비어-람베르트 법칙이란?
비어-람베르트 법칙(Beer-Lambert Law)은 용액이 빛을 흡수하는 정도를 흡광 물질의 농도와 연결해 설명하는 법칙입니다. 이 법칙에 따르면 흡광도(\(A\))는 몰흡광계수(\(\varepsilon\)), 용액의 농도(\(c\)), 그리고 빛이 시료를 통과하는 광경로 길이(\(l\))에 정비례합니다. 이 계산기는 이 세 가지 값을 입력받아 흡광도 \(A\)를 계산하고, 이에 해당하는 투과율(%T)까지 함께 알려줍니다.
계산기 사용 방법
먼저 몰흡광계수 \(\varepsilon\)을 M⁻¹·cm⁻¹ 단위로 입력하세요. 이 값은 특정 파장에서 물질이 가지는 고유한 성질입니다. 이어서 농도 \(c\)를 mol/L 단위로, 광경로 길이 \(l\)을 cm 단위로 입력합니다(일반적인 큐벳은 1 cm). 계산기는 이 세 값을 곱해 단위가 없는 흡광도를 구하고, $$\%T = 100 \times 10^{-A}$$ 공식을 이용해 투과율로 변환해 줍니다.
공식 자세히 보기
$$A = \varepsilon \cdot c \cdot l$$ 입니다. 흡광도는 무차원(단위 없음) 값인데, 이는 \(\varepsilon\)(L·mol⁻¹·cm⁻¹), \(c\)(mol·L⁻¹), \(l\)(cm)의 단위가 서로 상쇄되기 때문입니다. 농도가 높을수록, 광경로가 길수록, 또는 빛을 더 강하게 흡수하는 화합물일수록 흡광도가 커집니다. 흡광도와 투과율은 로그 관계로 연결되어 있으며, $$A = -\log_{10}(T)$$ 로 표현됩니다.
예제로 풀어보기
어떤 화합물의 \(\varepsilon = 10{,}000\) M⁻¹·cm⁻¹, 농도 0.0001 mol/L, 1 cm 큐벳을 사용한다고 가정해 봅시다. 이때 $$A = 10{,}000 \times 0.0001 \times 1 = 1.0$$ 이 됩니다. 투과율은 \(100 \times 10^{-1} = 10\%\) 로, 빛의 10%만 시료를 통과한다는 뜻입니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
흡광도는 농도에 항상 비례하나요? 비어-람베르트 법칙은 낮거나 중간 정도의 농도에서 잘 성립합니다. 농도가 매우 높아지면 용질 간 상호작용과 굴절률 변화 때문에 직선 관계에서 벗어나는 편차가 생깁니다.
일반적인 광경로 길이는 얼마인가요? 대부분의 분광광도계 큐벳은 광경로 길이가 1 cm입니다. 그래서 간단한 계산에서는 이 값을 생략하는 경우가 많습니다.
흡광도 2는 무슨 의미인가요? 흡광도가 2라면 빛의 1%만 투과된다는 뜻입니다(\(10^{-2} = 0.01\)). 즉, 빛을 매우 강하게 흡수하거나 농도가 아주 높은 시료라는 신호입니다.
