قياس الطيف الضوئي هو تقنية تجريبية تستخدم لقياس تركيز المذاب في محلول معين عن طريق حساب كمية الضوء التي تمتصها تلك المادة. هذه التقنية مفيدة للغاية لأن بعض المركبات سوف تمتص أيضًا أطوال موجية مختلفة من الضوء بكثافة مختلفة. من خلال تحليل الضوء الذي يمر عبر المحلول ، يمكنك تحديد المركبات الذائبة في المحلول وتركيزاتها. الأداة المستخدمة لتحليل الحلول باستخدام هذه التقنية في المختبر هي مقياس الطيف الضوئي.
خطوة
جزء 1 من 3: تحضير العينة
الخطوة 1. قم بتشغيل مقياس الطيف الضوئي
تحتاج معظم أجهزة قياس الطيف الضوئي إلى التسخين قبل أن تتمكن من إعطاء قياسات دقيقة. لذا ، قم بتشغيل الجهاز ثم اتركه لمدة 15 دقيقة على الأقل قبل قياس العينة.
استخدم هذا الوقت لتحضير العينة
الخطوة الثانية. نظف الكوفيت أو أنبوب الاختبار
في المعامل المدرسية ، قد تتوفر أنابيب اختبار يمكن التخلص منها ولا يلزم تنظيفها أولاً. ومع ذلك ، إذا كنت تستخدم كفيت عادي أو أنبوب اختبار ، فتأكد من تنظيف الجهاز جيدًا قبل الاستخدام. اشطف جميع الأوعية بالماء منزوع الأيونات.
- كن حذرًا عند استخدام الكوفيتات لأنها باهظة الثمن.
- أثناء استخدام الكوفيت ، لا تلمس الجانب الذي يمر منه الضوء (عادة الجانب الصافي من الحاوية).
الخطوة 3. صب عينة كافية في الكوفيت
الحد الأقصى لحجم جزء من الكوفيت هو 1 مل ، في حين أن الحجم الأقصى لأنبوب الاختبار هو 5 مل. يجب أن تكون قياساتك دقيقة طالما أن ضوء مقياس الطيف الضوئي لا يزال بإمكانه المرور عبر العينة وليس جزءًا فارغًا من الحاوية.
إذا كنت تستخدم ماصة لإدخال العينات ، فاستخدم طرفًا جديدًا لكل عينة. بهذه الطريقة ، يمكن تجنب التلوث المتبادل
الخطوة 4. تحضير محلول التحكم
تحتوي هذه الحلول التي تُعرف أيضًا باسم الفراغات أو الفراغات على المذيب فقط في المحلول الذي يتم تحليله. على سبيل المثال ، إذا كان لديك عينة من الملح مذاب في الماء ، فإن المحلول الفارغ الذي تحتاجه هو الماء. إذا كانت المياه التي تستخدمها حمراء ، يجب عليك أيضًا استخدام محلول أحمر فارغ. استخدم حاوية مماثلة لعقد المحلول الفارغ بنفس حجم العينة.
الخطوة 5. امسح الجزء الخارجي من الكوفيت
قبل إدخال الكوفيت في مقياس الطيف الضوئي ، يجب التأكد من نظافته لتجنب التداخل مع القياسات بسبب جزيئات الغبار أو الشوائب. استخدم قطعة قماش خالية من النسالة لإزالة أي قطرات ماء أو غبار ملتصق بالجزء الخارجي من الكوفيت.
جزء 2 من 3: التجربة
الخطوة 1. تحديد وضبط الطول الموجي للضوء لتحليل العينة
استخدم طول موجي واحد للضوء (شعاع أحادي اللون) لزيادة فعالية القياس. اختر لون الضوء الذي يمكن أن يمتصه المحتوى الكيميائي الذي يعتقد أنه ذاب في عينة الاختبار. اضبط الطول الموجي وفقًا لمواصفات مقياس الطيف الضوئي الذي تستخدمه.
- في المعامل المدرسية ، عادة ما يتم إعطاء هذه الأطوال الموجية في التعليمات التجريبية.
- نظرًا لأن العينة ستعكس كل الضوء المرئي ، فإن الطول الموجي للون الضوء التجريبي يكون دائمًا مختلفًا عن لون العينة.
- يظهر الكائن بلون معين لأنه يعكس طول موجي معين ويمتص كل الألوان الأخرى. يظهر العشب باللون الأخضر لأن الكلوروفيل الموجود فيه يعكس اللون الأخضر ويمتص الألوان الأخرى.
