bestäm koncentrationen av ett ämne med uv/vis...
TRANSCRIPT
Niklas Dahrén
Bestäm koncentrationen av ett ämne med UV/Vis-spektrofotometri
UV/Vis-spektrofotometri
ü Sy$et med spektrofotometri är a% mäta koncentra-onen av e% ämne i en lösning. Det sker genom a% vi bestrålar lösningen med ultraviole% eller visuellt ljus (beroende på vilken typ av ljus ämnet kan absorbera) och får ut e% ”absorbansvärde”. Desto mer ljus som absorberas av lösningen desto högre koncentra-on finns det av ämnet.
ü UV= Ultraviole% ljus (korta våglängder som våra ögon ej kan uppfa%a). ü Vis= Visuellt ljus (medellånga våglängder som våra ögon kan uppfa%a).
ü UV/Vis-‐spektrofotometri u6örs med en UV/Vis-‐spektrofotometer.
UV/Vis-spektrofotometerns uppbyggnad
Monokromator
Kyve: (med provet som ska undersökas)
Ljuskälla
Detektor
Principen bakom UV/Vis-spektrofotometri
Kyve% med provlösning
ü En ljuskälla skickar ut ljus mot kyve:en där provlösningen med ämnet finns. Ämnets molekyler absorberar en stor del av det ljus som åker in i kyve%en. Desto fler molekyler (högre koncentra-on av ämnet) desto mer ljus absorberas.
ü Detektorn registrerar transmi:ansen vilket är den andel ljus som tar sig igenom och träffar detektorn. Detektorn kan sedan u-från transmi%ansen beräkna absorbansen.
Detektor
0,38
Från detektorn får vi ett absorbansvärde
Kyve% med provlösning
I1: Den mängd ljus som tar sig igenom kyve%en och träffar detektorn. I0: Den mängd ljus som skickades in i kyve%en.
T = 0,42 %T = 42 % A = 0,38
T: 3/7= 0,42= 42 % -‐log(0,42)= 0,38
I1
1. Detektorn registrerar det ljus som träffar detektorn och räknar sedan ut transmi%ansen med följande formel:
Detektor
Vårt exempel:
I0
0,38
2. Detektorn räknar sedan ut absorbansen med följande formel:
Monokromatorns funktion
ü Vi ställer in monokromatorn på den våglängd av ljuset som ämnet är bäst på a% absorbera. Varje ämne har en specifik våglängd som ämnet absorberar bäst.
ü Monokromatorn filtrerar alltså bort de oönskade våglängderna och släpper enbart igenom den
våglängd vi har ställt in den på.
ü En monokromator innehåller e: vridbart prisma och en spalt: Prismat delar upp det vita ljuset, som kommer från ljuskällan, i alla dess våglängder. Spalten gör a% bara en enda våglängd passerar ut ur monokromatorn. När vi ställer in spektrofotometern på en viss våglängd så vrider vi prismat så a% rä% våglängd ”slinker” ut genom spalten!
Vi% ljus
Absorbansvärdet är proportionerligt mot koncentrationen
Absorbans
KoncentraWon
En högre koncentration av ämnet ger ett högre absorbansvärde
Kyve% med provlösning Detektor
0,85
T: 1/7= 0,14= 14 % -‐log(0,14)= 0,85
Uträkning av absorbansvärdet: T = 0,14 %T = 14 % A = 0,85
Men hur vet vi den exakta koncentrationen?
ü Vi blandar därför Wll e: antal, ca 4-‐6 st, ”standardlösningar”
(eller kalibreringslösningar) med kända koncentra-oner av ämnet (kallas o_a för en ”standardserie”). Koncentra-onerna av dessa bör ligga inom e% rimligt intervall.
ü Vi mäter sedan absorbansen av dessa kända prover. Om en standardlösning med känd koncentra-on också har absorbansvärdet 0,38 så borde vårt prov ha samma koncentra-on som denna standardlösning!
Standard-‐lösningar:
KoncentraWon:
Prov 1 0,625 % Prov 2 1,25 % Prov 3 2,5 % Prov 4 5 %
ü När vi mä:e vårt ämne fick vi absorbansvärdet 0,38. Men vad innebär e% absorbansvärde på 0,38 i koncentra-on? Vi vet bara a% e% högt absorbansvärde innebär en hög koncentra-on och tvärtom. Vi vet däremot inte den exakta koncentra-onen. För a% ta reda på det måste vi jämföra med absorbansen från prover med kända koncentra-oner.
Vi jämför vårt erhållna absorbansvärde med absorbansvärdet från standardlösningarna
Standard-‐lösningar:
KoncentraWon: Lösningarnas uppmä:a absorbansvärden:
Prov 1 0,625 % 0,11 Prov 2 1,25 % 0,21 Prov 3 2,5 % 0,38 Prov 4 5 % 0,79
ü Nedanstående tabell visar de absorbansvärdena vi fick när vi mä%e våra standardlösningar med kända koncentra-oner (vår standardserie).
ü Fråga: Vilken är koncentra-onen av vårt okända prov om absorbansen av provet var 0,38?
ü Lösning: Genom a% jämföra vårt prov med dessa värden kan vi lista ut den okända koncentra-onen. Tabellen visar a% absorbansvärdet 0,38 motsvarar koncentra-onen 2,5 %.
Men vad gör vi om absorbansvärdet inte matchar?
ü Vad gör vi om vårt uppmä:a absorbansvärde inte exakt matchar absorbansvärdet från något av våra kända prover.
ü Exempel: Om absorbansvärdet från vårt prov är 0,30. Vad gör vi då?
ü Lösning: Vi gör en standardkurva som baseras på våra standardlösningar med kända koncentra-oner!
Vi gör en ”standardkurva” med värdena från standardlösningarna
Absorbans
KoncentraWon 5 % 3 % 2 % 1 %
Proverna: KoncentraWon: Absorbans: Prov 1 0,625 % 0,11 Prov 2 1,25 % 0,21 Prov 3 2,5 % 0,38 Prov 4 5 % 0,79
0,10
0,20
0,40
0,50
0,60
0,30
0,70
0,80
4 %
Vi använder standardkurvan för att ta reda på den okända koncentrationen
Absorbans
KoncentraWon 5 % 3 % 2 % 1 %
0,10
0,20
0,40
0,50
0,60
0,30
0,70
0,80
4 %
Tillvägagångssä:: 1. Läs av det uppmä%a absorbansvärdet
på y-‐axeln. 2. Dra e% streck från y-‐axeln -ll
standardkurvan. 3. Dra e% streck från standardkurvan
rakt ner -ll x-‐axeln. 4. Läs av koncentra-onen.
Svar: 2 %
”Lambert-Beers lag” visar sambandet mellan absorbans och koncentration
TAclA 10log−== λεOm exWnkWonskoefficienten är känd kan ”Lambert-‐Beers lag” användas för a% beräkna koncentra-onen istället för a% göra en standardkurva (i prak-ken föredrar man dock o_ast a% göra en standardkurva).
A = Absorbansen. ε= ”Molära ex-nk-onskoefficienten”, den är specifik för det ämne som undersöks och är e% värde på hur bra ämnet är på a% absorbera ljus vid en viss specifik våglängd. c= Koncentra-onen av ämnet i kyve%en. l= Kyve%ens längd, o_ast 1 cm (den sträcka ljusets färdas genom kyve%en).
Se gärna fler filmer av Niklas Dahrén: h:p://www.youtube.com/KemilekWoner
h:p://www.youtube.com/MedicinlekWoner