Temat ćwiczenia: Analiza absorpcjometryczna. Wyznaczanie stężenia roztworów barwnych za pomocą spektrokolorymetru SPEKOL.

Część I: teoria

Absorpcjometria to metoda analityczna wykorzystująca zjawisko absorpcji i zależność współczynnika absorpcji i absorbancji od rodzaju i zawartości składnika w analizowanej próbce do identyfikacji tego składnika i oznaczania jego zawartości. Absorpcja to proces, w którym natężenie wiązki promieniowania elektromagnetycznego zmniejsza się w miarę przechodzenia przez ośrodek materialny na skutek oddziaływania z nim. Natężenie sygnału po przejściu przez ośrodek badany równe jest natężeniu sygnału padającego, co stanowi treść prawa Lamberta (absorpcji) i wyraża się wzorem: I = I₀e^-kl (dla ciał stałych) lub I = I₀e^-εcl (dla roztworów). Natężenie światła przechodzącego zależy od rodzaju substancji, stężenia i długości warstwy. Do ilościowego pomiaru intensywności pochłaniania światła służą dwie wielkości: transmitancja (T) i absorbancja (A). Transmitancja to stosunek natężenia światła przechodzącego (I_T) do natężenia światła padającego na daną substancję (T₀): T =
. Transmitancja może przyjmować wartości od 0 do 1, ale najczęściej wyraża się ją w procentach. Absorbancja to dziesiętny logarytm stosunku natężenia światła padającego na daną substancję (I₀) do natężenia światła przechodzącego przez tę substancję (I_T): A = log
. Teoretycznie absorbancja może przyjmować wartości od zera do nieskończoności.

Do pomiarów absorpcji w roztworach używamy kolorymetrów, absorpcjometrów i spektrofotometrów.

Część II: ćwiczenie praktyczne

Przy pomocy roztworu 100% oranżu metylowego wyznaczyłem analityczną długość fali. W tym celu zmierzyłem wartość absorbancji i transmitancji tego roztworu dla długości fal od 360nm do 660nm, co 20nm. Wyniki zamieszczam w poniższej tabeli 1. Następnie zauważyłem, że dla długości fali równej 460nm aborbancja osiągnęła największą wartość, więc zawęziłem pomiary między 450nm a 478nm, co 2nm, aby znaleźć dokładną wartość maksimum. Wyniki pomiarów przedstawia tabela 2.

Tabela 1
λ [nm]	A	T [%]
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
Tabela 2
λ [nm]	A	T [%]
450
452
454
456
458
460
462
464
466
468
470
472
474
476
478

Druga seria, zagęszczonych pomiarów, pozwoliła ustalić długość fali λ₀ = 464nm, dla której wartość absorbancji osiąga maksimum (A = 0,856), a wartość transmitancji minimum (T = 13,9%). Na podstawie danych z tabeli, przy użyciu programu Grapher, narysowałem wykres zależności absorbancji A od długości fali λ i zrzutowałem wartość maksimum na oś odciętych.

Tabela 3
cp [%]	A	T [%]
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100

Kolejną czynnością było wyznaczenie krzywej wzorcowej. W tym celu sporządziłem 9 roztworów oranżu metylowego odpowiednio 10%, 20% do 90% wyjściowego roztworu. Następnie dla analitycznej długości fali λ₀ = 464nm wykonałem pomiary absorbancji i transmitancji sporządzonych roztworów. Wyniki zestawiłem w tabeli 3.:

Dane z tabeli wykorzystałem do sporządzenia wykresu (w programie Grapher) zależności absorbancji od stężenia roztworów. Na wykres naniosłem dwa roztwory kontrolne x₁ o A = 0,275 oraz x₂ o A = 0,710. Zrzutowałem i odczytałem ich stężenia: c₁ = 35% oraz c₂ = 86%.

Wnioski:

1. Światło widzialne to tylko wąski przedział długości fal elektromagnetycznych. Na fale z tego zakresu czułe jest oko ludzkie, a poszczególne pasma postrzegamy jako kolory.

2. Ciało barwne to takie, które selektywnie absorbują promienie elektromagnetyczne z zakresu promieniowania widzialnego.

3. Wartość przepuszczalności zależy ściśle od stężenia roztworu. Im mniejsze stężenie tym większa jest ta wartość.

1