Spektrofotometrija yra eksperimentinis metodas, naudojamas išmatuoti tirpios medžiagos koncentraciją tam tikrame tirpale, apskaičiuojant tos medžiagos sugertos šviesos kiekį. Ši technika yra labai naudinga, nes tam tikri junginiai taip pat sugers skirtingo intensyvumo šviesos bangos ilgius. Analizuodami šviesą, praeinančią per tirpalą, galite nustatyti tirpale ištirpusius junginius ir jų koncentracijas. Įrankis, naudojamas tiriant tirpalus šia technika laboratorijoje, yra spektrofotometras.
Žingsnis
1 dalis iš 3: Mėginio paruošimas
Žingsnis 1. Įjunkite spektrofotometrą
Daugelį spektrofotometrų reikia sušildyti, kad jie galėtų tiksliai išmatuoti. Taigi, prieš pradėdami matuoti mėginį, paleiskite mašiną ir leiskite jai sėdėti bent 15 minučių.
Šį laiką naudokite ruošdami mėginį
2 žingsnis. Išvalykite kiuvetę arba mėgintuvėlį
Mokyklų laboratorijose gali būti tiekiami vienkartiniai mėgintuvėliai, kurių pirmiausia nereikia valyti. Tačiau, jei naudojate įprastą kiuvetę ar mėgintuvėlį, prieš naudodami būtinai kruopščiai išvalykite aparatą. Nuplaukite visas kiuvetes dejonizuotu vandeniu.
- Būkite atsargūs naudodami kiuvetus, nes jie yra gana brangūs.
- Kai naudojate kiuvetę, nelieskite tos pusės, kur praeina šviesa (dažniausiai skaidrios talpyklos pusės).
3 žingsnis. Į kiuvetę įpilkite pakankamai mėginio
Didžiausias kiuvetės dalies tūris yra 1 ml, o didžiausias mėgintuvėlio tūris - 5 ml. Jūsų matavimai turėtų būti tikslūs, kol spektrofotometro šviesa vis tiek gali praeiti pro mėginį, o ne tuščia talpyklos dalis.
Jei mėginiams įterpti naudojate pipetę, kiekvienam mėginiui naudokite naują antgalį. Tokiu būdu galima išvengti kryžminio užteršimo
4 žingsnis. Paruoškite kontrolinį tirpalą
Šiuose tirpaluose, kurie taip pat žinomi kaip ruošiniai arba ruošiniai, yra tik tirpiklis analizuojamame tirpale. Pavyzdžiui, jei turite druskos mėginį, ištirpintą vandenyje, tuščiasis tirpalas, kurio jums reikia, yra vanduo. Jei jūsų naudojamas vanduo yra raudonas, taip pat turėtumėte naudoti raudoną tuščią tirpalą. Panašią talpyklą tuščiam tirpalui laikyti tokio paties tūrio kaip mėginys.
5 veiksmas. Nuvalykite kiuvetės išorę
Prieš įdėdami kiuvetę į spektrofotometrą, turite įsitikinti, kad ji yra švari, kad matavimai netrukdytų dėl dulkių dalelių ar priemaišų. Naudokite šluostę be pūkelių, kad pašalintumėte vandens lašelius ar dulkes, prilipusias prie kiuvetės išorės.
2 dalis iš 3: Eksperimentai
Žingsnis 1. Nustatykite ir sureguliuokite šviesos bangos ilgį, kad analizuotumėte mėginį
Norėdami padidinti matavimo efektyvumą, naudokite vieną šviesos bangos ilgį (monochromatinį spindulį). Pasirinkite šviesos spalvą, kurią gali absorbuoti cheminė medžiaga, kuri, kaip manoma, ištirps bandomajame mėginyje. Nustatykite bangos ilgį pagal naudojamo spektrofotometro specifikacijas.
- Mokyklų laboratorijose šie bangos ilgiai paprastai pateikiami eksperimentinėse instrukcijose.
- Kadangi mėginys atspindės visą matomą šviesą, eksperimentinės šviesos spalvos bangos ilgis paprastai visada skiriasi nuo mėginio spalvos.
- Objektas atrodo tam tikros spalvos, nes atspindi tam tikrą bangos ilgį ir sugeria visas kitas spalvas. Žolė atrodo žalia, nes joje esantis chlorofilas atspindi žalią ir sugeria kitas spalvas.
2. Žingsnis Kalibruokite spektrofotometrą tuščiu tirpalu
Tuščiasis tirpalas dedamas į kiuvetės laikiklį ir uždaromas spektrofotometras. Analoginio spektrofotometro ekrane yra adata, kuri judės pagal šviesos aptikimo intensyvumą. Įdėjus tuščią tirpalą, adata turi judėti į dešinę. Įrašykite šią vertę, jei prireiks vėliau. Leiskite tuščiajam tirpalui likti spektrofotometre, tada slankykite adatą iki nulio, naudodami reguliavimo rankenėlę.
