Transcript spektrofotometrična kvantitatinva analiza barvilne raztopine

SPEKTROFOTOMETRIČNA
KVANTITATIVNA ANALIZA
BARVILNE RAZTOPINE
1. vaja
TEORETIČNI DEL
POJAV BARVE





barva je elektromagnetno valovanje
z barvo označujemo določeno lastnost
svetlobe, snovi ali predmeta
barva, ki jo vidimo ni objektivna lastnost
opazovanega objekta
barva je način detekcije vidne svetlobe v
človeškem očesu, njena zavestna zaznava pa
se zgodi v možganih
predmet je črne barve, kadar je njegova
odbojnost in prepustnost za vidno svetlobo
enaka nič
Barva absorbirane svetlobe in
videna barva
λmax abs.
(nm)
Barva
absorbirane
svetlobe
Zaznana barva
prepuščene svetlobe
(komplementarna
barva)
400 – 440
vijolična
rumeno-zelena
440 – 480
modra
rumena
480 – 510
zeleno-modra
oranžna
510 – 540
zelena
rdeča
540 – 570
rumeno-zelena
vijolična
570 – 580
rumena
modra
580 – 610
oranžna
zeleno-modra
610 – 700
rdeča
zelena
Barvilna sredstva
Barvila in pigmenti oz. barvilna sredstva selektivno
absorbirajo svetlobo vidnega dela spektra (380 nm – 780
nm) – videti so obarvani.
Zaradi vsebnosti KROMOGENA v kemijski strukturi
molekula barvilnega sredstva absorbira vidno svetlobo.
Kromogen
Lastnosti kromogena:
•
dovolj velik (linearen ali cikličen) sistem konjugiranih dvojnih vezi,
•
kromoforne (antiavksokromne) skupine – elektron akceptorske
skupine
(-NO2 nitro, -N=O nitrozo, -N=N- azo, -N=N-NH- azoamino, =C=O
karbonilna, …)
•
avksokromne skupine – elektron donorske skupine
(-OH hidroksilna, -NH2 amino, -NHR alkilamino, -SO3H sulfonska, COOH karboksilna, -SO3- in –O- anionske skupine, …
Transmisijska – absorpcijska
spektrofotometrija



Transmisijski spektrofotometer meri količino
svetlobe, ki jo preiskovana raztopina
absorbira ali prepusti (pri določeni λ).
Absorpcijo svetlobe obarvanih raztopin
merimo v območju od 380 do 780 nm.
UV spektrofotometrijo uporabljamo za
identifikacijo nenasičenih vezi (dvojnih in
trojnih) v organskih spojinah (neobarvanih).
Spektrofotometer
standardna raztopina
(topilo)
fotocelica
zrcalo
I0
vir svetlobe
monokromator
I
zrcalo
barvilna raztopina
fotocelica
Prepustnost – transmisija (T)
T = I/I0
I ……
I0 … …
jakost prepuščene svetlobe skozi preiskovano
raztopino
jakost vpadne svetlobe skozi standardno
raztopino
Vrednosti prepustnosti so od 0 do 1 ali 0% do 100%.
Absorpcija - absorbanca (A)
A= log (1/T) = log (I/I0)
Absorpcija je logaritem razmerja intenzitete vpadne in
prepuščene svetlobe.
Vrednosti absorpcije so od 0 do ∞.
Beer-Lambertov zakon
A=klc
A … absorpcija raztopine pri določeni λ,
k … absorpcijski koeficient (l/(gcm) ali l/(molcm)),
l … dolžina poti v raztopini skozi katero gre svetloba
(cm),
c … koncentracija substance, ki absorbira svetlobo (g/l
ali mol/l)
Umeritvena krivulja
Beer-Lamvertov zakon velja le:
 za razredčene raztopine in raztopine barvil, ki so v
stabilnem stanju in
 če se uporablja monokromatske svetloba – svetloba ene λ
A
Naklon premice = k  l
Ax
cx
c (g/l)
Zakaj poteka kvantitativna analiza barvil v raztopini
pri valovni dolžini max absorpcije?



Analiza je najbolj občutljiva, saj se pri λmax absorpcija
barvilne raztopine najbolj spreminja s koncentracijo
barvila v raztopini,
analiza je najbolj natančna, saj če pride pri meritvah A
barvilne raztopine do napak v njeni vrednosti zaradi
absorpcij prisotnih nečistoč v raztopini, bo napaka v
vrednosti koncentracije barvila v raztopini odčitani iz
grafa umeritvene krivulje pri λmax najmanjša, saj je takrat
naklon premice največji,
uporaba ne-monokromatske svetlobe pri λmax je najmanj
problematična, ker so pri vrhu absorpcijskega spektra
odčitki A nekaj nm levo in desno od λmax skoraj enaki.
EKSPERIMENTALNI DEL
Priprava raztopin za umeritvene krivulje



izhodiščna konc. barvilne raztopine 0,08 g/l
zatehtamo barvilo v bučko, razredčimo z neionizirano
vodo, termostatiramo
z razredčevanjem pripravimo vsaj 5 barvilnih raztopin
različnih koncentracij
Spektrofotometrične meritve





Cary UV/VIS spektrofotometer najprej umerimo na 0 %
prepustnosti (z blokiranjem svetlobnega žarka) in na 100 %
prepustnosti s standardno raztopino (čistim topilom)
Posnamemo absorpcijski spekter raztopine v vidnem
območju od 380 do 780 nm in odčitamo valovno dolžino
max absorpcije barvila (λmax)
Razredčenim raztopinam različnih koncentracij izmerimo
absorpcijo pri valovni dolžini max absorpcije
Narišemo graf odvisnosti A od c raztopin – umeritveno
krivuljo
Določimo neznano koncentracijo raztopine