Sprawozdanie z ćwiczenia nr 88

Pomiar naturalnej aktywności optycznej

1. Cel ćwiczenia:

a) Wyznaczenie stężenia roztworów cukru

b) Wykreślenie wykresu zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia

roztworu cukru.

Zestaw przyrządów:

a) Sacharymetr

b) Źródło światła monochromatycznego (lampa sodowa, spektrofotometr – SPEKOL)

c) Próbki z roztworami cukru i wodą destylowaną

Schemat układu pomiarowego:

1. Tabele przedstawiająca wyniki wykonanych pomiarów:

   1. Pomiar stężenia roztworu cukru.

      1. Wyznaczanie azymutu analizatora dla rurek z roztworami o 0% (woda destylowana), 10% i 15% stężeniem cukru oraz dla rurek X, Y, Z o nieznanym stężeniu:

Lp.	α 0%	α 10%	α 15%	α 30%	α x	α y	α z
	[Ëš ]	[Ëš ]	[Ëš ]	[Ëš ]	[Ëš ]	[Ëš ]	[Ëš ]
1.	156,75	170,40	177,12	201,75	183,50	171,65	196,10
2.	156,77	170,65	178,75	201,03	184,35	173,30	196,50
3.	157,90	171,67	178,33	201,50	185,59	171,20	194,40
4.	157,25	171,58	177,40	201,92	184,75	170,45	195,50
5.	156,84	171,00	178,38	200,74	185,38	170,20	196,94
6.	157,21	170,79	177,90	200,98	183,93	171,88	196,39
7.	158,41	170,65	177,64	201,13	186,07	171,38	195,62
8.	157,30	171,60	179,32	201,76	184,49	170,84	196,23
9.	157,12	170,79	178,00	200,51	185,22	172,13	195,74
10.	156,84	170,39	177,88	201,07	184,00	171,90	194,84
$${\overset{\overline{}}{\alpha}}_{n}$$	157,24	170,95	178,07	201,24	184,73	171,49	195,83
Δx	1,53	1,40	1,85	1,34	2,34	2,56	2,21

α _0% - azymut dla rurki z wodą destylowaną;

α _10% - azymut dla rurki 10% stężeniu cukru;

α _15% - azymut dla rurki 15% stężeniu cukru;

α _30% - azymut dla rurki 30% stężeniu cukru;

α _x, α _y, α _z - azymuty dla rurek o nieznany stężeniu.

1. Wyznaczenie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji:

γ_zn= α_zn−α_o

Przykładowe obliczenie dla roztworu 10%:

$\mathbf{\gamma}_{\mathbf{10\%}}\mathbf{= \ }{\overset{\overline{}}{\mathbf{\alpha}}}_{\mathbf{10\%}}\mathbf{-}{\overset{\overline{}}{\mathbf{\alpha}}}_{\mathbf{o}}\mathbf{=}\mathbf{170,95}\mathbf{-}\mathbf{157,24}\mathbf{= 13,71}$ [^o]

γ_15%=20, 83 [^o]

γ_30%=44 [^o]

γ_X=27, 49 [^o]

γ_Y=14, 25 [^o]

γ_Z=38, 59 [^o]

Błąd kąta skręcania liczymy z różniczki zupełnej:

Δγ_10% = 1,40 – 1,53 = 0,13 [^o] $\frac{\text{Δγ}_{10\%}}{\gamma_{10\%}} = 0,95\%$

Analogicznie:

Δγ_15% = 0,32 [^o] $\frac{\text{Δγ}_{15\%}}{\gamma_{15\%}} =$1,54%

Δγ_30% = 0,19 [^o] $\frac{\text{Δγ}_{30\%}}{\gamma_{30\%}} =$0,43%

Δγ_X = 0,81 [^o] $\frac{\text{Δγ}_{X}}{\gamma_{X}} = 2,95\%$

Δγ_Y = 1,03 [^o] $\frac{\text{Δγ}_{Y}}{\gamma_{Y}} = 7,23\%$

Δγ_Z = 0,68 [^o] $\frac{\text{Δγ}_{Z}}{\gamma_{Z}} = 1,76\%$

1. Wyznaczenie stężenia c_n nieznanych roztworów wg wzoru:

$$\mathbf{c}_{\mathbf{n}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{n}}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{zn}}}}\mathbf{\bullet}\mathbf{c}_{\mathbf{\text{zn}}}$$

$$\mathbf{c}_{\mathbf{X}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{27,49}}{\mathbf{20,83}}\mathbf{\bullet 15\% = 19,8\%}$$

Analogicznie:

c_Y=10, 3%

c_Z=27, 8%

błąd stężenia wyliczamy z różniczki zupełnej:

; ; ;

Przykładowe obliczenie:

Δc_X =$\left| \frac{15\%}{20,83} \right|*0,32 + \left| - \frac{27,49}{\left( 20,83 \right)^{2}}*15\% \right|*0,32 + \left| \frac{27,49}{20,83} \right| \approx 0,01\%$

$\frac{{\Delta c}_{X}}{c_{X}} = 0,05\%$

Analogicznie:

Δc_Y ≈ 0,01% $\frac{{\Delta c}_{Y}}{c_{Y}} = 0,1\%$

Δc_Z ≈0, 01 % $\frac{{\Delta c}_{Z}}{c_{Z}} = 0,04\%$

Roztwór	γ [^o]	Δγ [^o]	$\frac{\Delta\gamma}{\gamma}$ [%]	cn
10%	13,71	0,13	0,95	10%
15%	20,83	0,32	1,54	15%
30%	44	0,19	0,43	30%
X	27,49	0,81	2,95	19,8%
Y	14,25	1,03	7,23	10,3%
Z	38,59	0,68	1,76	27,8%

1. Wykres γ = f(c) zależności kąta skręcenia γ od stężenia roztworu c.