Spektrofotometrija ir eksperimentāla metode, ko izmanto, lai izmērītu izšķīdušās vielas koncentrāciju noteiktā šķīdumā, aprēķinot šīs vielas absorbētās gaismas daudzumu. Šī metode ir ļoti noderīga, jo daži savienojumi arī absorbēs dažādus gaismas viļņu garumus dažādās intensitātēs. Analizējot gaismu, kas iet caur šķīdumu, jūs varat noteikt šķīdumā izšķīdušos savienojumus un to koncentrāciju. Risinājums, ko izmanto, lai analizētu šķīdumus ar šo paņēmienu laboratorijā, ir spektrofotometrs.
Solis
1. daļa no 3: Parauga sagatavošana
Solis 1. Ieslēdziet spektrofotometru
Lielākā daļa spektrofotometru ir jāsasilda, pirms tie var veikt precīzus mērījumus. Tātad, iedarbiniet mašīnu un pēc tam ļaujiet tai sēdēt vismaz 15 minūtes pirms parauga mērīšanas.
Izmantojiet šo laiku parauga sagatavošanai
2. solis. Notīriet kiveti vai mēģeni
Skolas laboratorijās var būt pieejamas vienreizējās lietošanas mēģenes, kuras vispirms nav jātīra. Tomēr, ja izmantojat parastu kiveti vai mēģeni, pirms lietošanas noteikti rūpīgi notīriet aparātu. Noskalojiet visas kivetes ar dejonizētu ūdeni.
- Esiet piesardzīgs, izmantojot kivetes, jo tās ir diezgan dārgas.
- Lietojot kiveti, nepieskarieties tai pusei, kur gaisma iet (parasti tvertnes skaidrajai pusei).
3. solis. Ielejiet pietiekami daudz parauga kivetē
Maksimālais kivetes daļas tilpums ir 1 ml, bet mēģenes maksimālais tilpums - 5 ml. Jūsu mērījumiem jābūt precīziem, kamēr spektrofotometra gaisma joprojām var iziet caur paraugu, nevis tukša trauka daļa.
Ja paraugu ievietošanai izmantojat pipeti, katram paraugam izmantojiet jaunu uzgali. Tādā veidā var izvairīties no savstarpējas inficēšanās
4. solis. Sagatavojiet kontroles šķīdumu
Šie šķīdumi, kas pazīstami arī kā sagataves vai sagataves, satur tikai šķīdinātāju analizējamajā šķīdumā. Piemēram, ja jums ir ūdenī izšķīdināts sāls paraugs, nepieciešamais tukšais šķīdums ir ūdens. Ja ūdens, ko izmantojat, ir sarkans, jāizmanto arī sarkans tukšs šķīdums. Izmantojiet līdzīgu trauku, lai tukšo šķīdumu turētu tādā pašā tilpumā kā paraugs.
5. solis. Noslaukiet kivetes ārpusi
Pirms kivetes ievietošanas spektrofotometrā, jums jāpārliecinās, ka tā ir tīra, lai izvairītos no mērījumu traucējumiem putekļu daļiņu vai piemaisījumu dēļ. Izmantojiet drāniņu bez plūksnām, lai noņemtu visus ūdens pilienus vai putekļus, kas pielipuši pie kivetes ārpuses.
2. daļa no 3: Eksperimentēšana
1. solis. Nosakiet un noregulējiet gaismas viļņa garumu, lai analizētu paraugu
Lai palielinātu mērījumu efektivitāti, izmantojiet vienu gaismas viļņa garumu (monohromatisku staru). Izvēlieties gaismas krāsu, ko var absorbēt ķīmiskais saturs, kas, domājams, ir izšķīdis testa paraugā. Iestatiet viļņa garumu atbilstoši izmantotā spektrofotometra specifikācijām.
- Skolas laboratorijās šie viļņu garumi parasti tiks norādīti eksperimentālajos norādījumos.
- Tā kā paraugs atspoguļos visu redzamo gaismu, eksperimentālās gaismas krāsas viļņa garums parasti vienmēr atšķiras no parauga krāsas.
- Objektam parādās noteikta krāsa, jo tas atspoguļo noteiktu viļņa garumu un absorbē visas pārējās krāsas. Zāle šķiet zaļa, jo tajā esošais hlorofils atspoguļo zaļo krāsu un absorbē citas krāsas.
2. solis. Kalibrējiet spektrofotometru ar tukšu šķīdumu
Ielieciet tukšo šķīdumu kivetes turētājā un aizveriet spektrofotometru. Analogā spektrofotometra ekrānā ir adata, kas kustēsies atkarībā no gaismas noteikšanas intensitātes. Pēc tukšā šķīduma ievietošanas adata jāpārvieto pa labi. Ierakstiet šo vērtību, ja jums to vajadzēs vēlāk. Ļauj tukšajam šķīdumam palikt spektrofotometrā, pēc tam ar regulēšanas pogu pabīdiet adatu līdz nullei.
