะห์

• การวิเคราะห์เชิงปริมาณ: การกำหนดความเข้มข้นของตัวอย่างที่ไม่รู้จักโดยการวัดการดูดซับ
• การควบคุมคุณภาพ: การตรวจสอบความบริสุทธิ์และความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์เคมี
• การทดสอบสิ่งแวดล้อม: การวิเคราะห์มลพิษในน้ำและอากาศ

ชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุล

• การวัดความเข้มข้นของโปรตีน: การวัดความเข้มข้นของโปรตีนโดยใช้การทดสอบแบบสี
• การวิเคราะห์ DNA/RNA: การกำหนดปริมาณกรดนิวคลีอิกผ่านการดูดซับ UV ที่ 260 นาโนเมตร
• จลนศาสตร์ของเอนไซม์: การติดตามความก้าวหน้าของปฏิกิริยาด้วยการติดตามการเปลี่ยนแปลงในการดูดซับ

อุตสาหกรรมเภสัชกรรม

• การพัฒนายา: การวิเคราะห์ความเข้มข้นและความบริสุทธิ์ของสารเภสัชกรรม
• การทดสอบการละลาย: การวัดความเร็วที่ยาถูกละลายภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุม
• การศึกษาความเสถียร: การติดตามการเสื่อมสภาพทางเคมีเมื่อเวลาผ่านไป

วิทยาศาสตร์ห้องปฏิบัติการทางคลินิก

• การทดสอบวินิจฉัย: การวัดปริมาณสารชีวภาพในเลือดและของเหลวชีวภาพอื่น ๆ
• การติดตามยาในทางการแพทย์: การตรวจสอบให้แน่ใจว่าผู้ป่วยได้รับขนาดยาที่เหมาะสม
• การตรวจสอบสารพิษ: การตรวจจับและกำหนดปริมาณสารที่เป็นพิษ

อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

• การวิเคราะห์สี: การวัดสารสีในอาหารและสารสีธรรมชาติ
• การประเมินคุณภาพ: การกำหนดความเข้มข้นของส่วนประกอบต่าง ๆ ในผลิตภัณฑ์อาหาร
• การผลิตเบียร์: การติดตามกระบวนการหมักและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ตัวอย่างทีละขั้นตอน

ตัวอย่างที่ 1: การวัดความเข้มข้นของโปรตีน

นักชีวเคมีต้องการกำหนดความเข้มข้นของสารละลายโปรตีนโดยใช้สเปกโตรโฟโตมิเตอร์:

1. โปรตีนมีความสามารถในการดูดซับโมลาร์ (ε) ที่ทราบคือ 5,000 L/(mol·cm) ที่ 280 นาโนเมตร
2. ตัวอย่างถูกวางในหลอดทดลองมาตรฐานขนาด 1 ซม. (l = 1 cm)
3. การดูดซับที่วัดได้ (A) คือ 0.75

ใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ต: c = A / (ε × l) = 0.75 / (5,000 × 1) = 0.00015 mol/L = 0.15 mM

ตัวอย่างที่ 2: การตรวจสอบความเข้มข้นของสารละลาย

นักเคมีเตรียมสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO₄) และต้องการตรวจสอบความเข้มข้น:

1. ความสามารถในการดูดซับ (ε) ของ KMnO₄ ที่ 525 นาโนเมตรคือ 2,420 L/(mol·cm)
2. สารละลายถูกวางในหลอดทดลองขนาด 2 ซม. (l = 2 cm)
3. ความเข้มข้นเป้าหมายคือ 0.002 mol/L

การดูดซับที่คาดหวัง: A = ε × c × l = 2,420 × 0.002 × 2 = 9.68

หากการดูดซับที่วัดได้แตกต่างจากค่าดังกล่าวอย่างมีนัยสำคัญ ความเข้มข้นของสารละลายอาจต้องมีการปรับเปลี่ยน

ทางเลือกสำหรับกฎเบียร์-แลมเบิร์ต

แม้ว่ากฎเบียร์-แลมเบิร์ตจะถูกใช้อย่างกว้างขวาง แต่ก็มีสถานการณ์ที่แนวทางทางเลือกอาจเหมาะสมกว่า:

ทฤษฎีคูเบลกา-มังค์

• เหมาะสมกว่าสำหรับสื่อที่กระจายแสงสูงเช่นผง กระดาษ หรือผ้า
• คำนึงถึงทั้งผลของการดูดซับและการกระจาย
• ซับซ้อนทางคณิตศาสตร์มากขึ้นแต่แม่นยำมากขึ้นสำหรับตัวอย่างที่ขุ่น

