يعد قياس الطيف الضوئي أداة لا تقدر بثمن في الكيمياء والبيولوجيا. الفكرة الأساسية بسيطة: تمتص المواد المختلفة الضوء / الإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل أفضل عند بعض الأطوال الموجية أكثر من غيرها. هذا هو السبب في أن بعض المواد شفافة والبعض الآخر ملون ، على سبيل المثال. عندما تسلط ضوءًا بطول موجة معين من خلال محلول ، فكلما زاد تركيزه ، تمتص كمية أكبر من الضوء. لحساب التركيز ، تحتاج إلى مقارنة قراءتك بقراءات لمعايير التركيز المعروفة. الإجراء أدناه هو إجراء عام إلى حد ما مكتوب مع وضع مختبر لتعليم الكيمياء في الاعتبار ، ولكن يمكن تعديله للإعدادات الأخرى أيضًا.
كما هو الحال دائمًا عند العمل في المختبر ، ارتدِ نظارات واقية وقفازات ومعطف بأكمام طويلة لضمان سلامتك.
اضغط على المصباح المطاطي لتفريغه من الهواء ، ثم ضعه فوق الماصة المتدرجة واترك المصباح يرتاح حتى يمتص الماء في الماصة. بعد ذلك ، قم بإزالة المصباح ، وقم بتغطية الجزء العلوي من الماصة بإصبعك ؛ سيؤدي ذلك إلى إغلاق الماصة حتى لا يتدفق المحلول من الداخل حتى تتم إزالة إصبعك. ارفع حافة إصبعك قليلاً للسماح بتدفق القليل من المحلول خارج الماصة ، حتى تصل إلى الحجم المطلوب. تدرب مع بعض الماء ودورق للتعرف على كيفية عمل الماصة المتدرجة. يحتوي الرابط الموجود أسفل قسم الموارد على مقطع فيلم يوضح لك كيفية استخدام الماصة في حال لم تكن قد عملت مع أحدها من قبل.
ضع علامة على 5 أنابيب اختبار كمعايير 1-5. يمكنك لصقها باستخدام شريط لاصق وقلم أو باستخدام قلم مسح جاف.
اختر خمسة تركيزات لمعاييرك. تريد أن يتم فصل التركيزات القياسية عن بعضها البعض بنفس الفترة الزمنية تقريبًا - على سبيل المثال ، 0.1 مولار ، 0.2 مولار ، 0.3 مولار ، إلخ. - وفي نفس النطاق تقريبًا كما تتوقع أن يكون المجهول لديك. في الوقت الحالي ، استخدم التركيزات الخمسة التالية ، ولكن تذكر أنك ستحتاج إلى تعديلها عند إجراء تجربتك الخاصة:
المعيار 1: 0.1 مولار المعيار 2: 0.2 مولار المعيار 3: 0.3 مولار المعيار 4: 0.4 مولار المعيار 5: 0.5 مولر
بعد ذلك ، خذ محلول 1 مولار القياسي وأضف الكميات التالية لأنابيب الاختبار 1-5. تذكر ، يتم حساب هذه الكميات باستخدام التركيزات المذكورة أعلاه ، لذلك قد تحتاج إلى تعديلها حسب الحاجة عند إجراء تجربتك الخاصة.
قياسي 1: 0.8 ملليلتر قياسي 2: 1.6 ملليلتر قياسي 3: 2.4 ملليلتر قياسي 4: 3.2 ملليلتر قياسي 5: 4 ملليلتر
اشطف الماصة المتدرجة ، ثم انقل الكميات التالية من الماء منزوع الأيونات:
المعيار 1: 7.2 ملليلتر ، القياسي 2: 6.4 ملليلتر ، المعيار 3: 5.6 ملليلتر القياسي 4: 4.8 ملليلتر القياسي 5: 4.0 ملليلتر
الفكرة الأساسية هي جعل كمية المحلول في كل أنبوب تصل إلى 8 ملليلتر.
قم بتغطية كل من أنابيب المعايير ببارافيلم وعكسها للخلط.
ضع علامة على خمسة أنابيب اختبار أخرى على أنها "غير معروفة 1-5". أضف نفس الكميات من محلولك المجهول أو محلول الاختبار لكل منها كما استخدمته مع محلول الضرس الواحد للمعايير. بمعنى آخر ، سيحتوي المجهول 1 على 0.8 مل من محلول الاختبار و 7.2 مل من محلول الاختبار سيحتوي الماء ، غير المعروف 2 ، على 1.6 ملليلتر من محلول الاختبار و 6.4 ملليلتر من الماء ، وهكذا إيابا.
قم بتغطية كل من المجهول ببارافيلم ، وعكس بعناية لخلط.
قم بتشغيل مقياس الطيف الضوئي واتركه حتى يسخن. يعتمد طول الوقت اللازم على الطراز والشركة المصنعة.
اضبط الطول الموجي على مقياس الطيف الضوئي. سيعتمد الطول الموجي على نوع المادة الكيميائية في تجربتك. في الوقت الحالي ، افترض 500 نانومتر ، على الرغم من تذكر أنك ستحتاج إلى تغيير هذا لتجارب مختلفة.
معايرة مقياس الطيف الضوئي الخاص بك. سيختلف إجراء المعايرة حسب الجهاز الذي تستخدمه. بالنسبة لـ Spectronic 20 ، وهو نموذج شائع في المعامل التعليمية ، ستقوم أولاً بضبط الجهاز بحيث يقرأ "0 بالمائة T" عندما لا يتم تحميل الكوفيت ، فاضبطه بحيث يقرأ "100٪ T" عندما يكون الكوفيت الفارغ الذي يحتوي على الماء منزوع الأيونات فقط محمل. قد تختلف هذه الإجراءات اعتمادًا على نوع الجهاز الذي تستخدمه ، لذا استشر إرشادات الشركة المصنعة للحصول على التفاصيل.
