Spektrofotometria on kokeellinen tekniikka, jota käytetään liuenneen aineen pitoisuuden mittaamiseen tietyssä liuoksessa laskemalla kyseisen aineen absorboiman valon määrä. Tämä tekniikka on erittäin hyödyllinen, koska tietyt yhdisteet absorboivat myös eri valon aallonpituuksia eri voimakkuuksilla. Analysoimalla liuoksen läpi kulkevaa valoa voit tunnistaa liuokseen liuenneet yhdisteet ja niiden pitoisuudet. Työkalu, jolla analysoidaan ratkaisuja tällä tekniikalla laboratoriossa, on spektrofotometri.
Vaihe
Osa 1/3: Näytteen valmistelu
Vaihe 1. Käynnistä spektrofotometri
Useimmat spektrofotometrit on lämmitettävä ennen kuin ne voivat antaa tarkkoja mittauksia. Käynnistä kone ja anna sen seistä vähintään 15 minuuttia ennen näytteen mittaamista.
Käytä tämä aika näytteen valmistamiseen
Vaihe 2. Puhdista kyvetti tai koeputki
Koululaboratorioissa voi olla saatavilla kertakäyttöisiä koeputkia, joita ei tarvitse puhdistaa ensin. Jos käytät kuitenkin tavallista kyvettiä tai koeputkea, puhdista laite huolellisesti ennen käyttöä. Huuhtele kaikki kyvetit deionisoidulla vedellä.
- Ole varovainen käyttäessäsi kyvettejä, koska ne ovat melko kalliita.
- Kun käytät kyvettiä, älä kosketa sitä valon kulkevaa puolta (yleensä säiliön kirkasta puolta).
Vaihe 3. Kaada riittävä näyte kyvettiin
Kyvetin osan suurin tilavuus on 1 ml, kun taas koeputken enimmäistilavuus on 5 ml. Mittaustesi tulisi olla tarkkoja niin kauan kuin spektrofotometrin valo voi edelleen kulkea näytteen läpi eikä tyhjä osa säiliöstä.
Jos käytät pipettiä näytteiden asettamiseen, käytä uutta kärkeä jokaiselle näytteelle. Näin ristikontaminaatio voidaan välttää
Vaihe 4. Valmista kontrolliliuos
Nämä liuokset, jotka tunnetaan myös aihioina tai aihioina, sisältävät vain analysoitavan liuoksen liuottimen. Jos sinulla on esimerkiksi näyte suolaa liuotettuna veteen, tyhjä liuos, jota tarvitset, on vesi. Jos käyttämäsi vesi on punaista, käytä myös punaista tyhjää liuosta. Käytä vastaavaa astiaa pitämään tyhjä liuos samassa tilavuudessa kuin näyte.
Vaihe 5. Pyyhi kyvetin ulkopinta
Ennen kuin asetat kyvetin spektrofotometriin, sinun on varmistettava, että se on puhdas, jotta vältetään pölyhiukkasten tai epäpuhtauksien aiheuttamat häiriöt mittauksiin. Poista nukkaamattomalla liinalla kyvetin ulkopuolelle tarttuneet vesipisarat tai pöly.
Osa 2/3: Kokeileminen
Vaihe 1. Määritä ja säädä valon aallonpituus näytteen analysoimiseksi
Käytä yhtä valon aallonpituutta (yksivärinen säde) mittauksen tehostamiseksi. Valitse valon väri, jonka kemiallinen sisältö, jonka uskotaan liuenneen näytteeseen, voi absorboida. Aseta aallonpituus käyttämäsi spektrofotometrin määritysten mukaan.
- Koululaboratorioissa nämä aallonpituudet annetaan yleensä koeohjeissa.
- Koska näyte heijastaa kaiken näkyvän valon, koevalon värin aallonpituus on yleensä aina erilainen kuin näytteen väri.
- Objekti näyttää tietyltä väriltä, koska se heijastaa tiettyä aallonpituutta ja absorboi kaikki muut värit. Ruoho näyttää vihreältä, koska siinä oleva klorofylli heijastaa vihreää ja imee muita värejä.
Vaihe 2. Kalibroi spektrofotometri nollaliuoksella
Aseta tyhjä liuos kyvettitelineeseen ja sulje spektrofotometri. Analogisen spektrofotometrin näytössä on neula, joka liikkuu valon havaitsemisen voimakkuuden perusteella. Tyhjän liuoksen asettamisen jälkeen neulan tulee liikkua oikealle. Tallenna tämä arvo, jos tarvitset sitä myöhemmin. Anna tyhjän liuoksen jäädä spektrofotometriin ja liu'uta neula sitten nollaan säätönupilla.
