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?
- Quando um feixe de luz monocromática atravessa uma solução, parte dessa luz é absorvida pelos solutos.
- A gente define absorbância
como
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):
3) A lei de Beer afirma que, para baixas concentrações,
–
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 dobra o número de moléculas e dobra a absorção.
– Esse raciocínio vem da equação diferencial de atenuação:
– Na teoria, cada molécula absorve uma fração fixa de luz, então dobrar
– 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:
- 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. - Luz policromática
– Se o espectrômetro não isola direito um único comprimento de onda, diferentesse somam e a curva deixa de ser reta.
Exemplo: lâmpada de tungstênio sem filtro adequado. - Dispersão e turbidez
– Partículas suspensas espalham luz, fazendo o detector “achar” que menos luz chegou por absorção.
Exemplo: amostras biológicas turvas (sangue, colóides). - 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. - Equilíbrios químicos
– Se o soluto muda de forma (dissocia, complexa) dependendo deou , 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
.