Η φασματοφωτομετρία είναι ένα πολύτιμο εργαλείο στη χημεία και τη βιολογία. Η βασική ιδέα είναι απλή: διαφορετικές ουσίες απορροφούν φως / ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία καλύτερα σε ορισμένα μήκη κύματος από ό, τι σε άλλες. Γι 'αυτό ορισμένα υλικά είναι διαφανή ενώ άλλα είναι χρωματισμένα, για παράδειγμα. Όταν λάμπει φως ενός δεδομένου μήκους κύματος μέσω ενός διαλύματος, όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωσή του, τόσο περισσότερο φως θα απορροφά. Για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση, πρέπει να συγκρίνετε την ανάγνωση με τις ενδείξεις για τα πρότυπα γνωστής συγκέντρωσης. Η παρακάτω διαδικασία είναι μια αρκετά γενική διαδικασία γραμμένη έχοντας κατά νου ένα εργαστήριο διδασκαλίας χημείας, αλλά μπορεί να τροποποιηθεί και για άλλες ρυθμίσεις.
Όπως πάντα όταν εργάζεστε σε ένα εργαστήριο, φορέστε γυαλιά, γάντια και μακρυμάνικο παλτό για να διασφαλίσετε τη δική σας ασφάλεια.
Πιέστε τον λαστιχένιο λαμπτήρα για να τον αδειάσετε από τον αέρα και, στη συνέχεια, τοποθετήστε τον επάνω στην βαθμονομημένη πιπέτα και αφήστε τον λαμπτήρα να χαλαρώσει, ώστε να απορροφά νερό μέχρι το σιφώνιο. Στη συνέχεια, αφαιρέστε τη λάμπα και καλύψτε το πάνω μέρος της πιπέτας με το δάχτυλό σας. Αυτό θα σφραγίσει το σιφώνιο έτσι ώστε το διάλυμα μέσα να μην ρέει μέχρι να αφαιρεθεί το δάχτυλό σας. Σηκώστε ελαφρώς την άκρη του δακτύλου σας για να αφήσετε λίγο διάλυμα να ρέει έξω από το σιφώνιο, μέχρι να φτάσετε στην επιθυμητή ένταση. Εξασκηθείτε με λίγο νερό και ποτήρι για να αποκτήσετε μια αίσθηση για το πώς λειτουργεί η βαθμονομημένη πιπέτα. Ο σύνδεσμος στην ενότητα Πόροι διαθέτει ένα κλιπ ταινίας για να σας δείξει πώς να χρησιμοποιήσετε ένα σιφώνιο σε περίπτωση που δεν έχετε συνεργαστεί ποτέ με αυτό.
Επισήμανση 5 δοκιμαστικών σωλήνων ως πρότυπα 1-5. Μπορείτε να τις επισημάνετε χρησιμοποιώντας κολλητική ταινία και στυλό ή χρησιμοποιώντας δείκτη στεγνής διαγραφής.
Επιλέξτε πέντε συγκεντρώσεις για τα πρότυπά σας. Θέλετε οι τυπικές συγκεντρώσεις να διαχωρίζονται μεταξύ τους κατά περίπου το ίδιο διάστημα - π.χ. 0,1 molar, 0,2 molar, 0,3 molar κ.λπ. - και περίπου στο ίδιο εύρος με αυτό που περιμένετε θα είναι το άγνωστο. Προς το παρόν, χρησιμοποιήστε τις ακόλουθες πέντε συγκεντρώσεις, αλλά να θυμάστε ότι θα πρέπει να τις τροποποιήσετε κατά την εκτέλεση του δικού σας πειράματος:
Πρότυπο 1: 0,1 molar Πρότυπο 2: 0,2 molar Standard 3: 0,3 molar Standard 4: 0,4 molar Standard 5: 0,5 molar
Στη συνέχεια, πάρτε το τυποποιημένο διάλυμα 1 γραμμομορίου και προσθέστε τις ακόλουθες ποσότητες στους δοκιμαστικούς σωλήνες 1-5. Θυμηθείτε, αυτά τα ποσά υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τις συγκεντρώσεις που αναφέρονται παραπάνω, οπότε ίσως χρειαστεί να τις τροποποιήσετε όπως απαιτείται κατά την εκτέλεση του δικού σας πειράματος.
Πρότυπο 1: 0,8 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 2: 1,6 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 3: 2,4 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 4: 3,2 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 5: 4 χιλιοστόλιτρα
Ξεπλύνετε την βαθμονομημένη πιπέτα και μετά μεταφέρετε τις ακόλουθες ποσότητες απιονισμένου νερού:
Πρότυπο 1: 7,2 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 2: 6,4 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 3: 5,6 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 4: 4,8 χιλιοστόλιτρα Πρότυπο 5: 4,0 χιλιοστόλιτρα
Βασικά, η ιδέα είναι να αυξηθεί η ποσότητα του διαλύματος σε κάθε σωλήνα σε 8 χιλιοστόλιτρα.
