Περιεχόμενο
Η φασματοφωτομετρία είναι ένα ανεκτίμητο εργαλείο στη χημεία και τη βιολογία. Η βασική ιδέα είναι απλή: διαφορετικές ουσίες απορροφούν καλύτερα την ακτινοβολία φωτός / ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε μερικά μήκη κύματος σε σχέση με άλλες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ορισμένα υλικά είναι διαφανή ενώ άλλα είναι χρωματισμένα, για παράδειγμα. Όταν φωτίζετε ένα δεδομένο μήκος κύματος μέσω μιας λύσης, όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωσή του, τόσο περισσότερο φως θα απορροφήσει. Για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση, πρέπει να συγκρίνετε την ανάγνωση με τις αναγνώσεις για πρότυπα γνωστής συγκέντρωσης. Η παρακάτω διαδικασία είναι μια αρκετά γενική διαδικασία γραμμένη με ένα εργαστήριο διδασκαλίας χημείας, αλλά μπορεί να τροποποιηθεί και για άλλες ρυθμίσεις.
Όπως πάντα όταν εργάζεστε σε ένα εργαστήριο, τοποθετήστε τα γυαλιά, τα γάντια και το παλτό με μακριά μανίκια για να εξασφαλίσετε τη δική σας ασφάλεια.
Πιέστε το λαστιχένιο λάμπα για να το αδειάσετε, στη συνέχεια το τοποθετήστε στην κορυφή της βαθμονομημένης πιπέτας και αφήστε το βολβό να χαλαρώσει, ώστε να πιπιλίζει το νερό στη πιπέτα. Στη συνέχεια, αφαιρέστε τη λάμπα και καλύψτε το επάνω μέρος της πιπέτας με το δάχτυλό σας. αυτό θα σφραγίσει τη πιπέτα έτσι ώστε η εσωτερική λύση να μην εκρέει μέχρι να αφαιρεθεί το δάχτυλό σας. Ανασηκώστε ελαφρά την άκρη του δακτύλου σας, για να αφήσετε λίγο διάλυμα από τη φιάλη, μέχρι να φτάσετε στην επιθυμητή ένταση. Πρακτοποιήστε με λίγο νερό και ένα ποτήρι για να πάρετε 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 μια πιπέτα σε περίπτωση που δεν έχετε δουλέψει ποτέ με κάποιον πριν.
Ονομάστε 5 δοκιμαστικούς σωλήνες ως πρότυπα 1-5. Μπορείτε να τις χαρακτηρίσετε με ταινία κάλυψης και με ένα στυλό ή με ένα δείκτη ξηρής διαγραφής.
Επιλέξτε πέντε συγκεντρώσεις για τα πρότυπά σας. Θέλετε να διαχωρίζονται οι τυποποιημένες συγκεντρώσεις μεταξύ τους κατά περίπου το ίδιο διάστημα - π.χ., 0,1 γραμμομοριακό, 0,2 γραμμομοριακό, 0,3 γραμμομοριακό, κ.λπ. - και περίπου στο ίδιο εύρος με αυτό που περιμένετε το άγνωστο σας. 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 γραμμομοριακό Πρότυπο 2: 0,2 γραμμομοριακό Πρότυπο 3: 0,3 γραμμομοριακό Πρότυπο 4: 0,4 γραμμομοριακό Πρότυπο 5: 0,5 γραμμομοριακό
Στη συνέχεια, πάρτε το 1 γραμμομοριακό πρότυπο διάλυμα και προσθέστε τις ακόλουθες ποσότητες στους δοκιμαστικούς σωλήνες 1-5. Θυμηθείτε ότι αυτά τα ποσά υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τις συγκεντρώσεις που αναφέρονται παραπάνω, επομένως ίσως χρειαστεί να τις τροποποιήσετε όπως είναι απαραίτητο 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 τη βαθμονομημένη πιπέτα και στη συνέχεια 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 φέρετε την ποσότητα του διαλύματος σε κάθε σωλήνα μέχρι 8 χιλιοστόλιτρα.
