Automatyka i Robotyka
Analiza widmowa.
Grupa II sekcja 11
imię i nazwisko
imię i nazwisko
12 marca 1998
WSTĘP
Celem ćwiczenia jest identyfikacja pierwiastka za pomocą jego widma. Widmo jest to zakres wszystkich częstotliwości fal, jakie może zaabsorbować lub wyemitować dany pierwiastek. Sposób identyfikacji atomów oparty na analizie widma nazywamy analizą widmową. Ze względu na pochodzenie widma dzielimy na :
emisyjne (dają je pobudzone do świecenia gazy oraz pary metali : po wzbudzeniu atomu (termicznie lub elektrycznie) elektron przechodzi ze stanu stacjonarnego do stanu wyższego i wracając wypromieniowuje energię w postaci kwantu (fotonu) : gdzie : h - stała Plancka; C - prędkość światła; λ - długość fali; ΔW - energia wypromieniowana )
absorpcyjne (podczas oświetlania substancji światłem o widmie ciągłym pierwiastki substancji pochłaniają określone długości fal. Stąd światło białe po przejściu przez absorbent nie daje już widma ciągłego - występują w nim czarne linie odpowiadające długościom fal pochłoniętych przez badaną substancję)
luminescencyjne
Gazy oraz pary metali dają widmo liniowe. Składa się ono z pojedynczych prążków barwnych, których ilość, położenie i barwa są inne dla każdego gazu. Obecność określonej linii świadczy o obecności odpowiedniej substancji w źródle światła. Położenie linii można określić z dużą dokładnością poprzez podanie długości fali lub częstotliwości. Ułatwia to tak zwana krzywa dyspersji, czyli zależność długości fali od położenia linii mierzonego na podziałce spektrofotometru. W celu wyznaczenia przebiegu krzywej dyspersji określamy położenie linii pierwiastka o znanym widmie. Za pomocą tego wykresu możemy określić długość linii widmowych badanych substancji i przy pomocy tablic linii spektralnych zidentyfikować je.
PRZEBIEG ĆWICZENIA
Włączamy zasilacz spektrofotometru oraz lampę rtęciową, którą ustawiamy na osi przyrządu.
Regulujemy przyrząd : ostrość, intensywność, zbieżność wiązek .
Kręcąc pokrętłem sterującym notujemy położenia i intensywność linii widmowych ustawiając je na lewym brzegu wyróżnionej ramki pola widzenia. Następnie zmieniamy źródło światła na kadmowe i ponownie odczytujemy położenia i intensywność linii widmowych.
Zmieniamy źródło światła na pierwszy z badanych preparatów. Notujemy położenie i intensywność linii widmowych.
Zmieniamy źródło światła na drugi z badanych preparatów. Notujemy położenie i intensywność linii widmowych.
WYNIKI POMIARÓW I OBLICZENIA
Położenie linii widmowych, intensywność linii widmowych oraz długość fali odpowiadająca danej linii dla rtęci ( kolumnę „Tablicowa długość fali [nm]” uzupełniamy korzystając z tablic) :
Barwa |
Intensywność |
Tablicowa długość fali [nm] |
skala spektrofotometru |
fioletowy |
1 |
433,9 |
422 |
fioletowy |
1 |
434,7 |
419 |
fioletowy |
3 |
435,8 |
416 |
błękitny |
1 |
479,7 |
294 |
zielony |
1 |
497,4 |
238 |
zielony |
1 |
521,1 |
234 |
zielony |
3 |
546,1 |
222 |
żółty |
1 |
577 |
201 |
żółty |
1 |
579 |
192 |
żółty |
1 |
579,1 |
190 |
pomarańczowy |
1 |
614,9 |
185 |
czerwony |
1 |
641,9 |
168 |
czerwony |
1 |
650,1 |
164 |
czerwony |
1 |
670,9 |
157 |
Położenie linii widmowych, intensywność linii widmowych oraz długość fali odpowiadająca danej linii dla kadmu ( kolumnę „Tablicowa długość fali [nm]” uzupełniamy korzystając z tablic) :
Barwa |
Intensywność |
Tablicowa długość fali [nm] |
skala spektrofotometru |
indygo |
2 |
467,8 |
338 |
niebieski |
3 |
480 |
314 |
zielony |
4 |
508,6 |
268 |
pomarańczowy |
2 |
609,9 |
171 |
pomarańczowy |
1 |
611,2 |
166 |
pomarańczowy |
1 |
611,6 |
161 |
czerwony |
1 |
632,5 |
152 |
czerwony |
5 |
643,8 |
144 |
Na podstawie powyższych tabel rysujemy wykres „Zależność długości fali od położenia linii mierzonego na podziałce spektrofotometru” .
