Спектрофотометрія - безцінний інструмент у хімії та біології. Основна ідея проста: різні речовини поглинають світло / електромагнітне випромінювання краще на одних довжинах хвиль, ніж на інших. Ось чому деякі матеріали прозорі, а інші кольорові, наприклад. Коли ви просвічуєте через розчин світло заданої довжини хвилі, чим вища його концентрація, тим більше світла воно поглине. Щоб розрахувати концентрацію, потрібно порівняти показники з показниками для стандартів відомої концентрації. Наведена нижче процедура є досить загальною процедурою, написаною з урахуванням лабораторії викладання хімії, але її можна змінити і для інших параметрів.
Як завжди, працюючи в лабораторії, надіньте захисні окуляри, рукавички та пальто з довгими рукавами, щоб забезпечити власну безпеку.
Видавіть гумову грушу, щоб очистити її від повітря, а потім покладіть її на градуйовану піпетку і дайте лампочці розслабитися, щоб вона всмоктувала воду в піпетку. Далі вийміть колбу і закрийте пальцем верх піпетки; це запечатає піпетку, щоб розчин всередині не витікав, поки не видалите палець. Злегка підніміть край пальця, щоб трохи розчину витекло з піпетки, поки не досягнете бажаного обсягу. Потренуйтеся з водою та склянкою, щоб відчути, як працює градуйована піпетка. Посилання в розділі «Ресурси» містить фільм-ролик, який покаже вам, як користуватися піпеткою, якщо ви ніколи раніше не працювали з нею.
Позначте 5 пробірки як стандарти 1-5. Ви можете позначити їх на клейкій стрічці та ручці або за допомогою маркера сухого стирання.
Виберіть п’ять концентрацій для своїх стандартів. Ви хочете, щоб стандартні концентрації були відокремлені один від одного приблизно однаковим інтервалом - наприклад, 0,1 молярна, 0,2 молярна, 0,3 молярна і т.д. - і приблизно в тому ж діапазоні, що і те, що ви очікуєте, буде вашим невідомим. На даний момент використовуйте наступні п’ять концентрацій, але пам’ятайте, що вам доведеться змінити їх під час проведення власного експерименту:
Стандарт 1: 0,1 моляра Стандарт 2: 0,2 моляра Стандарт 3: 0,3 моляра Стандарт 4: 0,4 моляра Стандарт 5: 0,5 моляра
Далі візьміть 1 молярний стандартний розчин і додайте наступні кількості в пробірки 1-5. Пам’ятайте, ці кількості обчислюються з використанням концентрацій, перерахованих вище, тому, можливо, вам доведеться змінити їх за потреби під час проведення власного експерименту.
Стандарт 1: 0,8 мілілітра Стандарт 2: 1,6 мілілітра Стандарт 3: 2,4 мілілітра Стандарт 4: 3,2 мілілітра Стандарт 5: 4 мілілітра
Промийте градуйовану піпетку, а потім перелийте такі кількості деіонізованої води:
Стандарт 1: 7,2 мілілітра Стандарт 2: 6,4 мілілітра Стандарт 3: 5,6 мілілітра Стандарт 4: 4,8 мілілітра Стандарт 5: 4,0 мілілітра
В основному, ідея полягає в тому, щоб довести кількість розчину в кожній пробірці до 8 мілілітрів.
Закрийте кожну зі стандартних пробірок парафільмом і переверніть їх, щоб змішати.
Позначте ще п'ять пробірок як "Невідомо 1-5". Додайте до кожного такого ж обсягу вашого невідомого або тестового розчину, як ви використовували з 1 молярним розчином для стандартів. Іншими словами, невідомий 1 міститиме 0,8 мілілітра досліджуваного розчину та 7,2 мілілітра води, невідома 2 міститиме 1,6 мілілітра досліджуваного розчину та 6,4 мілілітра води тощо вперед.
Покрийте кожну з невідомих парафільмом і обережно переверніть, щоб перемішати.
Увімкніть спектрофотометр і дайте йому прогрітися. Тривалість необхідного часу буде залежати від моделі та виробника.
Встановіть довжину хвилі на спектрофотометрі. Довжина хвилі буде залежати від типу хімічної речовини у вашому експерименті. На даний момент припустимо 500 нм, хоча пам’ятайте, що вам потрібно буде змінити це для різних експериментів.
Калібруйте спектрофотометр. Процедура калібрування буде залежати від пристрою, яким ви користуєтесь. Для Spectronic 20, поширеної моделі в навчальних лабораторіях, ви спочатку відрегулюєте машину так, щоб вона читала "0 відсотків Т" коли жодна кювета не завантажена, відрегулюйте її так, щоб вона читала "100% Т", коли пуста кювета, що містить лише деіонізовану воду, завантажений. Ці процедури можуть відрізнятися залежно від типу машини, якою ви користуєтесь, тому зверніться до інструкцій виробника для отримання детальної інформації.
