Спектрофотометрия - бесценный инструмент в химии и биологии. Основная идея проста: разные вещества поглощают свет / электромагнитное излучение лучше на одних длинах волн, чем на других. Вот почему одни материалы, например, прозрачные, а другие цветные. Когда вы пропускаете свет определенной длины волны через раствор, чем выше его концентрация, тем больше света он поглощает. Чтобы рассчитать концентрацию, вам необходимо сравнить свои показания с показаниями стандартов известной концентрации. Приведенная ниже процедура является довольно общей процедурой, написанной для лаборатории по обучению химии, но ее также можно изменить для других настроек.
Как всегда, работая в лаборатории, надевайте очки, перчатки и пальто с длинными рукавами, чтобы обеспечить собственную безопасность.
Сожмите резиновую грушу, чтобы освободить ее от воздуха, затем поместите ее на градуированную пипетку и позвольте груше расслабиться, чтобы она всасывала воду в пипетку. Затем выньте грушу и закройте верхнюю часть пипетки пальцем; это закроет пипетку, и раствор не вытечет, пока вы не уберете палец. Слегка приподнимите кончик пальца, чтобы из пипетки вытекло немного раствора, пока не достигнете желаемого объема. Попрактикуйтесь с водой и стаканом, чтобы понять, как работает градуированная пипетка. По ссылке в разделе «Ресурсы» есть отрывок из фильма, который покажет вам, как пользоваться пипеткой, если вы никогда раньше с ней не работали.
Пометьте 5 пробирок как стандарты 1–5. Вы можете пометить их, используя малярный скотч и ручку или маркер для сухого стирания.
Выберите пять концентраций для ваших стандартов. Вы хотите, чтобы стандартные концентрации были отделены друг от друга примерно одним и тем же интервалом - например, 0,1 моль, 0,2 моль, 0,3 моль и т. Д. - и примерно в том же диапазоне, что и ожидаемое ваше неизвестное. В настоящее время используйте следующие пять концентраций, но помните, что вам нужно будет изменить их при проведении собственного эксперимента:
Стандарт 1: 0,1 моль Стандарт 2: 0,2 моль Стандарт 3: 0,3 моль Стандарт 4: 0,4 моль Стандарт 5: 0,5 моль
Затем возьмите 1-молярный стандартный раствор и добавьте следующие количества в пробирки 1–5. Помните, что эти количества рассчитываются с использованием концентраций, перечисленных выше, поэтому вам может потребоваться изменить их по мере необходимости при проведении собственного эксперимента.
Стандарт 1: 0,8 миллилитра Стандарт 2: 1,6 миллилитра Стандарт 3: 2,4 миллилитра Стандарт 4: 3,2 миллилитра Стандарт 5: 4 миллилитра
Промойте градуированную пипетку, затем перелейте следующее количество деионизированной воды:
Стандарт 1: 7,2 миллилитра Стандарт 2: 6,4 миллилитра Стандарт 3: 5,6 миллилитра Стандарт 4: 4,8 миллилитра Стандарт 5: 4,0 миллилитра
По сути, идея состоит в том, чтобы довести количество раствора в каждой пробирке до 8 миллилитров.
Закройте каждую из пробирок со стандартами парафильмом и переверните их, чтобы перемешать.
Отметьте еще пять пробирок как «Неизвестно 1–5». Добавьте к каждому из них такое же количество неизвестного или исследуемого раствора, которое вы использовали с 1-молярным раствором для стандартов. Другими словами, неизвестный 1 будет содержать 0,8 миллилитра тестового раствора и 7,2 миллилитра раствора. вода, неизвестный 2 будет содержать 1,6 миллилитра тестового раствора и 6,4 миллилитра воды, и поэтому вперед.
Закройте каждый из неизвестных компонентов парафильмом и осторожно переверните, чтобы перемешать.
Включите спектрофотометр и дайте ему нагреться. Необходимое время будет зависеть от модели и производителя.
Установите длину волны на спектрофотометре. Длина волны будет зависеть от типа химического вещества в вашем эксперименте. Пока предположим, что 500 нм, хотя помните, что вам нужно будет изменить это для разных экспериментов.
Откалибруйте свой спектрофотометр. Процедура калибровки зависит от используемого устройства. Для Spectronic 20, распространенной модели в учебных лабораториях, вы сначала отрегулируете машину так, чтобы она показывала «0 процентов T». когда кювета не загружена, отрегулируйте ее так, чтобы она показывала "100% T", когда пустая кювета, содержащая только деионизированную воду, загружен. Эти процедуры могут отличаться в зависимости от типа используемого вами устройства, поэтому подробные сведения см. В инструкциях производителя.
