AKADEMIA ROLNICZO - TECHNICZNA

W OLSZTYNIE

KATEDRA FIZYKI

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI

(CZĘŚĆ TEORETYCZNA)

ĆW. NR. 52:

Wyznaczanie stężeń substancji

w roztworach metodą kolorymetryczną.

Krzysztof Dobosz

I MiBM gr 2 Zespół 3

Zjawisko absorpcji światła w dziedzinie widzialnej w ultrafiolecie jest wykorzystywane do badania stężeń substancji w roztworach. Jeżeli w badanym przedziale widmowym absorbuje tylko substancja rozpuszczona, to wartość absorpcji E zależy od stężenia substancji w roztworze.

E() = () l c

gdzie:

 - molowy współczynnik absorpcji substancji rozpuszczonej,

c - stężenie substancji rozpuszczonej,

l - grubość warstwy absorbującej.

Z powyższego równania wynika, Ze dla danej substancji rozpuszczonej wartość absorbancji E, mierzonej dla tej samej długości fali, przy stałej wartości l jest proporcjonalny do stężenia substancji absorbującej w roztworze

E ~ c

Zależność ta jest spełniona w zakresie małych stężeń. Zakres ten dla różnych substancji jest różny, przy dużych bowiem stężeniach mogą zmieniać się właściwości fizykochemiczne roztworu (np. zmiana pH, asocjacja cząsteczek), co wpływa na zmiany współczynnika absorpcji ().

Zależność absorbancji od stężenia substancji w roztworze stanowi podstawę absorpcyjnej analizy jakościowej. Spektrofotometria absorpcyjna wykorzystana do oznaczania stężeń substancji w roztworze stosowana w spektralnym zakresie widzialnym, nosi nazwę kolorymetrii.

Do oznaczania stężeń roztworu metodą kolorymetryczną stosuje się różnego typu kolorymetry fotoelektryczne i spektrometry.

Jednym z prostszych kolorymetrów używanych w laboratoriach jest fotokolorymetr KF5 PZO.

gdzie:

1. źródło prądu

2. opornik o regulowanej skokowa oporności

3. żarówka

4. kondensator

5. przesuwany pojemnik na kuwety

6. kuweta pomiarowa

7. kuweta pomiarowa

8. filtr optyczny

9. przesłona

10. fotoogniwo

11. mikroamperomierz

Barwniki pochłaniają tylko pewien zakres częstotliwości światła białego. Aby wyeliminować przedziały widmowe światła białego, które nie są absorbowane przez badany związek, stosuje się filtry optyczne. Filtr powinien być tak dobrany aby przepuszczał tylko fale o takiej długości które są pochłaniane przez badaną substancję tzn. maksimum przepuszczalności filtru musi leżeć w zakresie długości fali odpowiadających maksimum pasma absorpcji badanego roztworu.

Jeżeli widmo absorpcji roztworu jest nam znane to wybieramy taki filtr którego maksimum przepuszczalności pokrywa się a maksimum absorpcji roztworu Jeżeli nic o roztworze nie wiemy to dobór filtru odbywa się w wyniku wizualnej oceny zakresu pochłaniania. O barwie roztworu decyduje bowiem częstotliwość światła dochodzącego do okna obserwatora, czyli światła które nie jest przez substancję pochłaniane. Na przykład dla roztworu którego zabarwienie w świetlne przechodzącym oceniamy jako niebieskie nie zastosujemy filtru niebieskiego gdyż jest to barwa (czytaj - fala), której roztwór nie pochłania da jedynie „szumy”. Należy zastosować filtr inny niż niebieski.

Podczas dobierania filtrów metodą prób skorzystamy z takiego filtry przy którym sygnał wyjściowy będzie dostatecznie duży dla zastosowanego odbiornika, a dla niewielkiej różnicy stężeń różnica sygnałów wyjściowych będzie możliwie największa.

---