Після калібрування машини візьміть стандартну 1 пробірку і вилийте вміст у чисту кювету, поки вони не досягнуть лінії заповнення. Протріть кювету кімвіпе, щоб видалити відбитки пальців або інший бруд. Вставте кювету в спектрофотометр і запишіть показник "% T".
Повторіть цю процедуру для всіх 10 зразків. ОБЕРЕЖНО почистіть кювету між зразками, щоб ваші результати були максимально точними.
Візьміть результати для своїх стандартів і введіть їх у програму для роботи з електронними таблицями / графіками, як-от Excel або OpenOffice.
Використовуючи програму електронних таблиць, розділіть 100 відсотків на кожне зі значень "% T" для стандартів, а потім візьміть журнал результатів. Цей розрахунок дасть вам поглинання. Якщо ви введете формулу, ваша електронна таблиця зробить розрахунок за вас.
Приклад: Якщо% T дорівнює 50,6, формула, яку ви вводите в програму електронних таблиць, буде такою:
журнал (100 / 50,6)
Програма електронних таблиць буде робити арифметику.
Зробіть те ж саме для всіх п’яти невідомих / експериментальних значень.
Побудуйте графік значень поглинання для всіх п’яти стандартів з концентрацією на осі x та поглинанням на осі y. Використовуючи програму електронних таблиць, підготуйте до цього графіка лінійне рівняння. Рівняння матиме вигляд y = mx + b. Більшість електронних таблиць матимуть функцію лінійної регресії. Докладніше про те, як користуватися функцією лінійної регресії, див. У посібнику користувача програми електронних таблиць.
Візьміть рівняння для найбільш підходящого рядка з вашої програми електронних таблиць і розв’яжіть його для y, віднявши b з обох сторін і розділивши обидві сторони на m. Результат буде виглядати наступним чином:
(y - b) / m = x
де b і m - значення, знайдені вашою програмою електронних таблиць.
Перевірте свої значення поглинання для невідомих і виберіть три, які потрапляють приблизно в той же діапазон, що і стандарти. Використовуйте ці три значення поглинання для решти обчислень. Якщо всі п’ять потрапляють в той самий діапазон, що і стандарти, замість них можна використовувати всі п’ять, але потрібно використовувати принаймні три.
Підключіть кожне з трьох значень поглинання до свого рівняння замість y. Пам'ятайте, що ваше рівняння було у такому вигляді:
(y - b) / m = x
Отже, ви захочете підключити значення поглинання для кожного невідомого до рівняння замість y, потім обчисліть x. Ви можете скористатися програмою електронних таблиць, щоб зробити цей розрахунок за вас і зробити його швидшим. Тепер ви розрахували концентрацію хімічної речовини, що представляє інтерес, у трьох ваших розведених невідомих. Оригінальний розчин був розведений для одержання цих невідомих, однак, тепер вам потрібно працювати назад і розрахувати концентрацію вихідного розчину, виходячи з коефіцієнта розведення.
Кожен невідомий зразок, який ви вставили в спектрофотометр, розбавляли іншою кількістю. Отже, тепер слід розділити розраховану концентрацію, виходячи з поглинання для кожного невідомого показання, на наступне:
Невідомо 1: Ділити на 0,1 Невідомо 2: Ділити на 0,2 Невідомо 3: Ділити на 0,3 Невідомо 4: Ділити на 0,4 Невідомо 5: Ділити на 0,5
Однак пам’ятайте, що ці показники базуються на припущенні, що ви використовуєте розведення, описані вище. Не забудьте змінити ці значення, якщо ви розбавили зразки іншою кількістю.
Складіть результати разом і поділіть їх на кількість результатів. Це дасть вам середній показник. Повідомте це число як свою знахідку щодо концентрації вихідного розчину.
Речі, які вам знадобляться
- Олівець
- Папір
- Калькулятор
- Рукавички
- Окуляри
- Пальто з довгими рукавами
- Спектрофотометр
- Скляні кювети
- Парафільм
- Кімвіпес
- Деіонізована вода
- Розчин, який ви хочете перевірити (невідомої концентрації)
- 1 молярний стандартний розчин хімічної речовини, присутній у вашому розчині для тестування
- Градуйована піпетка та колба
- Пробірки та стійка для пробірок
- Мензурка
Поради
Ця процедура може здатися складною, але насправді вона досить проста, коли ви розпочали. Спробуйте переглянути два відео в розділі Ресурси, щоб ознайомитись із процедурою.
