Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Определение концентрации растворов фотоэлектроколориметром


Лабораторная работа № 18

Порядок выполнения работы

1. Подготовить прибор к работе — свет от осветителя направить в прибор с помощью зеркала. Добиться равномерного освещения тройного поля зрения, определить нулевое положение прибора и, если необходимо, определить поправку.

2. Поставить в ложе кювету (трубку) с раствором известной концентрации, добиться снова равномерного освещения тройного поля зрения, отсчитать угол поворота a.

3. Поставить в ложе кювету (трубку) с раствором неизвестной концентрации, добиться равномерного освещения, отсчитать угол поворота a. Опыт повторить для всех растворов с неизвестной концентрацией.

4. Полученные данные занести в таблицу 1 и произвести расчет неизвестной концентрации Сх по рабочей формуле (2).

Таблица 1

№ п/п a aх С Сх х Е = (DСх / Сх) 100%
1.            
2.            
3.            
Ср.            

5. Построить график зависимости aх = f (Сх). Рассчитать абсолютную и относительную погрешности измерений.

 

Контрольные вопросы

1. В чем заключается двойное лучепреломление? 2. Как получают поляризованный свет? 3. Что представляет собой призма Николя и каково ее назначение? 4. Каков физический смысл закона Брюстера и закона Малюса? 5. Какие вещества называются оптически активными и их практическое применение? 6. Какова принципиальная схема поляриметра (сахариметра) и как он работает? 7. Как определяется поправка прибора и отсчет показаний? 8. Что такое поляриметрия и сахарометрия? Их практическое применение. 9. Какой свет называется поляризованным и какой естественным? Из условное обозначение.

Приборы и принадлежности: фотоэлектрический колориметр ФЭК-М, стабилизатор напряжения СТН-56, гальванометр типа М-1032, три кюветы одинакового размера, набор растворов разной концентрации, вода для промывки кювет, посуда для слива использованной воды, салфетки.

Цель работы: изучение основ работы фотоэлектроколориметра и метода измерения концентрации окрашенных растворов с помощью фотоэлетроколориметра.

Определение концентрации окрашенных растворов колориметрией основано на явлении поглощения света этими растворами.

Свет, как волновой процесс, состоит из распространяющихся во взаимно перпендикулярных направлениях электрических и магнитных полей, амплитуды которых по мере распространения изменяются по закону синуса или косинуса. Энергия волны равна:



,

где h — постоянная Планка, с — скорость света, l — длина волны, n — частота.

Когда световая волна взаимодействует с молекулой, она может либо рассеиваться (т.е. изменяется направление ее распространения), либо поглощаться (т.е. энергия передается молекулам). Характер рассеяния одиночной частицей зависит от отношения между ее радиусом r и длиной волны рассеянного света. В зависимости от величины соотношения r/l следует различать три области:

1. Для больших частиц при r >> l наблюдается чисто геометрическоерассеяние. Падающие на различные участки поверхности частицы света отражаются от них под различными углами. Если в единице объема среды имеется N рассеивающих частиц, то при прохождении первичным пучком в среде пути Dx из интенсивности потока Iо рассеивается в стороны доля:

.

2. Анализ рассеяния света очень мелкими частицами при r << l был произведен Релеем. В этом случае под влиянием колебаний электрического вектора световой волны электроны в рассеивающей частице начинают совершать колебания и сами испускают волны. Подробный анализ показывает, что интенсивность рассеянного света пропорциональна частоте в четвертой степени или обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени, т.е. интенсивность релеевскогорассеяния можно представить в виде:

I ~ n4 ~ 1/l4.

3. Для частиц, размеры которых сравнимы с длиной волны , основным является дифракционное рассеяние. В этом случае коэффициент рассеяния становится весьма сложной функцией n, r, l (n — показатель преломления). Коэффициент рассеяния определяется по формуле:

На рис. 1 показан примерный ход зависимости удельного коэффициента рассеяния Крас во всех трех областях величин радиусов частиц.

Величина К, называемая коэффициентом ослабления лучистой энергии складывается из коэффициента ”истинного” поглощения и коэффициента рассеяния, т.е.

Если происходит поглощение энергии света, то молекула переходит в возбужденное состояние. Молекула, которая может быть возбуждена посредством поглощения света в видимой и ближней УФ — области, называется хромофором. Обычно энергия возбуждений превращается в тепло (т.е. в кинетическую энергию) в результате столкновения возбуждающей молекулы с другой молекулой или может вновь излучаться с измененной длиной волны. В обоих случаях интенсивность света, прошедшего через молекулу — хромофор, меньше интенсивности падающего света. Вероятность ослабления падающего света зависит от коэффициента поглощения при данной длине волны (так называемая спектральная зависимость) и описывается законом Бугера-Ламберта-Бера.

В лабораторной медицинской и клинической практике обычно используют слабо окрашенные растворы малых концентраций, для которых закон Бугера - Ламберта - Бера имеет вид:

, (1)

где Io — интенсивность падающего света, I — интенсивность света, прошедшего через раствор, е — основание натурального логарифма (Неперово число), k — показатель поглощения для раствора единичной концентрации, с — концентрация поглощающего вещества в растворителе, d — толщина слоя раствора.

Часто экспоненциальную зависимость (1) выражают в виде:

, (2)

где e = 0,4343k — это молекулярная оптическая плотность, постоянная для данного раствора.

Используя уравнение (2), можно записать:

,

где Т — прозрачность раствора.

Логарифм обратной величины:

.

Величину D называют оптической плотностью вещества. Так как lg10=1, тогда:

.

Для двух растворов с известной Со и неизвестной Сх концентрациями можно записать:

и .

Учитывая, что всегда можно подобрать do = dx (кюветы одинаковых размеров), тогда, разделив одно равенство на другое, получим:

тогда . (3)

Уравнение (3) используется для определения концентрации Сх растворов.

Если для какого-либо вещества измерить оптические плотности нескольких растворов с известными концентрациями, то можно построить градуировочный график зависимости D0 = f(C0) для данного вещества. Тогда, пользуясь указанной графической зависимостью, можно найти неизвестную концентрацию Сх раствора этого вещества по известной оптической плотности Dх этого раствора.

Для измерения оптической плотности служат специальные приборы — фотоэлектроколориметры.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Описание установки. В работе используется портативный поляриметр, представленный на рис | Описание установки. Фотоэлектроколориметр КФК-2 представляет собой прибор, предназначенный для измерения в отдельных участках длин волн

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 4196; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.