Grupa
Ćwiczenie 4	Spektrofotometryczna analiza ilościowa układów jedno- i wieloskładnikowych.

1. Cel ćwiczenia

Zastosowanie praw adsorpcji do oznaczenia stężenia czerwieni Kongo i błękitu bromofenolowego w ich mieszaninie.

1. Wykonanie

1. Sprawdzenie stosowalności prawa Lamberta - Beera

1. Korzystając z roztworu CzK o stężeniu 3,5 · 10^-3 M sporządzono w kolbkach o pojemności 10 cm³ cztery roztwory o stężeniach w zakresie od 1 · 10^-5 M do

7 · 10^-5 M (kolbki uzupełniono do kreski 0,01 M roztworem NaOH).

1. Korzystając z roztworu BBF o stężeniu 2 · 10^-3 M sporządzono w kolbkach o pojemności 10 cm³ cztery roztwory o stężeniach w zakresie od 9 · 10^-6 M do 5 · 10^-5 M (kolbki uzupełniono do kreski 0,01 M roztworem NaOH).

2. Zarejestrowano na spektrofotometrze Specord M 500 widma absorpcji roztworów CzK i BBF o pośrednich stężeniach, w zakresie 400 -700 nm, względem 0,01 M NaOH.

3. Na spektrofotometrze Specol zarejestrowano widma absorpcji wszystkich sporządzonych roztworów.

4. Wybrano dwie długości fali, przy których różnica absorbancji obu barwników jest największa.

1. Sprawdzenie stosowalności analizowanego układu do prawa addytywności

1. Do trzech kolbek o pojemności 25 cm³ wprowadzono roztwory CzK o stężeniu 7 · 10^-5 M oraz BBF o stężeniu 5 · 10^-5 M w ilościach 3:7 ; 5:5 ; 7:3 ( CzK:BBF )

i uzupełniono roztworem 0,01 M NaOH do kreski.

1. Zarejestrowano widma absorpcji dla tak sporządzonych roztworów względem 0,01 M NaOH.

2. Wyniki

Na podstawie zarejestrowanych widm absorpcji wybrano dwie analityczne długości fali - 555 nm i 587 nm. Absorbancję roztworów dla tych długości fali zestawiono wraz z ich stężeniami w tabeli 1.

Tab. 1. Absorbancja roztworów o znanych stężeniach.

Absorbancja
Stężenie [ 10^-5 M ]
CzK
BBF

Na podstawie wyników sporządzono po dwa wykresy zależności absorbancji roztworów BBF i CzK od ich stężeń. Na podstawie kąta nachylenia prostych, wyznaczono molowe współczynniki absorpcji dla długości fali 555 nm i 587 nm. Ze względu na dobór jednostek stężenia tak obliczone molowe współczynniki absorpcji przyjmują wartości 10⁵-raza większe od swoich wartości rzeczywistych.

Prawo Lamberta – Beera:

A=εcl

Równanie prostej A=f(C_CzK) dla 555 nm:

A=0,1036c

Równanie prostej A=f(C_CzK) dla 587 nm:

A=0,0221c

Równanie prostej A=f(C_BBF) dla 555 nm:

A=0,0271c

Równanie prostej A=f(C_BBF) dla 587 nm:

A=0,0627c

Prawo Lamberta Beera wyraża zależność ilości pochłanianego przez roztwór promieniowania od jego stężenia i grubości warstwy roztworu. W zakresie stosowalności prawa Lamberta Beera zależność ta jest liniowa. W przypadku gdy stężenia wyrażone są w mol/dm3 współczynnik proporcjonalności (epsilon), nazywamy molowym współczynnikiem absorpcji lub współczynnikiem ekstynkcji. Ilość absorbowanego przez roztwór promieniowania jest zależna nie tylko od jego składu i stężenia, ale również od długości fali promieniowania padającego. Wyrazem tej zależności jest zależność współczynnika ekstynkcji od długości fali promieniowania, która jest charakterystyczna dla analizowanego związku.

W tabeli 2 zestawiono zmierzone i obliczone na podstawie prawa addytywności wartości absorbancji roztworów o znanych stosunkach ilościowych CzK i BBF

Tab. 2. Zmierzone i obliczone wartości absorbancji mieszaniny barwników.

Nr kolby	Obj CzK [ dm^3 ]	Obj BBF [ dm^3 ]	ABS mierzone λ1 [ 555 nm ]	ABS mierzone λ2 [ 587 nm ]	ABS obliczone λ1 [ 555 nm ]	ABS obliczone λ2 [ 587 nm ]	C CzK [10^-5 mol/dm3]	C BBF [10^-5 mol/dm3]
1	0,003	0,007	0,12	0,10	0,12	0,11	0,84	1,40
2	0,005	0,005	0,17	0,09	0,17	0,09	1,40	1,00
3	0,007	0,003	0,21	0,06	0,22	0,08	1,96	0,60

Stężenia roztworów obliczono w następujący sposób:

$$C = \frac{n_{\text{barwnika}}}{V_{\text{kolby}}} = \frac{C_{\text{barwnika}}*V_{\text{barwnika}}}{V_{\text{kolby\ }}}$$

Wartości absorbancji obliczono w następujący sposób:

A = A_CzK + A_BBF =  ε_CzKC_CzK + ε_BBFC_BBF

W obliczeniach wykorzystano wartości współczynników ekstynkcji obliczone w pierwszej części ćwiczenia.

1. Wnioski

W zakresie zastosowanych stężeń układ spełnia prawo Lamberta Beera i prawo addytywności.