Определение концентрации водного раствора рибофлавина с помощью колориметра. Лаба 77. Лабораторная работа 77 определение концентрации водного раствора рибофлавина с помощью колориметра
 Скачать 3.85 Mb.
|
|
Отчет по Лабораторной работе №77 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНОГО РАСТВОРА РИБОФЛАВИНА С ПОМОЩЬЮ КОЛОРИМЕТРА. Выполнила студентка 1 курса ФФ Кабанова Маргарита Игоревна 07.04.2023 Проверил: Санкт-Перебург 2023 ФГБОУ ВО СПХФУ НОЦ БИСФ Лабораторная работа № 77 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНОГО РАСТВОРА РИБОФЛАВИНА С ПОМОЩЬЮ КОЛОРИМЕТРА. Дата выполнения_________________ Время на подготовку и допуск к лабораторной работе: 30 минут. Время на выполнение работы: 30 минут. Время на оформление отчета и расчёты: 30 минут. Цель работы Экспериментально проверить закон Бугера - Ламберта – Бера и определить концентрации водного раствора рибофвлавина с помощью колориметра. Оборудование 1.Колориметр фотоэлектрический концентрированный, КФК-2 (Рис. 77.4). 2.Набор кювет одинаковой толщины с водными растворами рибофлавина разной концентрации. Основные сведения Пусть пучок монохроматического света с длиной волны проходит через слой поглощающего вещества (Рис. 77.1). Рис. 77.1. Проxождение пучка монохроматического света через слой поглощающего вещества: I 0 — интенсивность падающего света: I — интенсивность света, прошедшего через слой поглощающею вещества толщиной l Обозначим через I 0 интенсивность падающего света, а через I — интенсивность света, проходящего через слой поглощающего вещества толщиной l. Согласно закону Бугера - Ламберта - Бера, интенсивность света экспериментально убывает по мере прохождения слоя поглощающего вещества: kc l e I I 0 , где с - концентрация поглощающего вещества, растворенного в практически непоглощающем растворителе, а k — молярный коэффициент поглощения. Молярный коэффициент поглощенияхарактеризует ослабление пучка света в слое раствора поглощающего вещества единичной толщины и единичной концентрации. Он является табличной величиной и зависит от природы вещества и длины волны падающего света , но не зависит ни от концентрации поглощающего вещества c, ни от интенсивности падающего света I 0 . Если концентрация с измеряется в килограммах на метр кубический, [c]= кг/м 3 , а толщина слоя — в метрах, то размерность произведения [cl] = [c] [l] = (кг/м 3 )м = кг/м 2 . Поскольку величина kc1 — безразмерна, то размерность молярного коэффициента поглощения [k] = м 2 /кг. График зависимости интенсивности света I, прошедшего через слой раствора постоянной толщины, от концентрации С показан на Рис. 77.2. Рис. 77.2. Зависимость интенсивности света I, прошедшего через слой раствора поглощающего вещества постоянной толщины, от концентрации раствора С; I 0 – интенсивность падающего света Величину % 100 0 I I -отношение интенсивности прошедшего света к интенсивности падающего, выраженное в процентах, называют коэффициентом пропускания слоя вещества. Величину lc e klc I I D 28 , 0 lg lg 0 -десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности прошедшего света называют оптической плотностью. Обе величины связаны между собой формулой: lg 2 100 lg lg 0 I I D Оптическая плотностьявляется мерой непрозрачности слоя вещества толщиной l для световых лучей. Например, оптическая плотность графита, непрозрачного вещества, почти в 10 7 раз больше, чем воды или стекла, оптически прозрачных веществ. Введение D удобно при вычислениях, эта величина меняется на несколько единиц, когда отношение I 0 /Iизменяется на несколько порядков Оптическая плотность смеси нереагирующих друг с другом веществ равна сумме оптических плотностей отдельных компонентов. Коэффициент пропускания и оптическую плотность Dводныхpaстворов поглощающих веществ, например, витаминов или лекарств, можно измерить с помощью фотоэлектрических прибора - колориметра. Пусть имеется набор одинаковых