Sprawozdanie

Ćwiczenie nr 88 - pomiar naturalnej aktywności optycznej

Patrycja Norek, 199772, Wydział Chemiczny

1. Zestaw przyrządów.

1. Sacharymetr

2. Źródło światła monochromatycznego (lampa sodowa, spektrofotometr – SPEKOL)

3. Próbki z roztworami cukru i wodą destylowaną

4. Próbki z kryształami kwarcu o grubościach d1 = - 1 mm, d2 = - 2 mm ( próbki lewoskrętne), d3 = +1,5 ( próbka prawoskrętna)

1. Cel ćwiczenia

1. Wyznaczenie stężenia roztworów cukru

2. Wykreślenie wykresu zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia roztworu cukru.

3. Wyznaczenie zdolności skręcającej kwarcu o różnych grubościach dla danej długości fali świetlnej.

4. Wykreślenie krzywej dyspersji zdolności skręcającej kwarcu o danej grubości

1. Schemat układu pomiarowego:

1. Pomiary i obliczenia

Pomiar 1 - woda destylowana
Lewy odczyt
Lp.
1
2
3
4
5
Odchylenie standardowe: σ=0,146 Średni błąd odczytu: Δα0śr=0,2

Pomiar 2 - roztwór 10%
Lewy odczyt
Lp.
1
2
3
4
5
Odchylenie standardowe: σ2=0,199 Średni błąd odczytu: Δα2śr=0,0

Pomiar 3 - roztwór 15%
Lewy odczyt
Lp.
1
2
3
4
5
Odchylenie standardowe: σ3=0,181 Średni błąd odczytu: Δα3śr=0,0

Pomiar 4 - roztwór x%
Lewy odczyt
Lp.
1
2
3
4
5
Odchylenie standardowe: σx=0,173 Średni błąd odczytu: Δαxśr=0,02

Pomiar 5 - roztwór y%
Lewy odczyt
Lp.
1
2
3
4
5
Odchylenie standardowe: σy=0,188 Średni błąd odczytu: Δαyśr=0,0

Pomiar 6 - roztwór z%
Lewy odczyt
Lp.
1
2
3
4
5
Odchylenie standardowe: σz=0,199 Średni błąd odczytu: Δαzśr=-0,02

Przykładowe obliczenia:

α_iśr=$\frac{\sum\text{αi}}{n}$

np. α_yśr=$\frac{339,60 + 339,10 + 338,50 + 338,80 + 338,75}{5}$=$\frac{1694,75}{5}$=338,95

Δα_i=α_iśr-α_i

np. Δα_z=α_zśr-α_z=179,64-179,98=-0,34

γ_i=α_i-α₀

np. γ₂=α₂-α₀=155,9-142,74=13,16

Odchylenie standardowe policzyłam za pomocą Excela.

Obliczenie nieznanych stężeń:

C_x=γ_x*C₂/γ₂=29,95*10/13,16=22,75%

C_x= γ_x*C₃/γ₃=29,95*15/19,78=22,71%

C_y=γ_y*C₂/γ₂=16,24*10/13,16=12,34%

C_y= γ_y*C₃/γ₃=16,24*15/19,78=12,32%

C_z=γ_z*C₂/γ₂=36,9*10/13,16=28,04%

C_z= γ_z*C₃/γ₃=36,9*15/19,78=27,98%

Obliczenie niepewności wyznaczenia kątów skręcenia płaszczyzny polaryzatora:

Δγ₂=|σ₂|+|σ₀|=|0,09|+|0,16|=0,25Ëš

Δγ₃=|σ₃|+|σ₀|=|0,19|+|0,16|=0,35Ëš

Δγ_x=|σ_x|+|σ₀|=|0,13|+|0,16|=0,29Ëš

Δγ_y=|σ_y|+|σ₀|=|0,19|+|0,16|=0,35Ëš

Δγ_z=|σ_z|+|σ₀|=|0,18|+|0,16|=0,34Ëš

Błąd stężenia z różniczki zupełnej:

∂c/∂γ=c_zn/γ_zn

∂c/∂γ_zn=γ*c_zn/(γ_zn)²

Δc=|c_zn/γ_zn|Δγ+|γc_zn/(γ_zn)²|Δγ_zn

np.

Δc_x=|c₂/γ₂|Δγ_x+|γ_xc₂/(γ₂)²|Δγ₂=|10/13,16|0,29+|29,95*10/(13,16)²|0,25=0,22+0,43=0,65 %

Δc_x=|c₃/γ₃|Δγ_x+|γ_xc₃/(γ₃)²|Δγ₃=|15/19,78|0,29+|29,95*15/(19,78)²|0,35=0,23+0,40=0,63 %

Δc_y=0,50 %

Δc_x=0,49 %

Δc_z=0,77 %

Δc_z=0,76 %

Błąd bezwzględny:

δc=Δc/c

np.

δc_x=Δc_x/c_x=0,65*100%/22,75=2,9 %

δc_x=0,41 %

δc_x=2,7 %

1. Dyskusja błędów i wnioski:

W przeprowadzonym doświadczeniu wykorzystano fakt o jednakowym zaciemnieniu obu połówek pola widzenia, gdy płaszczyzna polaryzacji analizatora jest prostopadła do dwusiecznej kąta półcienia. Po wyznaczeniu kątów skręcania skręceń płaszczyzn dla kolejno badanych próbek i wyznaczeniu stężenia roztworu.

Błąd odczytu kąta spowodowany jest m.in. subiektywnym stwierdzeniem faktu w którym miejscu nastąpiło równomierne zaciemnienie obu obserwowanych połówek (wady wzroku obserwatora) i staje się on nieuwzględnionym w wyniku. Dlatego stosuje się kilka pomiarów – średnia wartość przybliża do wartości rzeczywistej. Błędy mogą również wynikać z nieprawidłowego odczytu wartości kąta przez obserwatora.