Καλύψτε κάθε έναν από τους τυπικούς σωλήνες με parafilm και αναστρέψτε τους για ανάμιξη.
Σημειώστε άλλους πέντε δοκιμαστικούς σωλήνες ως "Άγνωστο 1-5". Προσθέστε τις ίδιες ποσότητες του άγνωστου ή του δοκιμαστικού σας διαλύματος σε κάθε μία με εκείνη που χρησιμοποιήσατε με το 1 μοριακό διάλυμα για τα πρότυπα. Με άλλα λόγια, το άγνωστο 1 θα περιέχει 0,8 χιλιοστόλιτρα δοκιμαστικού διαλύματος και 7,2 χιλιοστόλιτρα νερό, το άγνωστο 2 θα περιέχει 1,6 χιλιοστόλιτρα διαλύματος δοκιμής και 6,4 χιλιοστόλιτρα νερού και ούτω καθεξής Εμπρός.
Καλύψτε κάθε ένα από τα άγνωστα με parafilm και αναστρέψτε προσεκτικά για ανάμειξη.
Ενεργοποιήστε το φασματοφωτόμετρο και αφήστε το να ζεσταθεί. Το χρονικό διάστημα που απαιτείται εξαρτάται από το μοντέλο και τον κατασκευαστή.
Ρυθμίστε το μήκος κύματος στο φασματοφωτόμετρο. Το μήκος κύματος εξαρτάται από τον τύπο της χημικής ουσίας στο πείραμά σας. Προς το παρόν, υποθέστε ότι 500 nm, αν και θυμηθείτε ότι θα πρέπει να το αλλάξετε για διαφορετικά πειράματα.
Βαθμονομήστε το φασματοφωτόμετρο σας. Η διαδικασία βαθμονόμησης ποικίλλει ανάλογα με τη συσκευή που χρησιμοποιείτε. Για το Spectronic 20, ένα κοινό μοντέλο στα εργαστήρια διδασκαλίας, θα προσαρμόσετε πρώτα το μηχάνημα έτσι ώστε να γράφει "0 τοις εκατό T" όταν δεν έχει φορτωθεί κυβέτα, τότε προσαρμόστε την ώστε να γράφει "100% T" όταν μια κενή κυβέτα που περιέχει μόνο απιονισμένο νερό φορτωμένος. Αυτές οι διαδικασίες ενδέχεται να διαφέρουν ανάλογα με το είδος του μηχανήματος που χρησιμοποιείτε, οπότε συμβουλευτείτε τις οδηγίες του κατασκευαστή για λεπτομέρειες.
Αφού βαθμονομηθεί το μηχάνημα, πάρτε τον τυπικό δοκιμαστικό σωλήνα 1 και ρίξτε το περιεχόμενο σε μια καθαρή κυψελίδα μέχρι να φτάσουν στη γραμμή πλήρωσης. Σκουπίστε την κυβέτα με ένα kimwipe για να αφαιρέσετε τυχόν δακτυλικά αποτυπώματα ή άλλες ακαθαρσίες. Εισαγάγετε την κυψελίδα στο φασματοφωτόμετρο και καταγράψτε την ένδειξη "% T".
Επαναλάβετε αυτήν τη διαδικασία και για τα 10 δείγματα. ΠΡΟΣΕΧΕΙ να καθαρίζετε την κυψελίδα μεταξύ των δειγμάτων για να βεβαιωθείτε ότι τα αποτελέσματά σας είναι όσο το δυνατόν ακριβέστερα.
Πάρτε τα αποτελέσματα για τα πρότυπά σας και εισαγάγετέ τα σε ένα πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων / γραφικών όπως το Excel ή το OpenOffice.
Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων, διαιρέστε το 100 τοις εκατό με καθεμία από τις τιμές "% T" για τα πρότυπα και, στη συνέχεια, λάβετε το αρχείο καταγραφής του αποτελέσματος. Αυτός ο υπολογισμός θα σας δώσει την απορροφητικότητα. Εάν εισαγάγετε τον τύπο, το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων σας θα κάνει τον υπολογισμό για εσάς.
Παράδειγμα: Εάν το% T είναι 50,6, ο τύπος που εισάγετε στο πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων θα είναι ο εξής:
ημερολόγιο (100 / 50.6)
Το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων θα κάνει την αριθμητική.
Κάντε το ίδιο και για τις πέντε άγνωστες / πειραματικές τιμές.
