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 (IT) 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 (IT): 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:
Światło widzialne to tylko wąski przedział długości fal elektromagnetycznych. Na fale z tego zakresu czułe jest oko ludzkie, a poszczególne pasma postrzegamy jako kolory.
Ciało barwne to takie, które selektywnie absorbują promienie elektromagnetyczne z zakresu promieniowania widzialnego.
Wartość przepuszczalności zależy ściśle od stężenia roztworu. Im mniejsze stężenie tym większa jest ta wartość.
1