Niklas Dahrén

Bestäm koncentrationen av ett ämne med spektrofotometri

Spektrofotometri

ü Syftetmedspektrofotometriärattmätakoncentrationenavettämneienlösning.Detskergenomattvibestrålarlösningenmedultraviolettellervisuelltljus(beroendepåämnetviundersökerochdessegenskaper)ochfårutett”absorbansvärde”.Destomerljussomabsorberasavlösningendestohögrekoncentrationfinnsdetavämnet.

ü Spektrofotometriutförsmedenspektrofotometer.

ü UV-spektrofotometri:UVstårför”ultraviolettljus”ochinnebärkortavåglängdersomdetmänskligaögatejkanuppfatta.VissaämnenkanabsorberaUV-ljusmenintevanligtvisuelltljusochdärföranvändervien”UV-spektrofotometer”närviskabestämmakoncentrationenavdessaämnen.

ü Vis-spektrofotometri:Visstårför”visuelltljus”ochinnebärmedellångavåglängdersomdetmänskligaögatkanuppfatta.Förämnensomkanabsorberavisuelltljusanvändervien”Vis-spektrofotometer”.

Spektrofotometer

Bildkälla:ByNikoleta Kraifová (Own work)[CCBY-SA4.0(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)],viaWikimedia Commons

Spektrofotometerns uppbyggnad

Monokromator

Kyvett(medprovetsomskaundersökas)

Ljuskälla

Detektor

Principen bakom spektrofotometri

Kyvettmedprovlösning

ü Enljuskällaskickarutljusmotkyvettendärprovlösningenmedämnetfinns.Ämnetsmolekylerabsorberarenstordelavdetljussomåkerinikyvetten.Destoflermolekyler(högrekoncentrationavämnet)destomerljusabsorberas.

ü Detektornregistrerartransmittansenvilketärdenandelljussomtarsigigenomochträffardetektorn.Detektornkansedanutifråntransmittansenberäknaabsorbansen.

Detektor

0,38

Från detektorn får vi ett absorbansvärde

Kyvettmedprovlösning

I1:Denmängdljussomtarsigigenomkyvettenochträffardetektorn.

I0:Denmängdljussomskickadesinikyvetten.

T=0,42 %T=42%A=0,38

T:3/7=0,42=42%-log(0,42)=0,38

I1

1. Detektornregistrerardetljussomträffardetektornochräknarsedanuttransmittansenmedföljandeformel:

Detektor

Vårtexempel:

I0

0,38

2. Detektornräknarsedanutabsorbansenmedföljandeformel:

Monokromatorns funktion

ü Viställerinmonokromatornpådenvåglängdavljusetsomämnetärbästpåattabsorbera.Varjeämneharenspecifikvåglängdsomämnetabsorberarbäst.

ü Monokromatornfiltreraralltsåbortdeoönskadevåglängdernaochsläpperenbartigenomdenvåglängdviharställtindenpå.

ü Enmonokromatorinnehållerettvridbartprismaochenspalt:Prismatdelaruppdetvitaljuset,somkommerfrånljuskällan,ialladessvåglängder.Spaltengörattbaraenendavåglängdpasseraruturmonokromatorn.Närviställerinspektrofotometernpåenvissvåglängdsåvriderviprismatsåatträttvåglängd”slinker”utgenomspalten!

Absorbansvärdet är proportionerligt mot koncentrationen

Absorbans

Koncentration

En högre koncentration av ämnet ger ett högre absorbansvärde

Kyvettmedprovlösning Detektor

0,85

T:1/7=0,14=14%-log(0,14)=0,85

Uträkningavabsorbansvärdet: T=0,14%T=14%A=0,85

Men hur vet vi den exakta koncentrationen?

ü Viblandardärförtillettantal,ca4-6st,”standardlösningar”(ellerkalibreringslösningar)medkändakoncentrationeravämnet(kallasoftafören”standardserie”eller”kalibreringsserie”).Koncentrationernaavdessabörliggainomettrimligtintervall.

ü Vimätersedanabsorbansenavdessakändaprover.Omenstandardlösningmedkändkoncentrationocksåharabsorbansvärdet0,38såbordevårtprovhasammakoncentrationsomdennastandardlösning!