кювет с растворами поглощающего свет вещества разной концентрации. Сначала строят градуировочную кривую, график зависимости оптической плотности Dраствора поглощающего вещества от его концентрации с (Рис. 77.3). По градуировочной кривой можно опре- делить неизвестную концентрацию с х данного поглощающего вещества, измерив оптическую плотность D x его раствора. Рис. 77.3 . Градуировочная кривая. Зависимость оптической плотности.D раствора поглощающего вещества от его концентрации с Описание установки Колориметр КФК-2 схематически изображен на Рис. 77.4. С помощью колориметра КФК-2 можно измерить коэффициент пропускания жидкого раствора в пределах от 1 до 100 % и оптическую плотность D от 0 до 2 в диапазоне длин волн от 315 нм до 980 нм (1 нм=10 -9 м). Рис. 77.4. Схематическое изображение колориметра а — вид спереди: 1- микроамперметр, 2 - кюветное отделение, 3- рычаг для замены кювет в световом пучке (может находиться в положениях 1 и 2), 4 - ручка ввода светофильтров. 5 — ручка «Чувствительность», 6 — ручка «Установка 100 гpy6o», 7 -ручка «Точно»; 6 - вид сзади: 8 - электрошнур с вилкой для включения в сеть, 9 - выключатель сетевого напряжения «Сеть» Основными частями колориметра являются: источник излучения, оптическая система, формирующая параллельный пучок света и фотоприемное устройство с измерительным прибором микроамперметром. Источником излучения служит галогенная лампа, спектр излучения которой - сплошной. Для выделения узких участков спектра из сплошного спектра излучения лампы применяются цветные светофильтры. Для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности D исследуемого раствора шкалу коэффициентов пропускания калибруют по световому потоку, прошедшему через кювету с растворителем дистиллированной водой. Кювету с водой вносят в световой поток и по шкале коэффициентов пропускания устанавливают отсчет 100, изменяя чувствительность колориметра. Затем в световой поток вносят кювету с исследуемым раствором и одновременно снимают два отсчета: коэффициента пропускания и оптической плотности D. Порядок выполнения работы 1. Ознакомьтесь с лабораторной установкой. 2. Включите колориметр в сеть вилкой (8)и тумблером (9) (Рис. 77.4). 3. Установите ручкой (4)светофильтр с длиной волны которую укажет преподаватель. 4.Вставьте в кюветное отделение (2) кювету с дистиллированной водой (положение 1) и раствором рибофлавина (положение 2). 5. Установите рычаг (3) поворотом до упора в положение 1. В световой поток попадает кювета с водой. 6. Ручками(6) и (7) установите отсчет 100 по шкале колориметра. Крышка кюветного отделения должна быть закрыта. 7. Установите рычаг (3) в положение 2. 8. Снимите отсчеты величин и Dдля данного раствора по шкале коэффициентов пропускания в процентах и по шкале оптической плотности D в единицах. Данные занесите в Таб. 77.1. 9. Повторите измерения величин и Dдля данного раствора рибофлавина (пункты 5—8) три раза. Данные занесите в Таб. 77.1. 10. Измерьте величины и Dдля всех остальных растворов рибофлавина несколько раз. Данные занесите в Таб. 77.1. Таб. 77.1. Коэффициент пропускания и оптическая плотность D водных растворов рибофлавина разной концентрации Но мер раств ора Концентрация рибофлавина в растворе с, мг/л Коэффициент пропускания ,% Оптическая плотность D Измерения Среднее значение Измерения Среднее значение 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 Обработка результатов измерений 1. Вычислите средние арифметические значения коэффициента пропускания и оптической плотности D для каждого раствора рибофлавина. Данные занесите в Таб. 77.1. 2. Постройте график (см. п. 3 Правил оформления…) зависимости коэффициента пропускания водного раствора рибофлавина (откладывается по вертикали) от его концентрации с (откладывается по горизонтали). Объясните полученную линию. 