Καταγράψτε τις τιμές απορρόφησης και για τα πέντε πρότυπα, με συγκέντρωση στον άξονα x και απορρόφηση στον άξονα y. Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων, προσαρμόστε μια γραμμική εξίσωση σε αυτό το γράφημα. Η εξίσωση θα έχει τη μορφή y = mx + b. Τα περισσότερα προγράμματα υπολογιστικών φύλλων θα έχουν μια λειτουργία γραμμικής παλινδρόμησης. Συμβουλευτείτε το εγχειρίδιο χρήστη για το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων σας για λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο χρήσης της δυνατότητας γραμμικής παλινδρόμησης.
Πάρτε την εξίσωση για την καλύτερη γραμμή από το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων σας και λύστε την για y αφαιρώντας το b και από τις δύο πλευρές και διαιρώντας και τις δύο πλευρές με m. Το αποτέλεσμα θα μοιάζει με το εξής:
(y - b) / m = x
όπου b και m είναι τιμές που βρέθηκαν από το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων σας.
Ελέγξτε τις τιμές απορρόφησής σας για τα άγνωστα και επιλέξτε τρία που βρίσκονται στην ίδια περιοχή με τα πρότυπα. Χρησιμοποιήστε αυτές τις τρεις τιμές απορρόφησης για τους υπόλοιπους υπολογισμούς σας. Εάν και τα πέντε εμπίπτουν στο ίδιο εύρος με τα πρότυπα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τα πέντε αντ 'αυτού, αλλά πρέπει να χρησιμοποιήσετε τουλάχιστον τρία.
Συνδέστε καθεμία από τις τρεις τιμές απορρόφησης στην εξίσωση αντί του y. Να θυμάστε ότι η εξίσωση σας ήταν στην ακόλουθη μορφή:
(y - b) / m = x
Έτσι, θα θελήσετε να συνδέσετε την τιμή απορρόφησης για κάθε άγνωστο στην εξίσωση στη θέση του y και, στη συνέχεια, υπολογίστε το x. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων για να κάνετε αυτόν τον υπολογισμό για εσάς και να το κάνετε πιο γρήγορο. Έχετε πλέον υπολογίσει τη συγκέντρωση της χημικής ουσίας που ενδιαφέρει σε τρία από τα αραιωμένα άγνωστα. Το αρχικό διάλυμα αραιώθηκε για να προετοιμάσει αυτά τα άγνωστα, ωστόσο, οπότε τώρα πρέπει να εργαστείτε προς τα πίσω και να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος με βάση τον παράγοντα αραίωσης.
Κάθε άγνωστο δείγμα που εισαγάγατε στο φασματοφωτόμετρο αραιώθηκε με διαφορετική ποσότητα. Κατά συνέπεια, πρέπει τώρα να διαιρέσετε τη συγκέντρωση που έχετε υπολογίσει με βάση την απορρόφηση για κάθε άγνωστη ένδειξη με τα ακόλουθα:
Άγνωστο 1: Διαίρεση με 0,1 Άγνωστο 2: Διαίρεση με 0,2 Άγνωστο 3: Διαίρεση με 0,3 Άγνωστο 4: Διαίρεση με 0,4 Άγνωστο 5: Διαίρεση με 0,5
Θυμηθείτε, ωστόσο, ότι αυτά τα στοιχεία βασίζονται στην υπόθεση ότι χρησιμοποιείτε τις αραιώσεις που περιγράφονται παραπάνω. Θυμηθείτε να αλλάξετε αυτές τις τιμές εάν αραιώσατε τα δείγματά σας με διαφορετική ποσότητα.
Προσθέστε τα αποτελέσματά σας μαζί και διαιρέστε τα με τον αριθμό των αποτελεσμάτων. Αυτό θα σας δώσει έναν μέσο όρο. Αναφέρετε αυτόν τον αριθμό ως εύρημα για τη συγκέντρωση της αρχικής λύσης.
Πράγματα που θα χρειαστείτε
- Μολύβι
- Χαρτί
- Αριθμομηχανή
- Γάντια
- Μεγάλα ματογυαλιά
- Μακρυμάνικο παλτό
- Φασματοφωτόμετρο
- Γυάλινες κυψελίδες
- Παραφίλμ
- Kimwipes
- Απιονισμένο νερό
- Λύση που θέλετε να δοκιμάσετε (άγνωστης συγκέντρωσης)
- 1 γραμμομοριακό πρότυπο διάλυμα της χημικής ουσίας που υπάρχει στο διάλυμα δοκιμής σας
- Διαβαθμισμένο σιφώνιο & λαμπτήρας
- Δοκιμαστικοί σωλήνες & ράφι δοκιμαστικών σωλήνων
- Ποτηρι ζεσεως
Συμβουλές
Αυτή η διαδικασία μπορεί να ακούγεται περίπλοκη, αλλά στην πραγματικότητα είναι αρκετά απλή μόλις ξεκινήσετε. Δοκιμάστε να παρακολουθήσετε τα δύο βίντεο στην ενότητα Πόροι για να εξοικειωθείτε με τη διαδικασία.