II rok EiT

Pettke Radosław

Szymikowski Mateusz

Optoelektronika

Ćwiczenie nr3

„Pomiar absorbancji w celu wyznaczenia stężenia roztworu”

1. Wstęp:

Absorbancja nazywana również gęstością optyczną lub ekstynkcją, jest współczynnikiem absorpcji (pochłaniania) światła, stosowanym w spektrofotometrii do oznaczania stężenia substancji w roztworze. Absorbancja jest funkcją liczby cząsteczek absorbujących promieniowanie, znajdujących się na drodze promienia świetlnego, jest więc wprost proporcjonalna do stężenia roztworu.

2. Przebieg ćwiczenia:

Do wykonania ćwiczenia przygotowanych jest 5 kuwet z próbkami roztworu:

- woda destylowana (próbka referencyjna)

- roztwór nr1 CuSO₄­ o stężeniu 0,001 mola/dm³

- roztwór nr2 CuSO₄­ o stężeniu 0,002 mola/dm³

- roztwór nr3 CuSO₄­ o stężeniu „X” mola/dm³

- roztwór nr4 CuSO₄­ o stężeniu 0,005 mola/dm³

a) charakterystyki widmowe dla czterech roztworów oraz wody destylowanej

Rys. 1

b) sporządzenie wykresu I_λ(c) dla trzech długości fali dla trzech badanych roztworów o znanym stężeniu i wody destylowanej

Wybrane długości fali to 450nm, 520nm oraz 675nm

Stężenie molowe roztworu	Długość fali
[mol/m^-3]	450[nm]
0	392,16
0,001	451,83
0,002	397,64
X	350,10
0,005	349,08

Tab.1

Rys.2

c) sporządzenie wykresu A_λ(c) dla trzech wybranych długości fali promieniowania dla

trzech roztworów o znanym stężeniu.

Wartość A_λ liczy się ze wzoru:

$$\mathbf{A = log}\left( \frac{\mathbf{I}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{I}} \right)$$

gdzie:

A – absorbancja

I₀ – natężenie promieniowania padającego na ośrodek absorbujący

I – natężenie promieniowania po przejściu przez ośrodek

Przykładowe obliczenia:

Dla długości światła 450[nm] i stężeniu roztworu 0,001[mol/m^-3]

Dane:

I₀= 392,16[nm]

I= 451,83[nm]

$$\mathbf{A = log}\left( \frac{\mathbf{I}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{I}} \right)\mathbf{= log}\left( \frac{\mathbf{392,16}}{\mathbf{451,83}} \right)\mathbf{= log}\left( \mathbf{0,87} \right)\mathbf{= - 0,06}$$

Wyniki obliczeń

Stężenie molowe roztworu	Długość fali
[mol/m^-3]	450[nm]
0,001	-0,06
0,002	-0,006
0,005	0,05

Tab.2

Rys.3

Rys.4

Rys.5

Regresja liniowa została stworzona za pomocą programu MS Office EXCEL. Wartość R² określa wiarygodność linii trendu (im wartość jest bardziej zbliżona do jedności tym linia jest bardziej wiarygodna).

d) Wyznaczenie stężenia roztworu nr3 wykorzystując zmierzoną wartość absorbancji

Wartość A_λ liczy się ze wzoru:

$$\mathbf{A}_{675nm}\mathbf{= log}\left( \frac{\mathbf{I}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{I}} \right)\mathbf{= log}\left( \frac{\mathbf{3115,28}}{\mathbf{130,95}} \right)\mathbf{= log}\left( \mathbf{0,87} \right)\mathbf{= 1,38}$$

Za pomocą wzoru końcowego otrzymanego z regresji liniowej dla długości fali 675[nm] wyznaczamy stężenie roztworu nr3:

Y = 413 • x − 0, 131

gdzie:

Y - wartość obliczonej absorbancji,

x – szukana wartość stężenia roztworu.

Po przekształceniu otrzymujemy:

$$\mathbf{x =}\frac{\mathbf{Y + 0,131}}{\mathbf{413}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1,38 + 0,131}}{\mathbf{413}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1,511}}{\mathbf{413}}\mathbf{= 0,0037}$$

Wnioski i spostrzeżenia:

Płyn użyty do stworzenia roztworu był koloru niebieskiego, dlatego też charakterystyka widmowa była tłumiona głównie w okolicy tej długości fali.

Podczas wykonywania pomiarów zaobserwowaliśmy, że roztwór wzmacnia natężenie promieniowania w okolicy niższych długości fal co można zaobserwować na rys.1 oraz w tab.1.