Hukum Beer-Lambert

Apabila cahaya pada panjang gelombang tertentu melalui larutan, sebahagian cahaya boleh diserap oleh spesies kimia di dalamnya. Semakin banyak spesies penyerap yang berada sepanjang lintasan cahaya, semakin kecil bahagian cahaya yang sampai ke pengesan. Hubungan ini menjadi asas penting spektrofotometri kuantitatif.

Absorbans mengukur pelemahan cahaya

Transmitans membandingkan keamatan cahaya yang keluar daripada sampel dengan keamatan cahaya yang masuk. Absorbans ditakrifkan secara logaritma daripada nisbah tersebut. Oleh sebab itu, absorbans sifar bermaksud tiada pelemahan yang dikesan pada panjang gelombang berkenaan, manakala absorbans yang lebih besar menunjukkan bahawa semakin sedikit cahaya diteruskan melalui sampel.

Absorbans menggunakan skala logaritma. Oleh itu, perubahan absorbans tidak berkadar terus dengan perubahan transmitans. Contohnya, apabila absorbans meningkat daripada 1 kepada 2, transmitans menurun daripada 10% kepada 1%, bukannya menjadi separuh.

Kepekatan dan panjang lintasan menentukan absorbans

Dalam keadaan yang memenuhi hukum Beer-Lambert, A = εlc. A ialah absorbans, ε ialah pekali penyerapan molar spesies pada panjang gelombang tertentu, l ialah panjang lintasan cahaya melalui sampel dan c ialah kepekatan. Jika ε dan l kekal, absorbans berkadar terus dengan kepekatan. Pada kepekatan yang sama, panjang lintasan yang digandakan menggandakan absorbans. Apabila ε dan panjang gelombang tetap, graf absorbans terhadap kepekatan ialah garis lurus dengan kecerunan εl, jadi kecerunan itu berkadar dengan l.

Graf penentukuran membolehkan kepekatan ditentukan

Dalam makmal, beberapa larutan piawai dengan kepekatan diketahui boleh diukur pada panjang gelombang yang sama. Graf absorbans terhadap kepekatan, yang dipanggil lengkung kalibrasi atau graf penentukuran, kemudian digunakan untuk mengenal pasti julat yang hampir linear. Absorbans sampel yang tidak diketahui kepekatannya dibandingkan dengan hubungan penentukuran itu untuk menganggarkan kepekatan sampel.

Panjang gelombang mesti dikawal

Nilai ε bergantung pada spesies kimia dan panjang gelombang. Oleh itu, ukuran kuantitatif dibuat pada panjang gelombang yang ditetapkan, sering berhampiran puncak serapan supaya kepekaan baik, walaupun pilihan sebenar turut bergantung pada gangguan spesies lain dan julat pengukuran instrumen. Larutan blanko digunakan sebagai rujukan supaya sumbangan pelarut dan bekas dapat diambil kira. Warna yang kelihatan lebih gelap boleh memberi petunjuk, tetapi ukuran kuantitatif memerlukan panjang gelombang dan keadaan eksperimen yang dikawal.

Hubungan linear mempunyai batas

Hukum ini ialah model yang sangat berguna tetapi tidak sempurna dalam semua keadaan. Larutan yang terlalu pekat, perubahan kimia antara spesies, cahaya sesat, penyebaran oleh zarah dan respons instrumen boleh menyebabkan penyimpangan daripada hubungan linear. Selain itu, ukuran boleh tersasar oleh sebab lain yang bukan kegagalan hukum itu sendiri, seperti penyediaan sampel yang tidak tepat atau spesies lain yang turut menyerap cahaya pada panjang gelombang yang sama. Dalam keadaan yang sesuai, sumbangan spesies yang menyerap secara berasingan bersifat aditif, jadi ia perlu diambil kira atau dikeluarkan. Oleh itu, pengukuran kuantitatif yang baik menggunakan larutan blanko, piawai dan julat penentukuran yang sesuai.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?