После калибровки устройства возьмите стандартную пробирку 1 и перелейте ее содержимое в чистую кювету, пока оно не достигнет линии наполнения. Протрите кювету кимвипом, чтобы удалить отпечатки пальцев или другую грязь. Вставьте кювету в спектрофотометр и запишите показание «% T».
Повторите эту процедуру для всех 10 образцов. ОБЯЗАТЕЛЬНО очищайте кювету между образцами, чтобы убедиться, что ваши результаты являются максимально точными.
Возьмите результаты для своих стандартов и введите их в программу для работы с электронными таблицами / графиками, такую как Excel или OpenOffice.
Используя программу для работы с электронными таблицами, разделите 100 процентов на каждое из значений «% T» для стандартов, затем запишите результат. Этот расчет даст вам оптическую плотность. Если вы введете формулу, ваша программа для работы с электронными таблицами выполнит расчет за вас.
Пример: если% T равен 50,6, формула, которую вы вводите в программу электронных таблиц, будет следующей:
журнал (100 / 50,6)
Программа для работы с электронными таблицами выполнит арифметические операции.
Сделайте то же самое для всех пяти неизвестных / экспериментальных значений.
Постройте график значений абсорбции для всех пяти стандартов с концентрацией по оси абсцисс и абсорбцией по оси ординат. Используя программу для работы с электронными таблицами, подгоните к этому графику линейное уравнение. Уравнение будет иметь вид y = mx + b. Большинство программ для работы с электронными таблицами имеют функцию линейной регрессии. Обратитесь к руководству пользователя вашей программы для работы с электронными таблицами, чтобы узнать, как использовать функцию линейной регрессии.
Возьмите уравнение для наиболее подходящей линии из вашей программы для работы с электронными таблицами и решите его для y, вычтя b с обеих сторон и разделив обе стороны на m. Результат будет выглядеть следующим образом:
(у - Ь) / м = х
где b и m - значения, найденные вашей программой для работы с электронными таблицами.
Проверьте свои значения абсорбции на предмет неизвестных и выберите три, которые находятся примерно в том же диапазоне, что и стандарты. Используйте эти три значения оптической плотности для оставшихся расчетов. Если все пять находятся в том же диапазоне, что и стандарты, вы можете использовать все пять вместо них, но вам нужно использовать как минимум три.
Подставьте каждое из трех значений оптической плотности в уравнение вместо y. Помните, что ваше уравнение было в следующей форме:
(у - Ь) / м = х
Итак, вам нужно подставить значение оптической плотности для каждого неизвестного в уравнение вместо y, а затем вычислить x. Вы можете использовать программу для работы с электронными таблицами, чтобы сделать этот расчет за вас и ускорить его. Вы рассчитали концентрацию интересующего химического вещества в трех разведенных неизвестных веществах. Однако исходный раствор был разбавлен, чтобы приготовить эти неизвестные, поэтому теперь вам нужно работать в обратном направлении и рассчитывать концентрацию исходного раствора на основе коэффициента разбавления.
Каждый неизвестный образец, который вы вставили в спектрофотометр, был разбавлен разным количеством. Следовательно, теперь вам следует разделить концентрацию, которую вы рассчитали на основе оптической плотности для каждого неизвестного значения, на следующее:
Неизвестно 1: Разделить на 0,1 Неизвестно 2: Разделить на 0,2 Неизвестно 3: Разделить на 0,3 Неизвестно 4: Разделить на 0,4 Неизвестно 5: Разделить на 0,5
Однако помните, что эти цифры основаны на предположении, что вы используете разведения, указанные выше. Не забудьте изменить эти значения, если вы разбавили образцы на другое количество.
Сложите результаты и разделите их на количество результатов. Это даст вам среднее значение. Сообщите это число как свой результат для концентрации исходного раствора.
Вещи, которые вам понадобятся
- Карандаш
- Бумага
- Калькулятор
- Перчатки
- очки для плавания
- Пальто с длинными рукавами
- Спектрофотометр
- Стеклянные кюветы
- Парафильм
- Kimwipes
- Деионизированная вода
- Раствор, который вы хотите протестировать (неизвестной концентрации)
- 1 молярный стандартный раствор химического вещества, присутствующего в вашем исследуемом растворе
- Градуированная пипетка и груша
- Пробирки и штатив для пробирок
- Мензурка
Советы
Эта процедура может показаться сложной, но на самом деле она довольно проста, как только вы начнете. Попробуйте посмотреть два видео в разделе «Ресурсы», чтобы ознакомиться с процедурой.