Спектрофотометрия - это экспериментальный метод, используемый для измерения концентрации растворенного вещества в конкретном растворе путем расчета количества света, поглощенного этим веществом. Этот метод очень полезен, потому что некоторые соединения также поглощают свет разных длин волн с разной интенсивностью. Анализируя свет, проходящий через раствор, вы можете определить соединения, растворенные в растворе, и их концентрации. Инструмент, используемый для анализа растворов с помощью этого метода в лаборатории, - спектрофотометр.
Шаг
Часть 1 из 3: Подготовка образца
Шаг 1. Включите спектрофотометр
Большинство спектрофотометров необходимо прогреть, прежде чем они смогут давать точные измерения. Итак, запустите машину, а затем дайте ей постоять не менее 15 минут перед измерением образца.
Используйте это время для подготовки образца
Шаг 2. Очистите кювету или пробирку
В школьных лабораториях могут быть доступны одноразовые пробирки, которые не нужно предварительно очищать. Однако, если вы используете обычную кювету или пробирку, обязательно тщательно очистите прибор перед использованием. Промойте все кюветы деионизированной водой.
- Будьте осторожны с кюветами, так как они довольно дороги.
- При использовании кюветы не касайтесь стороны, через которую проходит свет (обычно это прозрачная сторона контейнера).
Шаг 3. Залейте достаточное количество образца в кювету
Максимальный объем части кюветы - 1 мл, максимальный объем пробирки - 5 мл. Ваши измерения должны быть точными, пока свет спектрофотометра может проходить через образец, а не через пустую часть контейнера.
Если вы используете пипетку для ввода образцов, используйте новый наконечник для каждого образца. Таким образом можно избежать перекрестного заражения
Шаг 4. Приготовьте контрольный раствор
Эти растворы, также известные как заготовки или заготовки, содержат только растворитель в анализируемом растворе. Например, если у вас есть образец соли, растворенной в воде, вам понадобится холостой раствор. Если вода, которую вы используете, красная, вам также следует использовать красный пустой раствор. Используйте аналогичный контейнер для хранения холостого раствора в том же объеме, что и образец.
Шаг 5. Протрите кювету снаружи
Перед тем, как вставить кювету в спектрофотометр, вы должны убедиться, что она чистая, чтобы избежать помех измерениям из-за частиц пыли или загрязнений. Используйте ткань без ворса, чтобы удалить капли воды или пыль, приставшие к внешней стороне кюветы.
Часть 2 из 3: эксперименты
Шаг 1. Определите и отрегулируйте длину волны света для анализа образца
Используйте одну длину волны света (монохроматический луч) для повышения эффективности измерения. Выберите цвет света, который может быть поглощен химическим веществом, которое считается растворенным в исследуемом образце. Установите длину волны в соответствии со спецификациями используемого вами спектрофотометра.
- В школьных лабораториях эти длины волн обычно указываются в инструкциях по проведению экспериментов.
- Поскольку образец будет отражать весь видимый свет, длина волны цвета экспериментального света обычно всегда отличается от цвета образца.
- Объект имеет определенный цвет, потому что он отражает определенную длину волны и поглощает все остальные цвета. Трава кажется зеленой, потому что хлорофилл в ней отражает зеленый цвет и поглощает другие цвета.
Шаг 2. Откалибруйте спектрофотометр с холостым раствором
Поместите холостой раствор в держатель кювет и закройте спектрофотометр. На экране аналогового спектрофотометра есть стрелка, которая будет двигаться в зависимости от интенсивности обнаружения света. После введения холостого раствора игла должна сдвинуться вправо. Запишите это значение на случай, если оно понадобится позже. Дайте холостому раствору остаться в спектрофотометре, затем переместите иглу на ноль с помощью регулировочной ручки.
- Цифровые спектрофотометры также могут быть откалиброваны таким же образом. Однако этот инструмент оснащен цифровым экраном. Установите показание холостого раствора на 0 с помощью ручки управления.
- Даже если холостой раствор будет удален из спектрофотометра, калибровка останется действительной. Таким образом, когда вы измеряете весь образец, поглощение холостого опыта будет автоматически уменьшено.
Шаг 3. Удалите бланк и проверьте результаты калибровки спектрофотометра
Даже после удаления холостого раствора из спектрофотометра стрелка или число на экране должны показывать 0. Поместите холостой раствор обратно в спектрофотометр и убедитесь, что показания не изменились. Если спектрофотометр правильно откалиброван с использованием холостого раствора, результат на экране все равно должен быть 0.
- Если стрелка или число на экране не показывает 0, повторите шаги калибровки с пустым раствором.
- Если проблема не исчезнет, обратитесь за помощью или попросите кого-нибудь проверить спектрофотометр.
Шаг 4. Измерьте оптическую плотность образца
Удалите холостой раствор и вставьте образец в спектрофотометр. Подождите около 10 секунд, пока стрелки не стабилизируются или цифры на цифровом дисплее не перестанут меняться. Запишите процент пропускания и / или поглощения образца.
- Чем больше света проходит, тем меньше света поглощается. Обычно вам необходимо записать значение оптической плотности образца, которое обычно выражается десятичным числом, например 0,43.
- Повторите измерение каждого образца не менее трех раз, а затем вычислите среднее значение. Таким образом, вы получите более точные результаты.
Шаг 5. Повторите эксперимент с разными длинами волн света
Ваш образец может содержать несколько соединений, которые имеют разную оптическую плотность в зависимости от длины волны света. Чтобы уменьшить погрешность, повторите измерения образца с интервалами длин волн 25 нм по световому спектру. Таким образом, вы можете обнаружить другие растворенные химические вещества в образце.
Часть 3 из 3: Анализ данных по абсорбции
Шаг 1. Рассчитайте коэффициент пропускания и оптическую плотность образца
Коэффициент пропускания - это то, сколько света может пройти через образец и достичь спектрофотометра. Между тем, поглощение - это количество света, поглощаемое одним из растворенных химических веществ в образце. Есть много современных спектрофотометров, дающих выходные данные в виде коэффициента пропускания и поглощения. Однако, если вы получили значение интенсивности света, вы также можете рассчитать эти два значения самостоятельно.
- Коэффициент пропускания (T) можно определить путем деления интенсивности света, проходящего через раствор образца, на количество света, проходящего через контрольный раствор. Это значение обычно выражается в виде десятичного числа или процента. Т = I / I0, где I - интенсивность образца, а I0 - интенсивность холостого хода.
- Поглощение (A) выражается как отрицательный логарифм по основанию 10 (показатель степени) пропускания: A = -log10T. Итак, если T = 0, 1, A = 1 (0, 1 равно 10 в степени -1). Это означает, что 10% света проходит, а 90% поглощается. Между тем, если T = 0,01, A = 2 (0,01 равно 10 в степени -2). Это означает, что пропускаемый свет составляет 0,1%.
Шаг 2. Постройте график зависимости оптической плотности от длины волны
Выразите значение оптической плотности по оси ординат, а длину волны - по оси абсцисс. Из точек всех результатов поглощения на каждой длине волны вы получите спектр поглощения образца и определите содержание соединения и его соотношение в образце.
Спектры поглощения обычно имеют пики на определенных длинах волн. Эти пиковые длины волн позволяют идентифицировать определенные соединения
Шаг 3. Сравните свой спектр поглощения с графиком известного соединения
Каждое соединение имеет уникальный спектр поглощения и всегда имеет одинаковую длину волны пика при каждом измерении. Сравнивая полученный график с графиком определенного известного соединения, вы можете определить содержание растворенного вещества в растворе пробы.
