Закон Бугера - Ламберта - Бера і фотометрія розчинів купрум сульфату з Cobra SMARTsense

Схема досліду

У біології та хімії завжди важливо знати, яка концентрація наявна. Для розчинів це здебільшого роблять колориметром. Це прилад для вимірювання поглинання, який пропускає крізь розчин монохроматичне світло різних довжин хвиль і вимірює, наскільки сильно спадає сила світла. Це називають поглинанням. Співвідношення між концентрацією і поглинанням описує закон Бугера - Ламберта - Бера.

У цьому досліді використовують харчові барвники, бо вони безпечні й передають цю залежність так само добре, як, наприклад, купрум сульфат.

Попередні знання

Принцип

Між поглинанням монохроматичного світла, яке пропускають крізь рідку пробу, і концентрацією проби існує залежність. Цю залежність передає закон Бугера - Ламберта - Бера:

A: абсорбанс (застаріле: екстинкція); I₀: інтенсивність падного світла; I: послаблення падного світла; T: коефіцієнт пропускання; ε: молярний коефіцієнт поглинання; c: концентрація розчину; d: довжина шляху світлового променя крізь пробу

Розчин (з певною концентрацією) наливають у кювету і ставлять її у фотометр. Після того як фотометр «увімкнено», крізь розчин у кюветі пропускають монохроматичне світло, а потім вимірюють інтенсивність випромінювання, що виходить із кювети.

За допомогою закону Бугера - Ламберта - Бера можна визначити концентрацію розчину за абсорбансом монохроматичного світла.

Навчальна мета

Завдання

У цьому досліді досліджують залежність між поглинанням (тобто пропусканням) і концентрацією виміряного розчину.

Учні мають у цьому досліді відважити 0,1 г порошку барвника і розчинити його в 100 мл води, виміряти поглинання розчину й повернути рідину назад. Після цього вони розводять початковий розчин 100 мл води і знову вимірюють поглинання. Повернувши вимірювану рідину, вони розводять розчин ще раз 100 мл, щоб дістати розведення 1:3. Його знову вимірюють. Потім знову повертають рідину і додають ще 100 мл, щоб дістати розведення 1:4. Його вимірюють. Насамкінець рідину повертають і розводять ще 100 мл, щоб дістати розведення 1:5. Щоб залишати в кюветах якомога менше барвника, радимо вимивати кювети тією водою, яку використовують для розведення. Як варіант, можна щоразу готувати новий розчин із 0,1 г порошку барвника і відповідно 100 мл, 200 мл, 300 мл, 400 мл, 500 мл води, щоб відтворити розведення.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Хімічні реактиви

У біології та хімії важливо знати, у якій концентрації наявний розчин, з яким працюють. Так можна, наприклад, визначати й активність ферментів. Це роблять через фізичний принцип, який пов'язує каламутність розчину з його концентрацією. Це описує закон Бугера - Ламберта - Бера. При цьому крізь розчин посилають світловий промінь певної довжини хвилі й вимірюють спад інтенсивності після проходження крізь розчин. Використовуваний вимірювальний прилад називають колориметром.

У цьому досліді закон Бугера - Ламберта - Бера досліджують на розчинах різної концентрації.

1. Спершу ти маєш приготувати розчини різної концентрації або розвести спочатку концентрований розчин.
2. Приготовані розчини треба потім дослідити в колориметрі на їхнє поглинання. Чи розпізнаєш ти залежність?

iOS

Android

Windows

Схема досліду

Спершу треба відкалібрувати колориметр. Це роблять так: кювету наповнюють дистильованою водою і встановлюють її абсорбанс для всіх п'яти значень (Ar; Ao; Ag; Ab; Av) на 0. Спосіб вимірювання слід поставити на «Точка».

При всіх вимірюваннях важливо стежити, щоб кювета була чиста і щоб у розчині не було бульбашок повітря. Бульбашки повітря здебільшого можна прибрати клацанням по кюветі. Кювети слід брати лише за самий верх і зовсім не торкатися прозорих бічних стінок.

Щоб приготувати розчини, спершу розчиняють 0,1 г харчового барвника в 100 мл води. Коли все розчинилося, розчин спочатку розводять 1:1, потім 1:2, потім 1:3 і нарешті 1:4. Для цього до початкового розчину щоразу доливають по 100 мл води. Отже, дістають спочатку 100, потім 200, 300, 400 і насамкінець 500 мл загального об'єму.

Це треба виконати для всіх барвників.

Ряд розведень

Приклад вимірювання: помаранчевий (точка 0 00: дистильована вода)

Спершу з'єднують свій смартфон або ноутбук із measureAPP. Щоб під'єднати ноутбук, потрібен відповідний USB-кабель; для смартфона чи планшета вмикають Bluetooth і геолокацію. Потім у застосунку в розділі «Датчики» вибирають колориметр. Після цього вибирають спосіб вимірювання «Absorbance». Щоб відкалібрувати колориметр, вставляють кювету з водою і в розділі «Датчики» вибирають «обнулити», де вибирають усі п'ять варіантів.

Після цього можна вимірювати розведення. Радимо користуватися режимом одиничних значень під значком «0.0» і записувати значення в протокол.

Значення поглинання для фіолетового кольору