Κλείστε κάθε σωλήνα προτύπου με παραφιλ και αναστρέψτε το για να αναμίξετε.
Σημειώστε άλλους πέντε δοκιμαστικούς σωλήνες ως "Άγνωστο 1-5". Προσθέστε τις ίδιες ποσότητες του άγνωστου ή δοκιμαστικού διαλύματός σας σε κάθε ένα όπως χρησιμοποιείτε με τη 1 μοριακή λύση για τα πρότυπα. Με άλλα λόγια, το άγνωστο 1 θα περιέχει 0.8 χιλιοστόλιτρα διαλύματος ελέγχου και 7.2 χιλιοστόλιτρα νερού, το άγνωστο 2 θα περιέχει 1.6 χιλιοστόλιτρα διαλύματος δοκιμής και 6.4 χιλιοστόλιτρα νερού και ούτω καθεξής.
Κλείστε το καθένα από τα άγνωστα με parafilm και αναστρέψτε προσεκτικά για να τα αναμίξετε.
Ενεργοποιήστε το φασματοφωτόμετρο και αφήστε το να ζεσταθεί. Το χρονικό διάστημα που απαιτείται θα εξαρτηθεί από το μοντέλο και τον κατασκευαστή.
Ρυθμίστε το μήκος κύματος στο φασματοφωτόμετρο. Το μήκος κύματος θα εξαρτηθεί από τον τύπο χημικής ουσίας στο πείραμά σας. Προς το παρόν, υποθέστε 500 nm, αν και θυμηθείτε ότι θα πρέπει να το αλλάξετε αυτό για διαφορετικά πειράματα.
Βαθμολογήστε το φασματοφωτόμετρο. Η διαδικασία βαθμονόμησης θα διαφέρει ανάλογα με τη συσκευή που χρησιμοποιείτε. Για το Spectronic 20, ένα κοινό μοντέλο στα εργαστήρια διδασκαλίας, θα ρυθμίσετε πρώτα το μηχάνημα έτσι ώστε να διαβάζει το "0% T" όταν δεν έχει τοποθετηθεί καμία κυψελίδα και κατόπιν να το ρυθμίσετε ώστε να διαβάζει "100% T" όταν μια κενή κυψελίδα που περιέχει απιονισμένο Μόνο νερό είναι φορτωμένο. Αυτές οι διαδικασίες μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με το είδος της μηχανής που χρησιμοποιείτε, γι 'αυτό συμβουλευτείτε τις οδηγίες του κατασκευαστή για λεπτομέρειες.
Αφού βαθμονομήσετε το μηχάνημα, πάρτε τον πρότυπο 1 δοκιμαστικό σωλήνα και ρίξτε τα περιεχόμενα σε μια καθαρή κυψελίδα μέχρι να φτάσει στη γραμμή πλήρωσης. Σκουπίστε την κυψελίδα με ένα kimwipe για να αφαιρέσετε οποιαδήποτε δάχτυλα ή άλλη βρωμιά. Εισάγετε την κυψελίδα στο φασματοφωτόμετρο και καταγράψτε την ένδειξη "% T".
Επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία και για τα 10 δείγματα. Βεβαιωθείτε ότι έχετε καθαρίσει την κυψελίδα μεταξύ των δειγμάτων για να βεβαιωθείτε ότι τα αποτελέσματα είναι όσο το δυνατόν ακριβέστερα.
Πάρτε τα αποτελέσματα για τα πρότυπά σας και τα εισάγετε σε ένα πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων / γραφικών όπως το Excel ή το OpenOffice.
Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων, διαιρέστε το 100 τοις εκατό σε κάθε τιμή "% T" για τα πρότυπα και, στη συνέχεια, πάρτε το αρχείο καταγραφής του αποτελέσματος. Αυτός ο υπολογισμός θα σας δώσει την απορρόφηση. Εάν εισάγετε τον τύπο, το πρόγραμμα υπολογιστικού φύλλου σας θα κάνει τον υπολογισμό για εσάς.