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตที่ปรับปรุง

• รวมถึงคำเพิ่มเติมเพื่อคำนึงถึงการเบี่ยงเบนที่ความเข้มข้นสูง
• มักใช้ในรูปแบบ: A = εcl + β(εcl)²
• ให้ความแม่นยำที่ดีกว่าเมื่อจัดการกับสารละลายที่เข้มข้น

การวิเคราะห์หลายส่วนประกอบ

• ใช้เมื่อมีหลายสปีชีส์ที่ดูดซับอยู่
• ใช้พีชคณิตเมทริกซ์ในการหาความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละตัว
• ต้องการการวัดที่หลายความยาวคลื่น

สเปกโตรสโกปีอนุพันธ์

• วิเคราะห์อัตราการเปลี่ยนแปลงของการดูดซับตามความยาวคลื่น
• ช่วยในการแยกพีคที่ซ้อนทับและลดผลกระทบจากพื้นฐาน
• มีประโยชน์สำหรับส่วนผสมที่ซับซ้อนและตัวอย่างที่มีการรบกวนพื้นหลัง

ประวัติศาสตร์

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตรวมหลักการที่ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์สองคนที่ทำงานแยกกัน:

ปิแอร์ บูเกอ (1729)

• อธิบายครั้งแรกเกี่ยวกับธรรมชาติของการดูดซับแสงในเชิงเอ็กซ์โพเนนเชียล
• ค้นพบว่าความหนาที่เท่ากันของวัสดุดูดซับส่วนแบ่งที่เท่ากันของแสง
• งานของเขาเป็นรากฐานสำหรับแนวคิดของการส่งผ่าน

โยฮัน ไฮน์ริช แลมเบิร์ต (1760)

• ขยายงานของบูเกอในหนังสือ "Photometria"
• ก่อตั้งความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างการดูดซับและความยาวเส้นทาง
• สร้างหลักการที่การดูดซับเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความหนาของสื่อ

ออกัสต์ เบียร์ (1852)

• ขยายกฎเพื่อรวมผลกระทบของความเข้มข้น
• แสดงให้เห็นว่าการดูดซับเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของสปีชีส์ที่ดูดซับ
• รวมกับงานของแลมเบิร์ตเพื่อสร้างกฎเบียร์-แลมเบิร์ตที่สมบูรณ์

การรวมกันของหลักการเหล่านี้ได้ปฏิวัติเคมีวิเคราะห์โดยการให้วิธีการเชิงปริมาณในการกำหนดความเข้มข้นโดยใช้การดูดซับแสง วันนี้ กฎเบียร์-แลมเบิร์ตยังคงเป็นหลักการพื้นฐานในสเปกโตรสโกปีและเป็นพื้นฐานสำหรับเทคนิคการวิเคราะห์มากมายที่ใช้ในหลายสาขาวิทยาศาสตร์

การดำเนินการเขียนโปรแกรม

นี่คือตัวอย่างโค้ดที่แสดงวิธีการใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ตในภาษาการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ:

1' สูตร Excel เพื่อคำนวณการดูดซับ
2=PathLength*MolarAbsorptivity*Concentration
3
4' ฟังก์ชัน Excel VBA สำหรับกฎเบียร์-แลมเบิร์ต
5Function CalculateAbsorbance(PathLength As Double, MolarAbsorptivity As Double, Concentration As Double) As Double
6    CalculateAbsorbance = PathLength * MolarAbsorptivity * Concentration
7End Function
8
9' คำนวณการส่งผ่านจากการดูดซับ
10Function CalculateTransmittance(Absorbance As Double) As Double
11    CalculateTransmittance = 10 ^ (-Absorbance)
12End Function
13
14' คำนวณเปอร์เซ็นต์ที่ถูกดูดซับ
15Function CalculatePercentAbsorbed(Transmittance As Double) As Double
16    CalculatePercentAbsorbed = (1 - Transmittance) * 100
17End Function
18