بعد معايرة الماكينة ، خذ أنبوب الاختبار القياسي 1 واسكب المحتويات في كفيت نظيف حتى تصل إلى خط الملء. امسح الكوفيت بقطعة قماش لإزالة أي بصمات أصابع أو أي أوساخ أخرى. أدخل الكوفيت في مقياس الطيف الضوئي وسجل قراءة "٪ T".
كرر هذا الإجراء لجميع العينات العشر. كن حريصًا على تنظيف الكوفيت بين العينات للتأكد من أن نتائجك دقيقة قدر الإمكان.
خذ نتائج المعايير الخاصة بك وأدخلها في جدول بيانات / برنامج رسوم بيانية مثل Excel أو OpenOffice.
باستخدام برنامج جداول البيانات ، قسّم 100 بالمائة على كل من قيم "٪ T" للمعايير ، ثم خذ سجل النتيجة. سوف يمنحك هذا الحساب الامتصاصية. إذا أدخلت الصيغة ، فسيقوم برنامج جدول البيانات بالحساب نيابةً عنك.
مثال: إذا كانت٪ T هي 50.6 ، فإن الصيغة التي تدخلها في برنامج جداول البيانات ستكون على النحو التالي:
تسجيل (100 / 50.6)
سيقوم برنامج جداول البيانات بالحسابات.
افعل الشيء نفسه مع جميع القيم الخمس غير المعروفة / التجريبية.
ارسم قيم الامتصاصية لجميع المعايير الخمسة ، مع التركيز على المحور السيني والامتصاصية على المحور الصادي. باستخدام برنامج جداول البيانات ، قم بملاءمة معادلة خطية لهذا الرسم البياني. ستكون المعادلة بالصيغة y = mx + b. سيكون لمعظم برامج جداول البيانات وظيفة الانحدار الخطي. راجع دليل المستخدم لبرنامج جدول البيانات للحصول على تفاصيل حول كيفية استخدام ميزة الانحدار الخطي.
خذ معادلة السطر الأنسب من برنامج جداول البيانات وقم بحلها من أجل y بطرح b من كلا الجانبين وقسمة كلا الطرفين على m. ستبدو النتيجة كما يلي:
(ص - ب) / م = س
حيث b و m هما القيمتان اللتان وجدهما برنامج جداول البيانات.
تحقق من قيم الامتصاص الخاصة بك للمجهول ، واختر ثلاثة تقع في نفس نطاق المعايير. استخدم قيم الامتصاص الثلاث هذه لحساباتك المتبقية. إذا كانت الخمسة جميعها تقع في نفس النطاق مثل المعايير ، فيمكنك استخدام الخمسة جميعها بدلاً من ذلك ، لكن عليك استخدام ثلاثة على الأقل.
عوض عن كل من قيم الامتصاص الثلاث في المعادلة بدلاً من y. تذكر أن معادلتك كانت بالشكل التالي:
(ص - ب) / م = س
لذا ، سترغب في التعويض بقيمة الامتصاصية لكل مجهول في المعادلة بدلاً من y ، ثم حساب x. يمكنك استخدام برنامج جداول البيانات لإجراء هذا الحساب نيابة عنك وجعله أسرع. لقد قمت الآن بحساب تركيز المادة الكيميائية محل الاهتمام في ثلاثة من مجاهيلك المخففة. تم تخفيف المحلول الأصلي لتحضير هذه العناصر المجهولة ، ومع ذلك ، فأنت الآن بحاجة إلى العمل بشكل عكسي وحساب تركيز المحلول الأصلي بناءً على عامل التخفيف.
تم تخفيف كل عينة غير معروفة قمت بإدخالها في مقياس الطيف الضوئي بكمية مختلفة. وبالتالي ، يجب عليك الآن تقسيم التركيز الذي قمت بحسابه بناءً على الامتصاصية لكل قراءة غير معروفة على ما يلي:
غير معروف 1: قسّم على 0.1 غير معروف 2: قسّم على 0.2 غير معروف 3: قسّم على 0.3 غير معروف 4: قسّم على 0.4 غير معروف 5: قسّم على 0.5
تذكر ، مع ذلك ، أن هذه الأرقام تستند إلى افتراض أنك تستخدم التخفيفات الموضحة أعلاه. تذكر تغيير هذه القيم إذا قمت بتخفيف العينات بكمية مختلفة.
اجمع نتائجك معًا وقسمها على عدد النتائج. هذا سوف يعطيك متوسط. أبلغ عن هذا الرقم باعتباره نتيجة لتركيز الحل الأصلي.
الأشياء ستحتاج
- قلم
- ورق
- آلة حاسبة
- القفازات
- نظارات واقية
- معطف بأكمام طويلة
- مقياس الطيف الضوئي
- كوفيتات زجاجية
- بارافيلم
- كيموايبس
- الماء منزوع الأيونات
- محلول تريد اختباره (تركيز غير معروف)
- 1 محلول معياري من المولي للمادة الكيميائية الموجودة في محلول الاختبار الخاص بك
- ماصة و لمبة متدرجة
- أنابيب الاختبار ورف أنبوب الاختبار
- دورق
نصائح
قد يبدو هذا الإجراء معقدًا ، لكنه في الواقع بسيط إلى حد ما بمجرد أن تبدأ. حاول مشاهدة مقطعي الفيديو ضمن قسم الموارد للتعرف على الإجراء.