nr ćwicz. 322 |
data 1504.1996 |
|
Wydział Elektryczny |
Semestr IV |
grupa A2
|
|
przygotowanie |
wykonanie |
ocena ostatecz. |
||
TEMAT: BADANIE WIDM ABSORPCJI ROZTWORÓW ZA POMOCĄ SPEKTROFOTOKOLORYMETRU
1. Wprowadzenie:
Absorbcja czyli pochłanianie jest właściwością ośrodków polegającą na osłabianiu natężenia światła, które przez nie przechodzi. Na elementarnej drodze dx zmiana natężenia światła w wyniku pochłaniania jest określona następującym wyrażeniem:
dI = - k I dx
gdzie:
I - całkowite natężenie
k - współczynnik absorbcji
Dla ośrodków jednorodnych powyższe równanie przyjmuje następującą postać:
I = Io e -kd
i jest to prawo Lamberta.
gdzie:
Io - natężenie światła wchodzącego do ośrodka o grubości d
I - natężenie światła wychodzącego z ośrodka o grubości d
Zgodnie z prawem Beera, dla roztworów o niewielkim stężeniu współczynnika absorbcji jest proporcjonalny do do stężenia c, co wyrażamy wzorem:
k = Ec
gdzie:
E - stała zależna od rodzaju roztworu
Podstawiając powyższą zależność do prawa Lamberta otrzymujemy prawo Lamberta - Beera:
I = Io e -Ecd
W praktyce często mierzymy absorbcję względną zdefiniowaną jako:
oraz przepuszczalność względną:
T = I/Io
Z powyższych równań widać, że:
A + T = 1
co jest oczywistą konsekwencją podziału całej energii światła na część pochłonięta i przepuszczoną.
Bardzo często występuje zjawisko absorbcji selektywnej, gdy różne długości fali nie są pochłaniane w równym stopniu. Współczynnik pochłaniania oraz stała E są wówczas funkcjami długości fali.
Z powodu selektywnej absorbcji, światło przechodzące przez ciało jest zabarwione. Stopień nasycenia barwy zależy od grubości warstwy pochłaniającej oraz, w przypadku roztworu, od jego stężenia. Powyższe zjawisko wykorzystuje się do określania stężenia roztworów. W tym celu stopień nasycenia barwy światła, przechodzącego przez określonej grubości warstwę roztworu badanego, należy porównać ze stopniem nasycenia roztworu wzorcowego o tej samej barwie i grubości.
2. Tabel wyników:
Przepuszczalność: Ti = Ii/I0
|
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
450 |
1 |
0,99 |
1,01 |
1 |
1,01 |
460 |
1,0099 |
1 |
1,0198 |
1,0099 |
1,0198 |
470 |
1,0098 |
1 |
1,0196 |
1,0098 |
1,0196 |
480 |
1,0098 |
1,0098 |
1,0196 |
1,0098 |
1,0196 |
490 |
1,0098 |
1 |
1,0196 |
1,0098 |
1,0196 |
500 |
1,0098 |
1 |
1,0098 |
1 |
1,0098 |
510 |
1,0099 |
0,9901 |
1,0099 |
1 |
1 |
520 |
1 |
0,99 |
1 |
0,99 |
0,99 |
530 |
1 |
0,9899 |
0,9899 |
0,9899 |
0,9798 |
540 |
1 |
0,98 |
0,99 |
0,98 |
0,97 |
550 |
1 |
0,9804 |
0,9902 |
0,9804 |
0,9706 |
560 |
0,9903 |
0,9806 |
0,9709 |
0,9709 |
0,9515 |
570 |
0,99 |
0,97 |
