ćw. 322	28.04.1999.	Arkadiusz Kubiak Krzysztof Szaniawski		wydział elektryczny	semestr 4	grupa A2
mgr M. Szybowicz			przygot.	wykon.	oprac.	ocena ost.
Temat: Badanie widm absorpcji roztworów za pomocą spektrofotokolorymetru

I Wstęp:

Absorbcja czyli pochłanianie jest właściwością ośrodków polegającą na osłabianiu natężenia światła, które przez nie przechodzi. Na elementarnej drodze dx zmiana natężenia światła w wyniku pochłaniania jest określona następującym wyrażeniem:

dI = - k I dx

gdzie:

I - całkowite natężenie

k - współczynnik absorbcji

Dla ośrodków jednorodnych powyższe równanie przyjmuje następującą postać:

I = I_o e ^-kd

i jest to prawo Lamberta.

gdzie:

I_o - natężenie światła wchodzącego do ośrodka o grubości d

I - natężenie światła wychodzącego z ośrodka o grubości d

Zgodnie z prawem Beera, dla roztworów o niewielkim stężeniu współczynnika absorbcji jest proporcjonalny do do stężenia c, co wyrażamy wzorem:

k = Ec

gdzie:

E - stała zależna od rodzaju roztworu

Podstawiając powyższą zależność do prawa Lamberta otrzymujemy prawo Lamberta - Beera:

I = I_o e ^-Ecd

W praktyce często mierzymy absorpcję względną zdefiniowaną jako:

oraz przepuszczalność względną:

T = I/I_o

Z powyższych równań widać, że:

A + T = 1

co jest oczywistą konsekwencją podziału całej energii światła na część pochłonięta i przepuszczoną.

Bardzo często występuje zjawisko absorpcji selektywnej, gdy różne długości fali nie są pochłaniane w równym stopniu. Współczynnik pochłaniania oraz stała E są wówczas funkcjami długości fali.

Z powodu selektywnej absorpcji, światło przechodzące przez ciało jest zabarwione. Stopień nasycenia barwy zależy od grubości warstwy pochłaniającej oraz, w przypadku roztworu, od jego stężenia. Powyższe zjawisko wykorzystuje się do określania stężenia roztworów. W tym celu stopień nasycenia barwy światła, przechodzącego przez określonej grubości warstwę roztworu badanego, należy porównać ze stopniem nasycenia roztworu wzorcowego o tej samej barwie i grubości.

II Wyniki pomiarów i obliczeń

1. Dla roztworu o stężeniu 8% dla długości fali od 400 do 700 nm.

Lp	długość fali λ ±1	fotoprąd dla wody i0 ±1	fotoprąd dla CuSO4 8% i ±1	przepuszczalność względna		ekstynkcja
				[nm]				T	ΔT
1	400	33	33	1,0000	0,0606	0,0000
2	410	42	42	1,0000	0,0476	0,0000
3	420	52	52	1,0000	0,0385	0,0000
4	430	62	62	1,0000	0,0323	0,0000
5	440	72	72	1,0000	0,0278	0,0000
6	450	82	82	1,0000	0,0244	0,0000
7	460	89	88	0,9888	0,0229	0,0113
8	470	93	90	0,9677	0,0226	0,0328
9	480	95	91	0,9579	0,0225	0,0430
10	490	96	88	0,9167	0,0238	0,0870
11	500	95	85	0,8947	0,0249	0,1112
12	510	93	79	0,8495	0,0276	0,1632
13	520	90	73	0,8111	0,0306	0,2094
14	530	89	69	0,7753	0,0332	0,2545
15	540	95	70	0,7368	0,0337	0,3054
16	550	104	74	0,7115	0,0325	0,3403
17	560	107	73	0,6822	0,0338	0,3824
18	565	104	70	0,6731	0,0355	0,3959
19	570	98	64	0,6531	0,0396	0,4261
20	575	93	59	0,6344	0,0437	0,4551
21	580	86	53	0,6163	0,0495	0,4841
22	585	80	48	0,6000	0,0556	0,5108
23	590	78	46	0,5897	0,0586	0,5281
24	595	80	47	0,5875	0,0575	0,5319
25	600	82	48	0,5854	0,0564	0,5355
26	605	85	50	0,5882	0,0540	0,5306
27	610	86	51	0,5930	0,0527	0,5225
28	615	87	51	0,5862	0,0531	0,5341
29	620	87	51	0,5862	0,0531	0,5341
30	625	87	51	0,5862	0,0531	0,5341
31	630	87	51	0,5862	0,0531	0,5341
32	640	87	52	0,5977	0,0514	0,5147
33	650	92	56	0,6087	0,0472	0,4964
34	660	100	64	0,6400	0,0400	0,4463
35	670	113	75	0,6637	0,0334	0,4099
36	680	129	89	0,6899	0,0275	0,3712
37	690	142	102	0,7183	0,0235	0,3309
38	700	149	110	0,7383	0,0214	0,3035