- Digitaaliset spektrofotometrit voidaan myös kalibroida samalla tavalla. Tämä työkalu on kuitenkin varustettu digitaalisella näytöllä. Aseta tyhjän liuoksen lukema arvoon 0 säätönupilla.
- Vaikka tyhjä liuos poistetaan spektrofotometristä, kalibrointi on edelleen voimassa. Joten kun mittaat koko näytteen, aihion absorbanssi pienenee automaattisesti.
Vaihe 3. Poista aihio ja testaa spektrofotometrin kalibrointitulokset
Vaikka tyhjä liuos on poistettu spektrofotometristä, näytöllä olevan neulan tai numeron pitäisi silti olla 0. Laita nollaliuos takaisin spektrofotometriin ja varmista, että lukema ei muutu. Jos spektrofotometri on kalibroitu oikein käyttämällä tyhjää liuosta, näytön tuloksen pitäisi silti olla 0.
- Jos neula tai näytön numero ei lue 0, toista kalibrointivaiheet tyhjällä liuoksella.
- Jos ongelma jatkuu, hae apua tai pyydä joku tarkistamaan spektrofotometri.
Vaihe 4. Mittaa näytteen absorbanssi
Poista tyhjä liuos ja aseta näyte spektrofotometriin. Odota noin 10 sekuntia, kunnes kädet vakautuvat tai digitaalinäytön numerot eivät muutu. Kirjataan näytteen läpäisykyky ja/tai absorbanssi.
- Mitä enemmän valoa kulkee, sitä vähemmän valoa absorboituu. Yleensä sinun on tallennettava näytteen absorbanssiarvo, joka ilmaistaan yleensä desimaalilukuna, esimerkiksi 0,43.
- Toista kunkin näytteen mittaus vähintään kolme kertaa ja laske sitten keskiarvo. Näin saadut tulokset ovat tarkempia.
Vaihe 5. Toista koe eri valon aallonpituuksilla
Näyte voi sisältää useita yhdisteitä, joilla on erilainen absorbanssi valon aallonpituuden mukaan. Epävarmuuden vähentämiseksi toista näytteen mittaukset 25 nm: n aallonpituusväleillä valonspektrissä. Tällä tavalla voit havaita näytteestä muita liuenneita kemikaaleja.
Osa 3/3: Absorbanssitietojen analysointi
Vaihe 1. Laske näytteen läpäisevyys ja absorbanssi
Läpäisevyys on se, kuinka paljon valoa voi kulkea näytteen läpi ja saavuttaa spektrofotometrin. Samaan aikaan absorbanssi on se, kuinka paljon valoa yksi näytteen liuennut kemikaali absorboi. On olemassa monia nykyaikaisia spektrofotometrejä, jotka antavat tehon läpäisykyvyn ja absorbanssin muodossa. Jos saat kuitenkin valon voimakkuuden arvon, voit myös laskea nämä kaksi arvoa itse.
- Läpäisevyys (T) voidaan määrittää jakamalla näyteliuoksen läpi kulkevan valon intensiteetti nollaliuoksen läpi kulkevalla valomäärällä. Tämä arvo ilmaistaan yleensä desimaalilukuna tai prosentteina. T = minä/minä0, missä I on näytteen intensiteetti ja minä0 on tyhjän voimakkuus.
- Absorbanssi (A) ilmaistaan negatiivisena emäksenä 10 logaritmin (eksponentti) läpäisykyky: A = -log10T. Jos siis T = 0, 1, A = 1 (0, 1 on 10 potenssiin -1). Tämä tarkoittaa, että 10% valosta läpäisee ja 90% absorboituu. Samaan aikaan, jos T = 0,01, A = 2 (0,01 on 10 --2). Tämä tarkoittaa, että läpäisevä valo on 0,1%.
Vaihe 2. Kuvioi absorbanssiarvo suhteessa aallonpituuteen
Ilmaise absorbanssiarvo y-akselina ja aallonpituus x-akselina. Kaikkien aallonpituuksien absorbanssitulosten pisteistä saat näytteen absorbanssispektrin ja tunnistat yhdisteen sisällön ja sen suhteen näytteessä.
Absorbanssispektreillä on yleensä huippuja tietyillä aallonpituuksilla. Näiden huippuaallonpituuksien avulla voit tunnistaa tiettyjä yhdisteitä
Vaihe 3. Vertaa absorbanssispektriäsi tunnetun yhdisteen kaavioon
Jokaisella yhdisteellä on ainutlaatuinen absorbanssispektri ja sillä on aina sama huippuaallonpituus jokaisessa mittauksessa. Vertaamalla saatua kaaviota tietyn tunnetun yhdisteen kuvaajaan voit tunnistaa näyteliuoksen liuenneen aineen pitoisuuden.
