O que a lei de Beer descreve? Identifique e exemplifique os fatores que fazem que a relação da lei de Beer se desvie da linearidade.

Passo 1

Beleza, a questão pede pra gente falar o que a lei de Beer (ou Beer–Lambert) descreve e depois listar e exemplificar os fatores que fazem essa relação deixar de ser linear. O conteúdo é espectroscopia molecular: absorção de luz por uma solução. Pra resolver, vamos precisar entender o conceito de absorbância, a fórmula básica da lei e depois ver situações reais (concentração alta, luz policromática etc.) que bagunçam essa linearidade.

Passo 2

O que a lei de Beer diz?
  1. Quando um feixe de luz monocromática atravessa uma solução, parte dessa luz é absorvida pelos solutos.
  2. A gente define absorbância A = log10!l(I0Ir) como
A = varepsilon , c , l
onde é a intensidade da luz que entra e a que sai.
3) A lei de Beer afirma que, para baixas concentrações, é proporcional à concentração do soluto e ao caminho óptico (comprimento da cubeta):
é o coeficiente de extinção molar (mede a “força” do absorvedor).
em mol·L⁻¹ e em cm normalmente.

Passo 3

Por que é linear?
– Na teoria, cada molécula absorve uma fração fixa de luz, então dobrar dI = -alpha,I,dx dobra o número de moléculas e dobra a absorção.
– Esse raciocínio vem da equação diferencial de atenuação:
integrando dá , e convertendo pra log base 10 vem a fórmula do passo 2.

Passo 4

Quais fatores quebram essa linearidade? Vamos aos exemplos:
  1. Concentrações muito altas
    – Moléculas começam a interagir (agregados, mudanças no índice de refração), então “não é mais constante”.
    Exemplo: em soluções de corantes concentrados, a absorbância cresce menos que o previsto.
  2. Luz policromática
    – Se o espectrômetro não isola direito um único comprimento de onda, diferentes se somam e a curva deixa de ser reta.
    Exemplo: lâmpada de tungstênio sem filtro adequado.
  3. Dispersão e turbidez
    – Partículas suspensas espalham luz, fazendo o detector “achar” que menos luz chegou por absorção.
    Exemplo: amostras biológicas turvas (sangue, colóides).
  4. Luz parasita e stray light
    – Reflexões internas no espectrômetro adicionam um sinal de fundo, limitando o alcance máximo de .
    Exemplo: em faixas de alta absorbância ( ), o ruído do instrumento domina.
  5. Equilíbrios químicos
    – Se o soluto muda de forma (dissocia, complexa) dependendo de ou , cada forma tem diferente.
    Exemplo: indicadores ácido-base que mudam de cor conforme a concentração de íons .

Resposta

A lei de Beer descreve a relação linear entre absorbância , concentração e caminho óptico numa solução, pela fórmula . Essa linearidade falha quando a solução está muito concentrada (interações moleculares), quando a luz não é realmente monocromática, em presença de dispersão (turbidez), por luz parasita no aparelho e por mudanças químicas no soluto (equilíbrios), fazendo com que deixe de crescer proporcionalmente a .

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