Як провести спектрофотометрический аналіз: 13 кроків

Спектрофотометрія - експериментальний метод, який дозволяє виміряти концентрацію розчинених речовин за кількістю поглинається розчином світла. Висока ефективність даного методу обумовлена тим, що різні сполуки по-різному поглинають світло з тією чи іншою довжиною хвилі. За кількістю що пройшов крізь розчин світла можна з`ясувати, які сполуки присутні в розчині, і визначити їх концентрації. У лабораторіях для цього використовують спеціальний прилад - спектрофотометр.

кроки

Частина 1 з 3:

підготовка зразків

1. Увімкніть спектрофотометр. Більшості спектрофотометрів необхідний попередній розігрів - це допомагає отримати більш точні результати. Увімкніть прилад і почекайте хоча б 15 хвилин, перш ніж приступати до вимірів.

Використовуйте час розігріву приладу для підготовки зразків.

2. Помийте кювети і пробірки. При виконанні лабораторної роботи в школі вам можуть видати одноразові пробірки, які не потрібно чистити. Якщо ж ви використовуєте багаторазові кювети або пробірки, перед роботою їх необхідно як слід вимити. Ретельно помийте весь посуд деионизированной водою.

Будьте обережні при поводженні з кюветами, так як вони можуть бути досить дорогими.

Не торкайтеся руками до тих місць на стінці кювети, через які буде проходити світло (зазвичай це прозорі боку).

3. Залийте в кювету необхідну кількість досліджуваної рідини. Максимальний обсяг деяких кювет становить 1 мілілітр (мл), в той час як пробірки можуть бути розраховані на 5 мілілітрів. Для отримання точних результатів необхідно, щоб промінь лазера проходив через рідину і не зачіпав порожню частину ємності.

Якщо ви переливає досліджувану рідину за допомогою піпетки, використовуйте для кожного розчину нову піпетку, щоб уникнути перехресного забруднення зразків.

4. Приготуйте контрольний розчин. Контрольний, або холостий розчин являє собою чистий розчинник, без присутніх в інших зразках домішок. Наприклад, якщо ви розчинили у воді сіль, як холостого розчину слід взяти просту воду. Якщо при цьому ви пофарбували воду в червоний колір, як холостого розчину також необхідно взяти червону воду. Холостий розчин повинен мати той же обсяг, що і досліджувані розчини, і його слід налити в таку ж ємність.

5. Протріть зовнішню поверхню кювети. Перш ніж помістити кювету в спектрофотометр, необхідно переконатися, що вона чиста, інакше частинки бруду і пилу можуть спотворити результати. Протріть безворсовой тканиною стінку кювети зовні, щоб видалити можливі краплі води і частинки пилу.

Частина 2 з 3:

проведення експерименту

1. Виберіть і задайте довжину хвилі світла для аналізу зразків. Для більшої точності використовуйте світло з одного довжиною хвилі (монохроматичне світло). Необхідно вибрати таку довжину хвилі, щоб світло поглинався одним із з`єднань, що можливо входить до складу досліджуваного розчину. Виставте обрану довжину хвилі на спектрофотометрі відповідно до інструкцій по експлуатації приладу.

При лабораторних заняттях довжину хвилі світла може задати викладач.
Оскільки зразок відображає весь світ з тією довжиною хвилі, яка відповідає кольору даного розчину, в експерименті слід використовувати світло з іншого довжиною хвилі.
Предмети мають той чи інший колір з огляду на те, що вони відбивають світло з відповідною довжиною хвилі і поглинають випромінювання з іншими довжинами хвиль. Трава зелена через те, що в ній міститься хлорофіл, який відображає зелене світло і поглинає світло з іншими довжинами хвиль.

2. Відкалібруйте прилад по холостому розчину. Помістіть в утримувач спектрофотометра кювету з холостим розчином і закрийте кришку приладу. Аналогові спектрофотометри забезпечені шкалою зі стрілкою, кут відхилення якої визначається інтенсивністю минулого світла. У разі холостого розчину стрілка відхилиться вправо. Запишіть показання приладу на випадок, якщо вони знадобляться вам надалі. Потім переведіть стрілку в нульове положення за допомогою ручки настройки (при цьому холостий розчин повинен як і раніше залишатися в приладі).

Цифрові спектрофотометри замість шкали забезпечені дисплеєм, і їх можна відкалібрувати таким же чином. Встановіть нуль для холостого розчину за допомогою кнопок настройки.