Barwa, intensywność, położenie linii widmowych oraz długość fali odpowiadająca danej linii (odczyt z wykresu „Zależność długości fali od położenia linii mierzonego na podziałce spektrofotometru”) dla pierwszej badanej substancji przedstawione są w następnej tabeli :
Barwa |
Intensywność |
Długość fali [nm] (odczyt z wykresu) |
skala spektrofotometru |
fioletowy |
2 |
429 |
384 |
niebieski |
1 |
467 |
331 |
zielony |
1 |
490 |
293 |
zielony |
2 |
500 |
278 |
żółty |
1 |
507 |
273 |
pomarańczowy |
3 |
592 |
182 |
czerwony |
3 |
688 |
131 |
Barwa, intensywność, położenie linii widmowych oraz długość fali odpowiadająca danej linii (odczyt z wykresu „Zależność długości fali od położenia linii mierzonego na podziałce spektrofotometru”) dla drugiej badanej substancji przedstawione są w następnej tabeli :
Barwa |
Intensywność |
Długość fali [nm] (odczyt z wykresu) |
skala spektrofotometru |
niebieski |
2 |
484 |
303 |
niebieski |
1 |
501 |
275 |
niebieski |
1 |
507 |
268 |
niebieski |
1 |
511 |
263 |
zielony |
1 |
532 |
236 |
zielony |
1 |
534 |
234 |
zielony |
1 |
538 |
228 |
żółty |
1 |
556 |
211 |
żółty |
1 |
576 |
192 |
pomarańczowożółty |
3 |
590 |
185 |
pomarańczowożółty |
1 |
594 |
182 |
pomarańczowożółty |
1 |
603 |
177 |
pomarańczowy |
1 |
607 |
175 |
pomarańczowy |
2 |
613 |
171 |
pomarańczowy |
3 |
620 |
168 |
pomarańczowy |
3 |
627 |
166 |
pomarańczowy |
3 |
633 |
163 |
pomarańczowy |
1 |
635 |
162 |
pomarańczowy |
1 |
642 |
158 |
czerwony |
2 |
650 |
155 |
czerwony |
1 |
651 |
154 |
czerwony |
2 |
659 |
151 |
czerwony |
2 |
662 |
148 |
czerwony |
3 |
663 |
147 |
czerwony |
2 |
677 |
141 |
czerwony |
1 |
682 |
139 |
czerwony |
2 |
686 |
137 |
czerwony |
1 |
687 |
136 |
czerwony |
1 |
696 |
132 |
Na podstawie powyższych tabel oraz tablic linii widmowych wnioskujemy, że pierwszą badaną substancją jest hel, a drugą neon . Poniższe tabele pokazują zgodność linii próbki pierwszej z liniami helu i drugiej z liniami neonu :
Porównanie linii widmowych próbki pierwszej z liniami widmowymi helu :
Barwa |
Intensywność |
Długość fali [nm] (odczyt z wykresu) |
Długość fali [nm] dla neonu (odczytana z tablic) |
fioletowy |
2 |
429 |
447 |
niebieski |
1 |
467 |
468 |
zielony |
1 |
490 |
501,6 |
zielony |
2 |
500 |
541,5 |
żółty |
1 |
507 |
587,6 |
pomarańczowy |
3 |
592 |
587,6 |
czerwony |
3 |
688 |
656 |
Porównanie linii widmowych próbki drugiej z liniami widmowymi neonu :
Barwa |
Intensywność |
Długość fali [nm] (odczyt z wykresu) |
Długość fali [nm] dla neonu (odczytana z tablic) |
niebieski |
2 |
484 |
482,7 |
niebieski |
1 |
501 |
483,7 |
niebieski |
1 |
507 |
488,5 |
niebieski |
1 |
511 |
489,2 |
zielony |
1 |
532 |
533,1 |
zielony |
1 |
534 |
534,1 |
zielony |
1 |
538 |
540,1 |
żółty |
1 |
556 |
556,3 |
żółty |
1 |
576 |
574,8 |
pomarańczowożółty |
3 |
590 |
588,2 |
pomarańczowożółty |
1 |
594 |
594,5 |
pomarańczowożółty |
1 |
603 |
597,5 |
pomarańczowy |
1 |
607 |
603 |
pomarańczowy |
2 |
613 |
607,4 |
pomarańczowy |
3 |
620 |
614,3 |
pomarańczowy |
3 |
627 |
616,3 |
pomarańczowy |
3 |
633 |
621,7 |
pomarańczowy |
1 |
635 |
626,6 |
czerwony |
2 |
650 |
633,4 |
czerwony |
1 |
651 |
638,3 |
czerwony |
2 |
659 |
640,2 |
czerwony |
2 |
662 |
650,6 |
czerwony |
3 |
663 |
659,9 |
czerwony |
2 |
677 |
667,8 |
czerwony |
1 |
696 |
692,9 |
PODSUMOWANIE
Sposób identyfikacji pierwiastków atomów oparty na analizie widmowej cechuje się dużą skutecznością. Pojawiające się w wykonanym przez nas ćwiczeniu pewne rozbieżności mogą wynikać zarówno z niedoskonałości naszego oka, jak i ze sposobu mierzenia położenia linii - w dokładnych pomiarach linie rejestruje się na kliszy fotograficznej co umożliwia bardzo dokładne określenie ich położenia. Niemożność zidentyfikowania wszystkich linii może wynikać z tego, iż próbki mogą zawierać śladowe ilości innych substancji. Jednak mimo to jesteśmy w stanie z dużym prawdopodobieństwem zidentyfikować badane substancje.
-uwagi-
Wykres należy uzupełnić - trzeba punkty aproksymować do krzywej (najlepiej wydrukować tak jak jest i zrobić linię krzywką.
Copyright ©1998 MJ Studio Inc.® .