Παράδειγμα: Εάν το% T είναι 50,6, ο τύπος που εισάγετε στο πρόγραμμα υπολογιστικού φύλλου θα είναι ο ακόλουθος:
log (100 / 50,6)
Το πρόγραμμα υπολογιστικού φύλλου θα κάνει την αριθμητική.
Κάνετε το ίδιο και για τις πέντε άγνωστες / πειραματικές τιμές.
Γράψτε τις τιμές απορρόφησης και για τα πέντε πρότυπα, με συγκέντρωση στον άξονα x και απορρόφηση στον άξονα y. Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων, τοποθετήστε μια γραμμική εξίσωση σε αυτό το γράφημα. Η εξίσωση θα έχει τη μορφή y = mx + b. Τα περισσότερα προγράμματα υπολογιστικών φύλλων θα έχουν λειτουργία γραμμικής παλινδρόμησης. Συμβουλευτείτε το εγχειρίδιο χρήσης του προγράμματος υπολογιστικών φύλλων για λεπτομέρειες σχετικά με τη χρήση της γραμμικής παλινδρόμησης.
Πάρτε την εξίσωση για την καλύτερη γραμμή από το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων και λύστε το για το y αφαιρώντας το b από τις δύο πλευρές και διαιρώντας και τις δύο πλευρές με m. Το αποτέλεσμα θα έχει ως εξής:
(γ-β) / πι = χ
όπου b και m είναι τιμές που βρέθηκαν από το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων.
Ελέγξτε τις τιμές απορρόφησης για τα άγνωστα και επιλέξτε τρία που πέφτουν στο ίδιο εύρος με τα πρότυπα. Χρησιμοποιήστε αυτές τις τρεις τιμές απορρόφησης για τους υπόλοιπους υπολογισμούς σας. Εάν και οι πέντε πέσουν στο ίδιο εύρος με τα πρότυπα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τα πέντε αντί, αλλά πρέπει να χρησιμοποιήσετε τουλάχιστον τρία.
Συνδέστε καθεμία από τις τρεις τιμές απορρόφησης στην εξίσωση σας αντί για y. Θυμηθείτε ότι η εξίσωση σας ήταν στην ακόλουθη μορφή:
(γ-β) / πι = χ
Έτσι, θα θελήσετε να συνδέσετε την τιμή απορρόφησης για κάθε άγνωστο στην εξίσωση στη θέση του y, κατόπιν υπολογίστε το x. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων για να κάνετε αυτό τον υπολογισμό για εσάς και να το κάνετε πιο γρήγορα. Έχετε υπολογίσει τώρα τη συγκέντρωση του ενδιαφέροντος χημικού σε τρεις από τις αραιωμένες άγνωστες. Το αρχικό διάλυμα αραιώθηκε για να προετοιμαστούν αυτά τα άγνωστα, ωστόσο, έτσι τώρα πρέπει να εργαστείτε προς τα πίσω και να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος με βάση τον παράγοντα αραίωσης.
Κάθε άγνωστο δείγμα που εισήγατε στο φασματοφωτόμετρο αραιώθηκε με διαφορετική ποσότητα. Συνεπώς, θα πρέπει τώρα να διαιρέσετε τη συγκέντρωση που υπολογίσατε με βάση την απορρόφηση για κάθε άγνωστη ανάγνωση από τα παρακάτω:
Άγνωστο 1: Διαίρεση κατά 0,1 Άγνωστο 2: Διαίρεση κατά 0,2 Άγνωστο 3: Διαίρεση κατά 0,3 Άγνωστο 4: Διαίρεση κατά 0,4 Άγνωστο 5: Διαίρεση κατά 0,5
Θυμηθείτε, ωστόσο, ότι τα στοιχεία αυτά βασίζονται στην παραδοχή ότι χρησιμοποιείτε τις αραιώσεις που περιγράφονται παραπάνω. Θυμηθείτε να αλλάξετε αυτές τις τιμές εάν αραιώσατε τα δείγματα σας με διαφορετικό ποσό.
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 του αρχικού διαλύματος.