- Digitālos spektrofotometrus var kalibrēt tāpat. Tomēr šis rīks ir aprīkots ar digitālo ekrānu. Ar vadības pogu iestatiet tukšā šķīduma nolasījumu uz 0.
- Pat ja tukšais šķīdums tiek izņemts no spektrofotometra, kalibrēšana joprojām būs derīga. Tātad, mērot visu paraugu, sagataves absorbcija tiks automātiski samazināta.
3. solis. Noņemiet sagatavi un pārbaudiet spektrofotometra kalibrēšanas rezultātus
Pat pēc tukšā šķīduma izņemšanas no spektrofotometra adatai vai skaitlim uz ekrāna joprojām jābūt 0. Ievietojiet tukšo šķīdumu atpakaļ spektrofotometrā un pārliecinieties, ka rādījums nemainās. Ja spektrofotometrs ir pareizi kalibrēts, izmantojot tukšo šķīdumu, rezultātam ekrānā joprojām jābūt 0.
- Ja adata vai skaitlis ekrānā neuzrāda 0, atkārtojiet kalibrēšanas darbības ar tukšu šķīdumu.
- Ja problēma joprojām pastāv, meklējiet palīdzību vai lūdziet kādam pārbaudīt spektrofotometru.
4. solis. Izmēriet parauga absorbciju
Noņem tukšo šķīdumu un ievieto paraugu spektrofotometrā. Pagaidiet apmēram 10 sekundes, līdz rokas stabilizējas vai cipari uz digitālā displeja pārstāj mainīties. Reģistrē parauga caurlaidību un/vai absorbciju procentos.
- Jo vairāk gaismas tiek izvadīts, jo mazāk gaismas tiek absorbēts. Parasti jums jāreģistrē parauga absorbcijas vērtība, kas parasti tiek izteikta kā decimālskaitlis, piemēram, 0,43.
- Atkārtojiet katra parauga mērījumus vismaz trīs reizes un pēc tam aprēķiniet vidējo. Tādā veidā iegūtie rezultāti būs precīzāki.
Solis 5. Atkārtojiet eksperimentu ar dažādiem gaismas viļņu garumiem
Jūsu paraugs var saturēt vairākus savienojumus, kuriem ir atšķirīga absorbcija atkarībā no gaismas viļņa garuma. Lai mazinātu nenoteiktību, atkārtojiet parauga mērījumus ar 25 nm viļņu garuma intervāliem visā gaismas spektrā. Tādā veidā jūs varat noteikt citas izšķīdušās ķīmiskās vielas paraugā.
3. daļa no 3: Absorbcijas datu analīze
1. solis. Aprēķiniet parauga caurlaidību un absorbciju
Caurlaidība ir tas, cik daudz gaismas var iziet caur paraugu un sasniegt spektrofotometru. Tikmēr absorbcija ir tas, cik daudz gaismas absorbē viena no paraugā izšķīdušajām ķimikālijām. Ir daudz mūsdienīgu spektrofotometru, kas nodrošina caurlaidību un absorbciju. Tomēr, ja iegūstat gaismas intensitātes vērtību, šīs divas vērtības varat aprēķināt arī pats.
- Caurlaidību (T) var noteikt, dalot gaismas intensitāti, kas iet caur parauga šķīdumu, ar gaismas daudzumu, kas iet caur tukšo šķīdumu. Šo vērtību parasti izsaka kā decimāldaļu vai procentu. T = es/es0, kur es esmu izlases intensitāte un es0 ir tukšā intensitāte.
- Absorbciju (A) izsaka kā negatīvu bāzes 10 logaritma (eksponenta) caurlaidību: A = -log10T. Tātad, ja T = 0, 1, A = 1 (0, 1 ir 10 līdz -1). Tas nozīmē, ka 10% gaismas tiek izvadīti, bet 90% tiek absorbēti. Tikmēr, ja T = 0,01, A = 2 (0,01 ir 10 līdz -2). Tas nozīmē, ka gaisma, kas tiek nodota, ir 0,1%.
2. solis. Uzzīmējiet absorbcijas vērtību pret viļņa garumu
Izsakiet absorbcijas vērtību kā y asi un viļņa garumu kā x asi. No visu absorbcijas rezultātu punktiem katrā viļņa garumā jūs iegūsit parauga absorbcijas spektru un identificēsit savienojuma saturu un tā attiecību paraugā.
Absorbcijas spektriem parasti ir maksimumi noteiktos viļņu garumos. Šie maksimālie viļņu garumi ļauj noteikt konkrētus savienojumus
Solis 3. Salīdziniet savu absorbcijas spektru ar zināma savienojuma grafiku
Katram savienojumam ir unikāls absorbcijas spektrs, un katrā mērījumā vienmēr ir vienāds maksimālais viļņa garums. Salīdzinot iegūto grafiku ar noteikta zināma savienojuma grafiku, jūs varat noteikt izšķīdušās vielas saturu parauga šķīdumā.
