Was ist das Lambert-Beer-Gesetz?
Wenn Licht durch eine farbige Lösung geht, wird ein Teil davon absorbiert. Das Lambert-Beer-Gesetz berechnet diese Absorption:
A = ε · l · c
- A ist die Extinktion, eine Zahl ohne Einheit
- ε ist eine Konstante, die zeigt, wie gut der Stoff Licht absorbiert. Sie hängt vom Stoff und von der Wellenlänge ab
- l ist die Schichtdicke, also die Strecke, die das Licht durch die Lösung zurücklegt. Sie entspricht der Dicke der Küvette
- c ist die Konzentration der Lösung
Die Transmission ist der Prozentanteil des Lichts, der durch die Lösung hindurchgeht. Wenn die Extinktion steigt, sinkt die Transmission, aber nicht linear:
| Extinktion | Transmission |
|---|---|
| 0 | 100 % |
| 0.3 | etwa 50 % |
| 1 | 10 % |
| 2 | 1 % |
Jedes Mal, wenn die Extinktion um 1 steigt, sinkt das durchgelassene Licht um den Faktor 10. Direkt proportional zur Konzentration ist die Extinktion, nicht die Transmission.
Warum sehen Lösungen farbig aus?
Eine Lösung absorbiert Licht bestimmter Wellenlängen und lässt den Rest hindurch. Die Farbe, die du siehst, ist die Farbe des durchgelassenen Lichts.
| Lösung | Farbe, die du siehst | Absorbiertes Licht | Wellenlänge im Simulator |
|---|---|---|---|
| Kaliumpermanganat | violett | grün | 540 nm |
| Kaliumdichromat | orange | blau | 450 nm |
| Kaliumchromat | gelb | violett | 430 nm |
Natriumchloridlösung ist farblos, weil sie kein sichtbares Licht absorbiert.
Wo wird das Gesetz verwendet?
Im Labor misst du mit einem Kolorimeter die Extinktion mehrerer Lösungen bekannter Konzentration und erstellst ein Diagramm. Dann misst du die Extinktion einer unbekannten Lösung und liest ihre Konzentration am Diagramm ab. Das Gesetz funktioniert gut für verdünnte Lösungen. In sehr konzentrierten Lösungen kann der lineare Zusammenhang verloren gehen.
Miss die Lichtabsorption in der App Nalukh chem
Ändere Konzentration, Schichtdicke und Wellenlänge und miss die Extinktion. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle in der Reihe im unteren Feld einen Stoff. Scroll die Reihe, um alle 8 Stoffe zu sehen.
- Stell mit dem Schieberegler Konzentration die Konzentration ein. Die Obergrenze liegt je nach Stoff bei 100–400 mM. 1 mM sind 0.001 mol/l.
- Ändere mit dem Schieberegler Schichtdicke die Dicke der Küvette von 0.50 bis 2.00 cm.
- Wähle die Wellenlänge. Bei Abgestimmt ist der Laser auf die Wellenlänge eingestellt, die der Stoff am besten absorbiert. Bei Frei änderst du sie mit einem Schieberegler von 380 bis 700 nm.
- Lies deine Messung im Feld oben rechts ab: Transmission erscheint als Prozentwert und Extinktion als Zahl.
Aufgaben für den Simulator
- Lies den Wert Extinktion bei den Standardeinstellungen ab. Ändere die Konzentration auf 200 mM und lies erneut ab. Stell dann wieder 100 mM und die Schichtdicke 2.00 cm ein. Antwort: 0.325, 0.650 und wieder 0.650.
- Wiederhole dieselben Schritte mit Transmission. Antwort: Der Wert sinkt von 47.3 % auf 22.4 %. Die Extinktion hat sich verdoppelt, aber die Transmission ist nicht genau auf die Hälfte gesunken.
- Wähle Kaliumpermanganat mit 100 mM. Lies die Transmission bei Abgestimmt ab. Wähle dann Frei und stell 650 nm ein. Antwort: Der Wert steigt von 5.0 % auf etwa 98 %, weil rotes Licht fast ohne Absorption durch diese Lösung geht.
- Ändere die Konzentration von Natriumchlorid. Antwort: Bei jeder Konzentration beträgt die Transmission 100.0 %.