0,96 |
0,96 |
0,93 |
580 |
0,9895 |
0,9579 |
0,9474 |
0,9474 |
1 |
590 |
0,9891 |
0,9457 |
0,9348 |
0,9239 |
0,8587 |
600 |
0,9785 |
0,9355 |
0,9247 |
0,914 |
0,8495 |
610 |
0,9787 |
0,9362 |
0,9149 |
0,9043 |
0,8404 |
620 |
0,9787 |
0,9362 |
0,9149 |
0,9043 |
0,8298 |
630 |
0,9785 |
0,9355 |
0,914 |
0,9032 |
0,8172 |
640 |
0,9785 |
0,9355 |
0,914 |
0,8925 |
0,8065 |
650 |
0,9789 |
0,9368 |
0,9158 |
0,9053 |
0,8105 |
660 |
0,9796 |
0,9388 |
0,9184 |
0,9082 |
0,8265 |
670 |
0,9902 |
0,951 |
0,9314 |
0,9314 |
0,8529 |
680 |
0,9907 |
0,9626 |
0,9439 |
0,9346 |
0,8785 |
690 |
0,982 |
0,955 |
0,9459 |
0,9459 |
0,8919 |
700 |
0,9911 |
0,9732 |
0,9643 |
0,9554 |
0,9107 |
710 |
0,9823 |
0,9646 |
0,9558 |
0,9558 |
0,9115 |
720 |
0,9911 |
0,9732 |
0,9643 |
0,9643 |
0,9196 |
730 |
1 |
0,973 |
0,973 |
0,973 |
0,9279 |
740 |
0,9909 |
0,9727 |
0,9727 |
0,9727 |
0,9273 |
750 |
0,9907 |
0,9722 |
0,9722 |
0,9722 |
0,9259 |
760 |
1 |
0,9808 |
0,9808 |
0,9808 |
0,9327 |
770 |
1 |
0,98 |
0,98 |
0,97 |
0,93 |
780 |
1 |
0,9894 |
0,9787 |
0,9787 |
0,9362 |
790 |
1,0114 |
0,9659 |
0,9659 |
0,9773 |
0,9318 |
800 |
1 |
0,9634 |
0,9512 |
0,9634 |
0,9146 |
Ekstynkcja: ei = ln Ii/I0
|
e1 |
e2 |
e3 |
e4 |
e5 |
450 |
0 |
0,0101 |
-0,01 |
0 |
-0,01 |
460 |
-0,01 |
0 |
-0,02 |
-0,01 |
-0,02 |
470 |
-0,01 |
0 |
-0,019 |
-0,01 |
-0,019 |
480 |
-0,01 |
-0,01 |
-0,019 |
-0,01 |
-0,019 |
490 |
-0,01 |
0 |
-0,019 |
-0,01 |
-0,019 |
500 |
-0,01 |
0 |
-0,01 |
0 |
-0,01 |
510 |
-0,01 |
0,01 |
-0,01 |
0 |
0 |
520 |
0 |
0,0101 |
0 |
0,0101 |
0,0101 |
530 |
0 |
0,0102 |
0,0102 |
0,0102 |
0,0204 |
540 |
0 |
0,0202 |
0,0101 |
0,0202 |
0,0305 |
550 |
0 |
0,0198 |
0,0099 |
0,0198 |
0,0299 |
560 |
0,0098 |
0,0196 |
0,0296 |
0,0296 |
0,0498 |
570 |
0,0101 |
0,0305 |
0,0408 |
0,0408 |
0,0726 |
580 |
0,0106 |
0,043 |
0,0541 |
0,0541 |
0 |
590 |
0,0109 |
0,0559 |
0,0674 |
0,0791 |
0,1523 |
600 |
0,0217 |
0,0667 |
0,0783 |
0,0899 |
0,1632 |
610 |
0,0215 |
0,066 |
0,0889 |
0,1006 |
0,1738 |
620 |
0,0215 |
0,066 |
0,0889 |
0,1006 |
0,1866 |
630 |
0,0217 |
0,0667 |
0,0899 |
0,1018 |
0,2019 |
640 |
0,0217 |
0,0667 |
0,0899 |
0,1138 |
0,2151 |
650 |
0,0213 |
0,0652 |
0,088 |
0,0995 |
0,2101 |
660 |
0,0206 |
0,0632 |
0,0852 |
0,0963 |
0,1905 |
670 |
0,0099 |
0,0503 |
0,0711 |
0,0711 |
0,1591 |
680 |
0,0094 |
0,0381 |
0,0577 |
0,0677 |
0,1295 |
690 |
0,0182 |
0,0461 |
0,0556 |
0,0556 |
0,1144 |
700 |
0,009 |
0,0272 |
0,0364 |
0,0457 |
0,0935 |
710 |
0,0179 |
0,036 |
0,0453 |
0,0453 |
0,0927 |
720 |
0,009 |
0,0272 |
0,0364 |
0,0364 |
0,0838 |
730 |
0 |
0,0274 |
0,0274 |
0,0274 |
0,0748 |
740 |
0,0091 |
0,0277 |
0,0277 |
0,0277 |
0,0755 |
