Задание для студентов по лабораторной работе №18

«Определение концентрации и молярной экстинкции вещества методом колориметрии»

Цель работы:Методом наименьших квадратов построить калибровочный график. Определить молярную экстинкцию красителя на одной длине волны и найти неизвестную концентрацию вещества.

Вопросы теории ( исходный уровень)

Поглощение света и его законы. Показатель поглощения, коэффи­циент пропускания, оптическая плотность. Регистрация спектров поглоще­ния биологических объектов. Фотоколориметрия и спектрофотометрия.Устройство ФЭКа. Определение с его помощью концентрации растворов. Определение спектра поглощения вещества спектрофотометром. Рассеяние света и его виды, закон Релея. Нефелометрия.( Лекция№15.)

Содержание занятия:

1.Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.

2.Оформить отчет.

3.Защитить работу с оценкой.

4.решить задачи

Задачи

1. При прохождении света с длиной волны λ1 через слой вещества его интенсивность уменьшается вследствие поглощения в 4 раза. Интенсивность света с длиной волны λ2 по той же причине ослабляется в 3 раза. Найдите толщину слоя вещества и показатель поглощения для света с длиной волны λ2, если для света с длиной волны λ1 он равен χ₁= 0,02 см-1.

2.Через пластинку из прозрачного вещества толщиной х=4,2см проходит половина падающего на нее светового потока. Определите натуральный показатель поглощения данного вещества. Рассеянием света в пластинке пренебречь; считать, что 10% падающей энергии отражается на поверхности пластинки.

3.В 4%-ном растворе вещества в прозрачном растворится интенсивность света на глубине х=20мм ослабляется в 2 раза. Во сколько раз ослабляется интенсивность света на глубине х=30 мм в 8%-ном растворе того же вещества. Какова концентрация раствора, если одинаковая освещенность фотометрических полей была получена при толщине х= 8мм у эталонного 3%-ного раствора и х=24мм у исследуемого раствора?

4. При прохождении монохроматического света через слой вещества толщиной х=15см

интенсивность убывает и 4 раза. Определите показатель рассеяния, если показатели поглощения χ=0,025 см-1.

5.Чему равен молярный показатель поглощения вещества, на длине волны 400 нм, если при прохождении света через раствор с концентрацией 0,5 М интенсивность света умень-шилась в 10 раз? 6.Длина кювета 0,3 см. Ширина щели монохроматора для раствора сравнения равна 0,1 мм, для исследуемого раствора — 0,038мм. Чувстви­тельность спектрофотометра 2,0, Чему равна оптическая плотность исследуемого раствора?

Лабораторная работа18 Получение спектров поглощения биологических объектов с помощью спектрофотометра

Цель работы: С помощью фотоколориметра снять молекулярный спектр поглощения вещества.

Приборы и материалы: Фотометр фотоэлектрический КФК-3, кюветы, дистиллированная вода, раствор красителя (бром-феноловый синий или KMnO₄).

Ход работы. Определение длины волны, соответствующей максимуму оптической плотности красителя.

Ход работы

1. Ознакомьтесь с инструкцией по работе на фотометре фотоэлектрическом КФК-3

2. Включите КФК-3 и прогрейте прибор в течение 15 минут.

3. Приготовьте раствор 0.01MKMnO₄. Для этого матричный раствор 1 МKMnO₄необходимо разбавить в 100 раз.

4. В кювету сравнения налейте дистиллированную воду, а в опытную кювету – раствор 0.01MKMnO₄. Проследите за тем, чтобы на стенках кюветы не осталось капелек жидкости или других пятен. Протрите кювету чистой салфеткой.

5. Поместите кюветы в соответствующие кюветные отделения и, согласно инструкции, снимите спектры поглощения красителя относительно дистиллированной воды (зависимости коэффициента поглощения света и относительной плотности вещества от длины волны света). Показания прибора снимайте через каждые 10 нм, а в области экстремума - через каждые 2 нм.

6. Данные измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1.

, нм.	Коэффициент поглощения света П,%	Оптическая плотность вещества (D), отн. ед.
400
410
420
…
650

Рис.1. Спектр поглощения раствора KMnO₄.

, нм.

7. По данным таблицы 1 постройте спектры поглощения красителя.

8. Проанализируйте спектр поглощения красителя. Найдите длину волны света, на которой наблюдается экстремум спектра поглощения.

Определение молярной экстинкции вещества

Ход работы

1. Приготовьте растворы KMnO₄следующих концентраций: 0,0025 М, 0,005 М и 0,015 М.

2. На монохроматоре установите длину волны, соответствующую максимуму спектра поглощения исследуемого раствора.

3. Возьмите две кюветы. Первую наполните дистиллированной водой, а вторую - раствором красителя концентрации наименьшей из предложенных растворов красителя. Измерьте соответствующую оптическую плотность.

4. Повторите опыт для растворов красителя других концентраций. Запишите результаты в таблицу 2.

Таблица 2.

Номер опыта	С, М	Оптическая плотность D, отн. ед.
1	0,0025
2	0,005
3	0,01
4	0,015

5. Постройте график зависимости оптической плотности раствора на длине волны, соответствующей максимуму спектра поглощения, от концентрации раствора в молях.

Рис. 2. Зависимость оптической плотности раствора на _max от концентрации красителя в растворе.

6. С помощью графика (калибровочного графика) и закона Бугера-Ламберта-Бера найдите значение экстинкции раствора на _max.

Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера,для любых двух произвольных концентраций выполняется равенство, т.е.D_i=^.C_i^.l D_k=^.C_k^.l , гдеD_iиD_k- оптические плотности, С_iи С_k– соответствующие концентрации иl –оптический путь (длина кюветы). Найдем экстинкцию из соотношенияD_i- D_k= l (C_i-C_k):

.

Растворы должны быть разбавленными.

Измерьте длину кюветы в см. При l равной единице, ε равна тангенсу наклона калибровочной линии:,

где α- угол наклона калибровочной прямой к оси абсцисс. Экстинкция имеет размерность М^-1.см^-1

Рассчитайте экстинкцию для трех пар значений концентраций и найдите среднее. Результаты занесите в таблицу 3.

Таблица 3.

Длина кюветы, см	Экстинкция раствора, М^-1см^-1	Усредненная экстинкция раствора, М^-1см^-1
2

Рис. 3. Калибровочный график, на котором показан принцип расчета коэффициента экстинкции раствора.