Standard-lösningar:

Koncentration(mol/dm3):

Standard1 0,5Standard2 0,25Standard3 0,125Standard4 0,0625

ü Närvimättevårtämneidetförstaexempletfickviabsorbansvärdet0,38.Menvadinnebärettabsorbansvärdepå0,38ikoncentration?Vivetbaraattetthögtabsorbansvärdeinnebärenhögkoncentrationochtvärtom.Vivetdäremotintedenexaktakoncentrationen.Föratttaredapådetmåstevijämföramedabsorbansenfrånprovermedkändakoncentrationer.

Vi jämför vårt erhållna absorbansvärde med absorbansvärdet från standardlösningarna

Standard-lösningar:

Koncentration(mol/dm3):

Lösningarnas uppmättaabsorbansvärden:

Standard1 0,5 0,79Standard2 0,25 0,38Standard3 0,125 0,21Standard4 0,0625 0,11

ü Nedanståendetabellvisardeabsorbansvärdenavificknärvimättevårastandardlösningarmedkändakoncentrationer(vårstandardserie).

ü Fråga:Vilkenärkoncentrationenavvårtokändaprovomabsorbansenavprovetvar0,38?

ü Lösning:Genomattjämföravårtprov meddessavärdenkanvilistautdenokändakoncentrationen.Tabellenvisarattabsorbansvärdet0,38motsvararkoncentrationen0,25mol/dm3.

Men vad gör vi om absorbansvärdet istället är 0,30 och alltså inte exakt matchar?

ü Medstörstasannolikhetkommerintedetuppmättaabsorbansvärdetavprovetmedokändkoncentrationattexakt matchaabsorbansvärdetfrånnågotavdekändaproverna.

ü Lösning:1. Vigörenstandardkurvasombaseraspåvårastandardlösningarmedkändakoncentrationer.2. Vianvändersedanstandardkurvanföratttaredapåkoncentrationenavvårtprov.

Standard-lösningar:

Koncentration(mol/dm3):

Lösningarnas uppmättaabsorbansvärden:

Standard1 0,5 0,79Standard2 0,25 0,38Standard3 0,125 0,21Standard4 0,0625 0,11

ü Detärväldigtsällansomabsorbansvärdetexaktmatcharnågonavdekändaproverna,såipraktikenfårmannästanalltidgöraenstandardkurva.

Vi gör en ”standardkurva” (kalibreringskurva) med värdena från standardlösningarna

Absorbans

Koncentration(mol/dm3)0,50,30,20,1

0,10

0,20

0,40

0,50

0,60

0,30

0,70

0,80

0,4

Standard-lösningar:

Koncentration(mol/dm3):

Absorbans:

Standard1 0,5 0,79

Standard2 0,25 0,38

Standard3 0,125 0,21

Standard4 0,0625 0,11

Vi använder standardkurvan för att ta reda på den okända koncentrationen

Absorbans

Koncentration(mol/dm3)0,50,30,20,1

0,10

0,20

0,40

0,50

0,60

0,30

0,70

0,80

0,4

Tillvägagångssätt:1. Läsavdetuppmättaabsorbansvärdetpå

y-axeln.2. Draettstreckfråny-axelntill

standardkurvan.3. Draettstreckfrånstandardkurvanrakt

nertillx-axeln.4. Läsavkoncentrationen.

Svar:0,2mol/dm3

Absorbansenavprovetmedokändkoncentrationvar0,30

”Lambert-Beers lag” visar sambandet mellan absorbans och koncentration

TAclA 10log-== leOmextinktionskoefficientenärkändfördetämnesomundersökskan”Lambert-Beerslag”användasförattberäknakoncentrationen,vibehöverdåintegöraenstandardkurva.

A= Absorbansen.

ε= ”Molära extinktionskoefficienten”,denärspecifikfördetämnesomundersöksochärettvärdepåhurbraämnetärpåattabsorberaljusvidenvissspecifikvåglängd.

c= Koncentrationenavämnetikyvetten.

l=Kyvettens längd,oftast1cm(densträckaljusetsfärdasgenomkyvetten).

SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:http://www.youtube.com/Kemilektionerhttp://www.youtube.com/Medicinlektioner