Ćwiczenie O2

Ćwiczenie 02
WYZNACZANIE STĘŻENIA ROZTWORÓW ZA POMOCĄ
SPEKTROFOTOMETRU
Przyrządy:
Spektrofotometr fotoelektryczny SPEKOL 10, kolba miarowa 1000ml z roztworem
wyjściowym ( kompleks żelaza (II) z 2,2’ - bipirydylem – C5H4NC3H4N), woda destylowana,
6 kolb miarowych 250 ml z roztworami o następujących stężeniach:
kolba nr 1 – 7,14x 10-6 mol/l
kolba nr 2 – 1,43x 10-5 mol/l
kolba nr 3 – 2,14x 10-5 mol/l
kolba nr 4 – 2,86x 10-5 mol/l
kolba nr 5 – 3,57x 10-5 mol/l
kolba nr 6 (x) – stężenie nieznane
Promieniowanie elektromagnetyczne przechodząc przez jednorodny ośrodek
materialny ulega osłabieniu w wyniku absorpcji.
Stopień osłabienia promieniowania zależy od grubości warstwy absorbującej, a w przypadku
stałej grubości tej warstwy od stężenia cząstek absorbujących. Matematyczne sformułowanie
tych prawidłowości stanowi prawo Lamberta - Beera
I= I0 e-kcx
(1)
gdzie I0 – natężenie promieniowania padającego na absorbent
I - natężenie promieniowania po przejściu przez absorbent
c – stężenie substancji absorbującej
x – grubość warstwy absorbującej
k – współczynnik charakteryzujący daną substancję
Przy określeniu ilości zaabsorbowanego promieniowania używa się wielkości zwanej
ekstynkcją E, zdefiniowanej jako
E = lg
I0
I
(2)
Zgodnie z prawem Lamberta - Beera można napisać
E = k c x lg e = ε c x
(3)
gdzie ε - współczynnik ekstynkcji, nie zależy od stężenia, uzależniony natomiast od
długości fali światła padającego, rodzaju substancji absorbującej światło i temperatury
roztworu.
Często używa się innej wielkości określonej mianem przepuszczalności, zdefiniowanej jako:
I
(4)
ν /%/ = 0 100
I
Ekstynkcja E zależy od stężenia roztworu, a funkcja E= f/c / jest linią prostą / o ile roztwór
spełnia prawo Beera/. Ekstynkcja uzależniona jest także od długości fali λ światła
padającego. Wykres zależności ekstynkcji od długości fali określa się mianem krzywej
absorpcji.
Kolejność wykonywanych czynności:
1. Zaznajomić się dokładnie z dołączoną instrukcją obsługi spektrofotometru.
2. Przygotować spektrofotometr do pracy.
3. Do lewej kuwety wlać wody destylowanej a do prawej roztwór o dowolnym znanym
stężeniu.
4. Zmierzyć ekstynkcję dla długości fal w zakresie od 380nm do 840nm co 20nm.
5. Wykonać pomiary jak w punkcie 4 dla roztworu o innym znanym stężeniu.
6. Sporządzić wykresy zależności ekstynkcji od długości fali celem znalezienia λ’ dla której
ekstynkcja osiąga wartość maksymalną.
7. Na bębnie do nastawiania długości fali nastawić wartość λ’ przy której zanotowano
maksymalną ekstynkcję (punkt 4); zmierzyć wartości ekstynkcji dla wszystkich
roztworów / łącznie z roztworem o nieznanym stężeniu cx / .
8. Dopasować prostą E= f/ c / metodą regresji liniowej. Obliczyć nachylenie a oraz
odchylenie standardowe Sa.
9. Na papierze milimetrowym sporządzić wykres E= f/ c / i nanieść punkty doświadczalne.
10. Z nachylenia prostej a oraz wielkości ekstynkcji Ex wyznaczyć stężenie cx nieznanego
roztworu.
11. Z nachylenia prostej oraz grubości warstwy pochłaniającej wyznaczyć współczynnik
ekstynkcji
12. Obliczyć niepewność wyznaczonego nieznanego stężenia.
Tabela 1
Stężenie c /mol/l /
c1
c2
Dł. fali
λ /nm /
Ekstynkcja E
Tabela 2
Dł. fali λ = .600.nm
Stężenie c mol/l
Wymagania:
- absorpcja światła [ 13, 14 ]
- prawo Lamberta - Beera [ 1, 13 ]
- efekt fotoelektryczny [ 1, 3 , 14 ]
- fotokomórka [ 14 ]
Ekstynkcja E