1. Dla roztworów o stężeniu 4%, 6% i 10% dla długości fali 560 - 630 nm.

Lp	długość fali λ ±1	fotoprąd i0 ±1	fotoprądy i ±1 CuSO4			ekstynkcja e
			[nm]		4%	6%	10%	4%	6%	10%
1	560	107	83	72	55	0,2540	0,3962	0,6655
2	565	104	80	68	51	0,2624	0,4249	0,7126
3	570	98	74	63	47	0,2809	0,4418	0,7348
4	575	93	68	57	42	0,3131	0,4895	0,7949
5	580	86	61	51	37	0,3435	0,5225	0,8434
6	585	80	56	47	33	0,3567	0,5319	0,8855
7	590	78	54	45	32	0,3677	0,5500	0,8910
8	595	80	55	46	32	0,3747	0,5534	0,9163
9	600	82	57	47	33	0,3637	0,5566	0,9102
10	605	85	58	48	34	0,3822	0,5715	0,9163
11	610	86	60	50	35	0,3600	0,5423	0,8990
12	615	87	60	50	36	0,3716	0,5539	0,8824
13	620	87	60	50	36	0,3716	0,5539	0,8824
14	625	87	60	50	37	0,3716	0,5539	0,8550
15	630	87	60	50	37	0,3716	0,5539	0,8550

Lp	długość fali λ ±1	fotoprąd i0 ±1	przepuszczalność względna
						T			ΔT
			[nm]		4%	6%	10%	4%	6%	10%
1	560	107	0,7757	0,6729	0,5140	0,0276	0,0345	0,0536
2	565	104	0,7692	0,6538	0,4904	0,0288	0,0372	0,0596
3	570	98	0,7551	0,6429	0,4796	0,0314	0,0406	0,0656
4	575	93	0,7312	0,6129	0,4516	0,0348	0,0462	0,0765
5	580	86	0,7093	0,5930	0,4302	0,0395	0,0527	0,0898
6	585	80	0,7000	0,5875	0,4125	0,0434	0,0575	0,1038
7	590	78	0,6923	0,5769	0,4103	0,0453	0,0607	0,1074
8	595	80	0,6875	0,5750	0,4000	0,0446	0,0595	0,1094
9	600	82	0,6951	0,5732	0,4024	0,0428	0,0584	0,1056
10	605	85	0,6824	0,5647	0,4000	0,0425	0,0577	0,1029
11	610	86	0,6977	0,5814	0,4070	0,0406	0,0544	0,0988
12	615	87	0,6897	0,5747	0,4138	0,0408	0,0548	0,0949
13	620	87	0,6897	0,5747	0,4138	0,0408	0,0548	0,0949
14	625	87	0,6897	0,5747	0,4253	0,0408	0,0548	0,0906
15	630	87	0,6897	0,5747	0,4253	0,0408	0,0548	0,0906

III Wykresy.

1. Wykres zależności fotoprądu i₀ od długości fali λ

2. Wykres zależności fotoprądu i dla stężenia 8% od długości fali λ

3. Wykres zależności przepuszczalności względnej T dla stężenia 8% od długości fali λ

4. Wykres zależności ekstynkcji e dla stężenia 8% od długości fali λ

5. Wykres zależności fotoprądów od długości fali λ

6. Wykres zależności ekstynkcji od długości fali λ

IV Wnioski

Z porównania wykresów 3 i 4 wynika, że minimum przepuszczalności względnej odpowiada maksimum ekstynkcji, co jest prawdą, gdyż podczas gdy pierwsza charakteryzuje zdolność do przepuszczania światła, dryga mówi o zdolności do jego pochłaniania czyli absorpcji.

Pojedyncze wykresy fotoprądów i oraz i_o nie dają informacji o minimum lub maksimum przepuszczalności czy ekstynkcji.

Wykresy 5 i 6 świadczą o tym, że wartości otrzymywane dla stężenia 6% i 8% są prawie identyczne, co może nasuwać wniosek, że albo w dwóch probówkach znajdowało się to samo stężenie roztworu CuSO₄, albo przez pomyłkę użyto dwa razy tego samego stężenia.

Wykres 5 mówi o tym, że wraz ze wzrostem stężenia maleje wartość fotoprądów

Wykres 6 mówi o tym, że wraz ze wzrostem stężenia rośnie ekstynkcja.

Obliczenia wykonane były przy użyciu arkusza kalkulacyjnego.

Wartość błędu dla przepuszczalności względnej liczona była z różniczki zupełnej.

-9-

Ćw. 322

---