- Skaitmeniniai spektrofotometrai taip pat gali būti kalibruojami. Tačiau šis įrankis turi skaitmeninį ekraną. Valdymo rankenėle nustatykite tuščio tirpalo rodmenį į 0.
- Net jei tuščiasis tirpalas pašalinamas iš spektrofotometro, kalibravimas vis tiek galioja. Taigi, kai matuojate visą mėginį, ruošinio absorbcija bus automatiškai sumažinta.
3 žingsnis. Išimkite ruošinį ir patikrinkite spektrofotometro kalibravimo rezultatus
Net tada, kai tuščiasis tirpalas buvo pašalintas iš spektrofotometro, adata ar skaičius ekrane vis tiek turėtų rodyti 0. Įdėkite tuščią tirpalą atgal į spektrofotometrą ir įsitikinkite, kad rodmenys nesikeičia. Jei spektrofotometras tinkamai sukalibruotas naudojant tuščią tirpalą, rezultatas ekrane vis tiek turėtų būti 0.
- Jei adata ar skaičius ekrane neskaito 0, pakartokite kalibravimo veiksmus su tuščiu tirpalu.
- Jei problema išlieka, kreipkitės pagalbos arba paprašykite kas nors patikrinti spektrofotometrą.
4 žingsnis. Išmatuokite mėginio absorbciją
Išimkite tuščią tirpalą ir įkiškite mėginį į spektrofotometrą. Palaukite apie 10 sekundžių, kol rankos stabilizuosis arba skaitmeniniai ekranai nustoja keistis. Užrašoma mėginio pralaidumo ir (arba) absorbcijos procentinė dalis.
- Kuo daugiau šviesos praleidžiama, tuo mažiau šviesos sugeriama. Paprastai reikia įrašyti mėginio absorbcijos vertę, kuri paprastai išreiškiama dešimtainiu skaičiumi, pavyzdžiui, 0,43.
- Pakartokite kiekvieno mėginio matavimą bent tris kartus ir tada apskaičiuokite vidurkį. Tokiu būdu gauti rezultatai bus tikslesni.
Žingsnis 5. Pakartokite eksperimentą su skirtingais šviesos bangos ilgiais
Jūsų mėginyje gali būti keli junginiai, kurių absorbcija skiriasi, priklausomai nuo šviesos bangos ilgio. Norėdami sumažinti neapibrėžtumą, pakartokite mėginio matavimus 25 nm bangos ilgio intervalais visame šviesos spektre. Tokiu būdu mėginyje galite aptikti kitų ištirpusių cheminių medžiagų.
3 dalis iš 3: Absorbcijos duomenų analizė
1 žingsnis. Apskaičiuokite mėginio pralaidumą ir absorbciją
Pralaidumas yra tai, kiek šviesos gali praeiti pro mėginį ir pasiekti spektrofotometrą. Tuo tarpu absorbcija yra tai, kiek šviesos sugeria viena iš mėginyje ištirpusių cheminių medžiagų. Yra daug šiuolaikinių spektrofotometrų, rodančių pralaidumą ir absorbciją. Tačiau jei gausite šviesos intensyvumo vertę, šias dvi vertes taip pat galite apskaičiuoti patys.
- Pralaidumą (T) galima nustatyti dalijant pro mėginio tirpalą praeinančios šviesos intensyvumą iš šviesos kiekio, praeinančio per tuščiąjį tirpalą. Ši vertė paprastai išreiškiama dešimtainiu skaičiumi arba procentais. T = aš/aš0, kur aš - mėginio intensyvumas ir aš0 yra tuščias intensyvumas.
- Absorbcija (A) išreiškiama kaip neigiamas bazinis 10 logaritmo (eksponentinis) pralaidumas: A = -log10T. Taigi, jei T = 0, 1, A = 1 (0, 1 yra 10 iki -1 galios). Tai reiškia, kad praleidžiama 10% šviesos, o 90% - sugeriama. Tuo tarpu, jei T = 0,01, A = 2 (0,01 yra 10 iki -2). Tai reiškia, kad praleidžiama šviesa yra 0,1%.
Žingsnis 2. Grafikuokite absorbcijos vertę, palyginti su bangos ilgiu
Sugerties vertę išreikškite y ašimi, o bangos ilgį-x ašimi. Iš visų bangos ilgių absorbcijos rezultatų taškų gausite mėginio absorbcijos spektrą ir nustatysite junginio kiekį bei jo santykį mėginyje.
Absorbcijos spektrai paprastai turi smailių tam tikru bangos ilgiu. Šie didžiausi bangos ilgiai leidžia nustatyti konkrečius junginius
Žingsnis 3. Palyginkite savo absorbcijos spektrą su žinomo junginio grafiku
Kiekvienas junginys turi unikalų absorbcijos spektrą ir kiekvieno matavimo metu visada turi tą patį smailės bangos ilgį. Palyginę gautą grafiką su tam tikro žinomo junginio grafiku, galite nustatyti tirpios medžiagos kiekį mėginio tirpale.