1import numpy as np
2import matplotlib.pyplot as plt
3
4def calculate_absorbance(path_length, molar_absorptivity, concentration):
5    """
6    คำนวณการดูดซับโดยใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ต
7    
8    พารามิเตอร์:
9    path_length (float): ความยาวเส้นทางใน cm
10    molar_absorptivity (float): ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ใน L/(mol·cm)
11    concentration (float): ความเข้มข้นใน mol/L
12    
13    คืนค่า:
14    float: ค่าการดูดซับ
15    """
16    return path_length * molar_absorptivity * concentration
17
18def calculate_transmittance(absorbance):
19    """แปลงการดูดซับเป็นการส่งผ่าน"""
20    return 10 ** (-absorbance)
21
22def calculate_percent_absorbed(transmittance):
23    """คำนวณเปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับ"""
24    return (1 - transmittance) * 100
25
26# การใช้งานตัวอย่าง
27path_length = 1.0  # cm
28molar_absorptivity = 1000  # L/(mol·cm)
29concentration = 0.001  # mol/L
30
31absorbance = calculate_absorbance(path_length, molar_absorptivity, concentration)
32transmittance = calculate_transmittance(absorbance)
33percent_absorbed = calculate_percent_absorbed(transmittance)
34
35print(f"การดูดซับ: {absorbance:.4f}")
36print(f"การส่งผ่าน: {transmittance:.4f}")
37print(f"เปอร์เซ็นต์ที่ถูกดูดซับ: {percent_absorbed:.2f}%")
38
39# แสดงกราฟการดูดซับเทียบกับความเข้มข้น
40concentrations = np.linspace(0, 0.002, 100)
41absorbances = [calculate_absorbance(path_length, molar_absorptivity, c) for c in concentrations]
42
43plt.figure(figsize=(10, 6))
44plt.plot(concentrations, absorbances)
45plt.xlabel('ความเข้มข้น (mol/L)')
46plt.ylabel('การดูดซับ')
47plt.title('กฎเบียร์-แลมเบิร์ต: การดูดซับเทียบกับความเข้มข้น')
48plt.grid(True)
49plt.show()
50

1/**
2 * คำนวณการดูดซับโดยใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ต
3 * @param {number} pathLength - ความยาวเส้นทางใน cm
4 * @param {number} molarAbsorptivity - ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ใน L/(mol·cm)
5 * @param {number} concentration - ความเข้มข้นใน mol/L
6 * @returns {number} ค่าการดูดซับ
7 */
8function calculateAbsorbance(pathLength, molarAbsorptivity, concentration) {
9  return pathLength * molarAbsorptivity * concentration;
10}
11
12/**
13 * คำนวณการส่งผ่านจากการดูดซับ
14 * @param {number} absorbance - ค่าการดูดซับ
15 * @returns {number} ค่าการส่งผ่าน (ระหว่าง 0 และ 1)
16 */
17function calculateTransmittance(absorbance) {
18  return Math.pow(10, -absorbance);
19}
20
21/**
22 * คำนวณเปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับ
23 * @param {number} transmittance - ค่าการส่งผ่าน (ระหว่าง 0 และ 1)
24 * @returns {number} เปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับ (0-100)
25 */
26function calculatePercentAbsorbed(transmittance) {
27  return (1 - transmittance) * 100;
28}
29
30// การใช้งานตัวอย่าง
31const pathLength = 1.0; // cm
32const molarAbsorptivity = 1000; // L/(mol·cm)
33const concentration = 0.001; // mol/L
34
35const absorbance = calculateAbsorbance(pathLength, molarAbsorptivity, concentration);
36const transmittance = calculateTransmittance(absorbance);
37const percentAbsorbed = calculatePercentAbsorbed(transmittance);
38
39console.log(`การดูดซับ: ${absorbance.toFixed(4)}`);
40console.log(`การส่งผ่าน: ${transmittance.toFixed(4)}`);
41console.log(`เปอร์เซ็นต์ที่ถูกดูดซับ: ${percentAbsorbed.toFixed(2)}%`);
42

1public class BeerLambertLaw {
2    /**
3     * คำนวณการดูดซับโดยใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ต
4     * 
5     * @param pathLength ความยาวเส้นทางใน cm
6     * @param molarAbsorptivity ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ใน L/(mol·cm)
7     * @param concentration ความเข้มข้นใน mol/L
8     * @return ค่าการดูดซับ
9     */
10    public static double calculateAbsorbance(double pathLength, double molarAbsorptivity, double concentration) {
11        return pathLength * molarAbsorptivity * concentration;
12    }
13    
14    /**
15     * คำนวณการส่งผ่านจากการดูดซับ
16     * 
17     * @param absorbance ค่าการดูดซับ
18     * @return ค่าการส่งผ่าน (ระหว่าง 0 และ 1)
19     */
20    public static double calculateTransmittance(double absorbance) {
21        return Math.pow(10, -absorbance);
22    }
23    
24    /**
25     * คำนวณเปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับ
26     * 
27     * @param transmittance ค่าการส่งผ่าน (ระหว่าง 0 และ 1)
28     * @return เปอร์เซ็นต์ของแสงที่ถูกดูดซับ (0-100)
29     */
30    public static double calculatePercentAbsorbed(double transmittance) {
31        return (1 - transmittance) * 100;
32    }
33    
34    public static void main(String[] args) {
35        double pathLength = 1.0; // cm
36        double molarAbsorptivity = 1000; // L/(mol·cm)
37        double concentration = 0.001; // mol/L
38        
39        double absorbance = calculateAbsorbance(pathLength, molarAbsorptivity, concentration);
40        double transmittance = calculateTransmittance(absorbance);
41        double percentAbsorbed = calculatePercentAbsorbed(transmittance);
42        
43        System.out.printf("การดูดซับ: %.4f%n", absorbance);
44        System.out.printf("การส่งผ่าน: %.4f%n", transmittance);
45        System.out.printf("เปอร์เซ็นต์ที่ถูกดูดซับ: %.2f%%%n", percentAbsorbed);
46    }
47}
48