3. Постройте график (см. п. 3 Правил оформления…) зависимости оптической плотности D водного раствора рибофлавина - откладывается по вертикали, от его концентрации с - откладывается по горизонтали. По градуировочному графику определите неизвестную концентрацию с х раствора рибофлавина. 4.Сделайте вывод. Контрольные вопросы 1.Сформулируйте закон Бугера - Ламберта - Бера. 2.Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения и какова его размерность? 3.Каков график зависимости коэффициента пропускания раствора от его концентрации? 4.Каков график зависимости оптической плотности D раствора от его концентрации? 5.Чему равны оптическая плотность D и коэффициент пропускания вещества , если интенсивность света, прошедшего через вещество уменьшилась в 10 раз? (2, 4, 100 раз) 1. Сформулируйте закон Бугера - Ламберта - Бера. Ответ: Закон Бугера-Ламберта-Бера устанавливает пропорциональность между интенсивностью поглощения света и концентрацией раствора вещества, через которое свет проходит. Формулировка закона: при прохождении монохроматического света через однородный раствор с коэффициентом поглощения α, интенсивность света убывает экспоненциально по закону I=I0·e^(-α·l·c), где I0 – начальная интенсивность света, l – длина пути, пройденного светом в растворе, c – концентрация раствора. 2. Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения и какова его размерность? Ответ: Молярный коэффициент поглощения характеризует способность вещества поглощать свет на единицу длины пути при единичной концентрации и имеет размерность м²/моль. Физический смысл этого коэффициента заключается в том, что он определяет вероятность поглощения фотона света молекулой вещества при прохождении света через раствор. 5. Чему равны оптическая плотность D и коэффициент пропускания вещества τ, если интенсивность света, прошедшего через вещество уменьшилась в 10 раз? (2, 4, 100 раз) Оптическая плотность D увеличится в 10 раз, а коэффициент пропускания τ уменьшится в 10 раз при уменьшении интенсивности света, прошедшего через вещество, в 2 раза. Оптическая плотность D увеличится в 100 раз, а коэффициент пропускания τ уменьшится в 100 раз при уменьшении интенсивности света в 4 раза. Оптическая плотность D не изменится, а коэффициент пропускания τ уменьшится в 2 раза при уменьшении интенсивности света в 100 раз. Это связано с экспоненциальной зависимостью интенсивности света от коэффициента поглощения, как следует из закона Бугера-Ламберта-Бера 3. Кааков график зависимости коэффициента пропускания τ раствора от его концентрации? Ответ: График зависимости коэффициента пропускания τ раствора от его концентрации c имеет вид гиперболы, убывающей при увеличении концентрации раствора. 4. .Каков график зависимости оптической плотности D раствора от его концентрации? Ответ: График зависимости оптической плотности D раствора от его концентрации c является прямой линией, проходящей через начало координат. Зависимость оптической плотности от концентрации описывается уравнением D=ε·l·c, где ε – коэффициент пропускания, l – длина пути, пройденного светом в растворе. Выводы Замечания преподавателя: Оценка за работу:______баллов. Подпись преподавателя:________________ Целью лабораторной работы «Определение концентрации водного раствора рибофлавина с помощью колориметра» было экспериментальное подтверждение закона Бугера-Ламберта-Бера и определение концентраций водного раствора рибофлавина с помощью фотоэлектрического колориметра. В ходе выполнения лабораторной работы были получены результаты экспериментов с водными растворами рибофлавина разной концентрации, которые позволили построить графики зависимости коэффициента пропускания и оптической плотности от концентрации раствора. Экспериментальные данные, полученные в ходе работы, подтвердили закон Бугера- Ламберта-Бера, который устанавливает, что коэффициент поглощения света в растворе пропорционален концентрации раствора и длине пути, пройденного светом в растворе. |