Калібрування збережеться і після того, як ви дістанете холостий розчин. При роботі з іншими зразками світло, який поглинається беспрімесним розчинником, буде автоматично відраховуватися з показань приладу.

3. Дістаньте кювету з холостим розчином і перевірте калібрування. За відсутності холостого розчину стрілка повинна залишитися на нульовій позначці (або на дисплеї повинен зберегтися нуль). Знову помістіть в прилад холостий розчин і переконайтеся в тому, що спектрофотометр як і раніше показує нуль. При правильному калібруванні прилад повинен показувати нуль і з холостим розчином, і без нього.

У разі ненульових показань приладу повторіть калібрування з холостим розчином.

У разі подальших проблем попросіть про допомогу або зверніться до обслуговуючого прилад технічного персоналу.

4. Виміряйте оптичну щільність експериментального зразка. Дістаньте з приладу холостий розчин і помістіть в нього досліджуваний зразок. Зачекайте приблизно 10 хвилин, поки стрілка не заспокоїться або поки не перестануть змінюватися цифри на дисплеї. Після цього запишіть значення коефіцієнта пропускання і / або оптичної щільності.

Чим більше світла проходить через зразок, тим менше світла він поглинає. Зазвичай записують значення оптичної щільності, які мають вигляд десяткового дробу, наприклад 0,43.

Повторіть вимірювання для кожного зразка щонайменше три рази і знайдіть середні значення. Таким чином ви отримаєте більш точні результати.

5. Повторіть експеримент для інших довжин хвиль. Зразок може містити кілька невідомих домішок, які поглинають світло при різній довжині хвилі. Щоб виключити невизначеність, повторіть вимірювання з кроком 25 нанометрів для всього спектра. Це дозволить вам визначити інші сполуки, які входять до складу досліджуваного розчину.

Частина 3 з 3:

Аналіз отриманих даних

1. Розрахуйте коефіцієнт пропускання і оптичну щільність зразка. Коефіцієнт пропускання показує, яка частка світла пройшла через зразок і досягла детектора спектрофотометра. Оптична щільність показує, скільки світла поглинуло одне із з`єднань, розчинених в рідині. Багато сучасні спектрофотометри відразу видають значення коефіцієнта пропускання і оптичної щільності, але якщо ви записали значення інтенсивності, то зможете розрахувати ці величини самостійно.

Коефіцієнт пропускання (T) знаходиться шляхом ділення інтенсивності минулого через зразок світла на інтенсивність світла, який пройшов через холостий розчин. Як правило, цей коефіцієнт записується у вигляді десяткового дробу або відсотків. T = I / I₀, де I - інтенсивність світла, що пройшло через досліджуваний зразок, I₀ - інтенсивність світла, що пройшло через холостий розчин.
Оптична щільність (A) дорівнює логарифму по підставі 10 від коефіцієнта пропускання, взятому з негативним знаком: A = -log₁₀T. Якщо T становить 0,1, то A дорівнює 1 (0,1 дорівнює 10 в ступені -1), тобто 10 відсотків світла проходить, а 90 відсотків поглинається. При T = 0,01 оптична щільність A становить 2 (0,01 дорівнює 10 в ступені -2), тобто проходить всього 1 відсоток світла.

2. Побудуйте залежність оптичної щільності від довжини хвилі. Відкладіть оптичну щільність по вертикальній осі ОY, а на горизонтальній осі ОX відзначте використані довжини хвиль. Піки оптичної щільності для кожної використаної довжини хвилі складають спектр поглинання даного зразка, за яким можна визначити, які речовини і в яких пропорціях розчинені в цьому зразку.

Спектр поглинання зазвичай має максимуми при певних довжинах хвиль, за якими можна визначити що входять до розчин речовини.

3. Порівняйте отриманий спектр поглинання з відомими спектрами поглинання для різних речовин. Кожне з`єднання має характерний спектр поглинання, воно завжди дає пік при одній і тій же довжині хвилі. Порівняйте спектр невідомого розчину з відомими спектрами різних речовин і визначте, які з`єднання входять в ваш розчин.

За допомогою даного методу можна також виявити забруднення зразка. Якщо ви очікуєте отримати один виразний пік при певній довжині хвилі, а замість цього виявляєте два окремих піку, значить, з вашим зразком щось не так.