คำถามที่พบบ่อย

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตคืออะไร?

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตเป็นความสัมพันธ์ในออปติกที่เกี่ยวข้องกับการลดทอนของแสงกับคุณสมบัติของวัสดุที่แสงกำลังผ่าน มันระบุว่าการดูดซับเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของสปีชีส์ที่ดูดซับและความยาวของเส้นทางของตัวอย่าง

หน่วยที่ใช้สำหรับแต่ละพารามิเตอร์ในกฎเบียร์-แลมเบิร์ตคืออะไร?

• ความยาวเส้นทาง (l) มักจะวัดเป็นเซนติเมตร (cm)
• ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ (ε) วัดเป็นลิตรต่อโมล-เซนติเมตร [L/(mol·cm)]
• ความเข้มข้น (c) วัดเป็นโมลต่อลิตร (mol/L)
• การดูดซับ (A) ไม่มีหน่วย แม้ว่าบางครั้งจะแสดงเป็น "หน่วยการดูดซับ" (AU)

เมื่อใดที่กฎเบียร์-แลมเบิร์ตล้มเหลว?

กฎเบียร์-แลมเบิร์ตอาจไม่ถูกต้องภายใต้เงื่อนไขบางประการ:

• ที่ความเข้มข้นสูง (โดยทั่วไป > 0.01M) เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล
• เมื่อสื่อที่ดูดซับกระจายแสงอย่างมีนัยสำคัญ
• เมื่อสปีชีส์ที่ดูดซับเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเมื่อสัมผัสกับแสง
• เมื่อใช้แสงหลายความยาวคลื่น (พอลิโครมาติก) แทนที่จะเป็นแสงโมโนโครมาติค
• เมื่อเกิดฟลูออเรสเซนซ์หรือฟอสฟอเรสเซนซ์ในตัวอย่าง

ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ถูกกำหนดอย่างไร?

ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ถูกกำหนดโดยการวัดการดูดซับของสารละลายที่มีความเข้มข้นที่ทราบและความยาวเส้นทาง จากนั้นจึงแก้สมการเบียร์-แลมเบิร์ต มันเฉพาะเจาะจงต่อแต่ละสารและแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่น อุณหภูมิ และตัวทำละลาย

ฉันสามารถใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ตสำหรับส่วนผสมได้หรือไม่?

ใช่ สำหรับส่วนผสมที่ไม่มีการมีปฏิสัมพันธ์กัน การดูดซับรวมจะเป็นผลรวมของการดูดซับของแต่ละส่วนประกอบ ซึ่งแสดงออกได้ว่า: A = (ε₁c₁ + ε₂c₂ + ... + εₙcₙ) × l โดยที่ ε₁, ε₂, ฯลฯ คือความสามารถในการดูดซับของแต่ละส่วนประกอบ และ c₁, c₂, ฯลฯ คือความเข้มข้นของพวกมัน

ความแตกต่างระหว่างการดูดซับและความหนาแน่นทางแสงคืออะไร?

การดูดซับและความหนาแน่นทางแสงเป็นปริมาณที่เหมือนกัน โดยพื้นฐานแล้ว ทั้งคู่หมายถึงลอการิธึมของอัตราส่วนของความเข้มแสงที่เข้ามาและความเข้มแสงที่ส่งผ่าน คำว่า "ความหนาแน่นทางแสง" มักจะถูกใช้ในแอปพลิเคชันทางชีวภาพ ในขณะที่ "การดูดซับ" เป็นที่นิยมมากกว่าในเคมี

เครื่องคำนวณกฎเบียร์-แลมเบิร์ตมีความแม่นยำเพียงใด?