750 |
0,0093 |
0,0282 |
0,0282 |
0,0282 |
0,077 |
760 |
0 |
0,0194 |
0,0194 |
0,0194 |
0,0697 |
770 |
0 |
0,0202 |
0,0202 |
0,0305 |
0,0726 |
780 |
0 |
0,0107 |
0,0215 |
0,0215 |
0,066 |
790 |
-0,011 |
0,0347 |
0,0347 |
0,023 |
0,0706 |
800 |
0 |
0,0373 |
0,05 |
0,0373 |
0,0892 |
Absorbcja względna: Ai = (I0 - Ii)/I0
|
A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
450 |
0 |
0,01 |
-0,01 |
0 |
-0,01 |
460 |
-0,01 |
0 |
-0,02 |
-0,01 |
-0,02 |
470 |
-0,01 |
0 |
-0,02 |
-0,01 |
-0,02 |
480 |
-0,01 |
-0,01 |
-0,02 |
-0,01 |
-0,02 |
490 |
-0,01 |
0 |
-0,02 |
-0,01 |
-0,02 |
500 |
-0,01 |
0 |
-0,01 |
0 |
-0,01 |
510 |
-0,01 |
0,0099 |
-0,01 |
0 |
0 |
520 |
0 |
0,01 |
0 |
0,01 |
0,01 |
530 |
0 |
0,0101 |
0,0101 |
0,0101 |
0,0202 |
540 |
0 |
0,02 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
550 |
0 |
0,0196 |
0,0098 |
0,0196 |
0,0294 |
560 |
0,0097 |
0,0194 |
0,0291 |
0,0291 |
0,0485 |
570 |
0,01 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,07 |
580 |
0,0105 |
0,0421 |
0,0526 |
0,0526 |
0 |
590 |
0,0109 |
0,0543 |
0,0652 |
0,0761 |
0,1413 |
600 |
0,0215 |
0,0645 |
0,0753 |
0,086 |
0,1505 |
610 |
0,0213 |
0,0638 |
0,0851 |
0,0957 |
0,1596 |
620 |
0,0213 |
0,0638 |
0,0851 |
0,0957 |
0,1702 |
630 |
0,0215 |
0,0645 |
0,086 |
0,0968 |
0,1828 |
640 |
0,0215 |
0,0645 |
0,086 |
0,1075 |
0,1935 |
650 |
0,0211 |
0,0632 |
0,0842 |
0,0947 |
0,1895 |
660 |
0,0204 |
0,0612 |
0,0816 |
0,0918 |
0,1735 |
670 |
0,0098 |
0,049 |
0,0686 |
0,0686 |
0,1471 |
680 |
0,0093 |
0,0374 |
0,0561 |
0,0654 |
0,1215 |
690 |
0,018 |
0,045 |
0,0541 |
0,0541 |
0,1081 |
700 |
0,0089 |
0,0268 |
0,0357 |
0,0446 |
0,0893 |
710 |
0,0177 |
0,0354 |
0,0442 |
0,0442 |
0,0885 |
720 |
0,0089 |
0,0268 |
0,0357 |
0,0357 |
0,0804 |
730 |
0 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,0721 |
740 |
0,0091 |
0,0273 |
0,0273 |
0,0273 |
0,0727 |
750 |
0,0093 |
0,0278 |
0,0278 |
0,0278 |
0,0741 |
760 |
0 |
0,0192 |
0,0192 |
0,0192 |
0,0673 |
770 |
0 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,07 |
780 |
0 |
0,0106 |
0,0213 |
0,0213 |
0,0638 |
790 |
-0,011 |
0,0341 |
0,0341 |
0,0227 |
0,0682 |
800 |
0 |
0,0366 |
0,0488 |
0,0366 |
0,0854 |
3. Wykresy:
Wykres ekstensji w funkcji długości fali:
Wykres przepuszczalności w funkcji długości fali:
Wykres fotoprądów w funkcji długości fali:
Wykres fotoprądu od roztworu dla fali 710 [nm]:
mg/cm3 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
I [A] |
111 |
109 |
108 |
108 |
103 |
Wykres absorbcji w funkcji długości fali:
4. Wnioski:
Przeprowadzone doświadczenie potwierdza wcześniejsze wiadomości uzyskane na temat widm absorbcji roztworów.