เครื่องคำนวณให้ผลลัพธ์ด้วยความแม่นยำทางตัวเลขสูง แต่ความแม่นยำของผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับความถูกต้องของค่าที่คุณป้อน สำหรับผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด ให้แน่ใจว่า:

• ตัวอย่างของคุณอยู่ในช่วงเชิงเส้นของกฎเบียร์-แลมเบิร์ต
• คุณใช้ค่าที่ถูกต้องสำหรับความสามารถในการดูดซับโมลาร์
• การวัดความเข้มข้นและความยาวเส้นทางของคุณมีความแม่นยำ
• ตัวอย่างของคุณตรงตามสมมติฐานของกฎเบียร์-แลมเบิร์ต

ฉันสามารถใช้กฎเบียร์-แลมเบิร์ตสำหรับตัวอย่างที่ไม่เป็นของเหลวได้หรือไม่?

ในขณะที่กฎเบียร์-แลมเบิร์ตถูกพัฒนาขึ้นสำหรับสารละลายของเหลว แต่สามารถนำไปใช้กับก๊าซและด้วยการปรับเปลี่ยนบางอย่างสำหรับตัวอย่างของแข็งบางประเภท สำหรับของแข็งที่มีการกระจายแสงมาก อาจมีความเหมาะสมมากกว่าที่จะใช้แบบจำลองอื่น ๆ เช่น ทฤษฎีคูเบลกา-มังค์

อุณหภูมิส่งผลกระทบต่อการคำนวณกฎเบียร์-แลมเบิร์ตอย่างไร?

อุณหภูมิสามารถส่งผลกระทบต่อการวัดการดูดซับในหลาย ๆ วิธี:

• ความสามารถในการดูดซับโมลาร์อาจเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ
• การขยายตัวทางความร้อนสามารถเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น
• สมดุลทางเคมีอาจเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สำหรับงานที่แม่นยำ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาสภาพอุณหภูมิให้คงที่และใช้ค่าความสามารถในการดูดซับที่กำหนดในอุณหภูมิเดียวกันกับการวัดของคุณ

ควรใช้ความยาวคลื่นใดในการวัดการดูดซับ?

โดยทั่วไปคุณควรใช้ความยาวคลื่นที่สารดูดซับมีการดูดซับที่แข็งแกร่งและมีลักษณะเฉพาะ โดยปกติจะอยู่ที่หรือใกล้กับจุดสูงสุดของการดูดซับในสเปกตรัม สำหรับการทำงานเชิงปริมาณ ควรเลือกความยาวคลื่นที่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความยาวคลื่นจะไม่ทำให้การดูดซับเปลี่ยนแปลงมาก

อ้างอิง

1. Beer, A. (1852). "Bestimmung der Absorption des rothen Lichts in farbigen Flüssigkeiten" [การกำหนดการดูดซับของแสงสีแดงในของเหลวสี]. Annalen der Physik und Chemie, 86: 78–88.

2. Ingle, J. D., & Crouch, S. R. (1988). Spectrochemical Analysis. Prentice Hall.

3. Perkampus, H. H. (1992). UV-VIS Spectroscopy and Its Applications. Springer-Verlag.

4. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9th ed.). W. H. Freeman and Company.

5. Skoog, D. A., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2017). Principles of Instrumental Analysis (7th ed.). Cengage Learning.

6. Parson, W. W. (2007). Modern Optical Spectroscopy. Springer-Verlag.

7. Lakowicz, J. R. (2006). Principles of Fluorescence Spectroscopy (3rd ed.). Springer.

8. Ninfa, A. J., Ballou, D. P., & Benore, M. (2010). Fundamental Laboratory Approaches for Biochemistry and Biotechnology (2nd ed.). Wiley.

9. Swinehart, D. F. (1962). "The Beer-Lambert Law". Journal of Chemical Education, 39(7): 333-335.

10. Mayerhöfer, T. G., Pahlow, S., & Popp, J. (2020). "The Bouguer-Beer-Lambert Law: Shining Light on the Obscure". ChemPhysChem, 21(18): 2029-2046.

---

เครื่องคำนวณกฎเบียร์-แลมเบิร์ตของเราให้วิธีที่ง่ายและทรงพลังในการคำนวณการดูดซับตามความยาวเส้นทาง ความสามารถในการดูดซับโมลาร์ และความเข้มข้น ไม่ว่าคุณจะเป็นนักเรียน นักวิจัย หรือมืออาชีพในอุตสาหกรรม เครื่องมือนี้ช่วยให้คุณประยุกต์ใช้หลักการพื้นฐานของสเปกโตรสโกปีไปยังความต้องการเฉพาะของคุณ ทดลองใช้งานตอนนี้เพื่อกำหนดค่าการดูดซับของสารละลายของคุณอย่างรวดเร็วและแม่นยำ!