الخطوة 2. قم بمعايرة مقياس الطيف الضوئي باستخدام محلول فارغ
ضع الحل الفارغ في حامل الكوفيت وأغلق مقياس الطيف الضوئي. على شاشة مقياس الطيف الضوئي التناظري ، توجد إبرة تتحرك بناءً على شدة الكشف عن الضوء. بعد إدخال المحلول الفارغ ، يجب أن تتحرك الإبرة إلى اليمين. سجل هذه القيمة في حال احتجت إليها لاحقًا. اسمح للمحلول الفارغ بالبقاء في مقياس الطيف الضوئي ، ثم حرك الإبرة إلى الصفر باستخدام مقبض الضبط.
- يمكن أيضًا معايرة أجهزة قياس الطيف الضوئي الرقمية بنفس الطريقة. ومع ذلك ، تم تجهيز هذه الأداة بشاشة رقمية. اضبط قراءة الحل الفارغ على 0 باستخدام مقبض التحكم.
- حتى إذا تمت إزالة المحلول الفارغ من مقياس الطيف الضوئي ، فستظل المعايرة صالحة. لذلك ، عندما تقيس العينة بأكملها ، سيتم تقليل امتصاص الفراغ تلقائيًا.
الخطوة 3. قم بإزالة الفراغ واختبر نتائج معايرة مقياس الطيف الضوئي
حتى بعد إزالة المحلول الفارغ من مقياس الطيف الضوئي ، يجب أن تظل الإبرة أو الرقم الظاهر على الشاشة يقرأ الصفر. ضع المحلول الفارغ مرة أخرى في مقياس الطيف الضوئي وتأكد من عدم تغيير القراءة. إذا تمت معايرة مقياس الطيف الضوئي بشكل صحيح باستخدام محلول فارغ ، فيجب أن تظل النتيجة على الشاشة 0.
- إذا كانت الإبرة أو الرقم الظاهر على الشاشة لا يقرأ الصفر ، فكرر خطوات المعايرة بمحلول فارغ.
- إذا استمرت المشكلة ، فاطلب المساعدة أو اطلب من شخص ما التحقق من مقياس الطيف الضوئي.
الخطوة 4. قياس امتصاص العينة
قم بإزالة المحلول الفارغ وأدخل العينة في مقياس الطيف الضوئي. انتظر حوالي 10 ثوانٍ حتى تستقر العقارب أو تتوقف الأرقام على الشاشة الرقمية عن التغيير. سجل نسبة النفاذية و / أو الامتصاصية للعينة.
- كلما زاد الضوء المار ، قل امتصاص الضوء. عادة ، تحتاج إلى تسجيل قيمة الامتصاص للعينة التي يتم التعبير عنها بشكل عام كرقم عشري ، على سبيل المثال 0.43.
- كرر قياس كل عينة ثلاث مرات على الأقل ثم احسب المتوسط. بهذه الطريقة ، ستكون النتائج التي تحصل عليها أكثر دقة.
الخطوة 5. كرر التجربة بأطوال موجية مختلفة من الضوء
قد تحتوي عينتك على عدة مركبات لها امتصاص مختلف حسب الطول الموجي للضوء. لتقليل عدم اليقين ، كرر قياسات العينة على فترات 25 نانومتر من الطول الموجي عبر طيف الضوء. بهذه الطريقة ، يمكنك اكتشاف مواد كيميائية أخرى مذابة في العينة.
جزء 3 من 3: تحليل بيانات الامتصاص
الخطوة 1. حساب النفاذية والامتصاصية للعينة
النفاذية هي مقدار الضوء الذي يمكن أن يمر عبر العينة ويصل إلى مقياس الطيف الضوئي. وفي الوقت نفسه ، الامتصاص هو مقدار الضوء الذي يمتصه أحد المواد الكيميائية الذائبة في العينة. هناك العديد من مقاييس الطيف الضوئي الحديثة التي تعطي ناتجًا في شكل نفاذية وامتصاص. ومع ذلك ، إذا حصلت على قيمة شدة الضوء ، فيمكنك أيضًا حساب هاتين القيمتين بنفسك.
- يمكن تحديد النفاذية (T) بقسمة شدة الضوء الذي يمر عبر محلول العينة على كمية الضوء التي تمر عبر المحلول الفارغ. يتم التعبير عن هذه القيمة عادةً كرقم عشري أو نسبة مئوية. T = أنا / أنا0، حيث أنا كثافة العينة وأنا0 هي شدة الفراغ.
- يتم التعبير عن الامتصاصية (A) كنفاذية سالبة للوغاريتم (الأس) للقاعدة 10: A = -log10إذن ، إذا كانت T = 0 ، 1 ، A = 1 (0 ، 1 تساوي 10 أس -1). هذا يعني أنه يتم تمرير 10٪ من الضوء ، بينما يتم امتصاص 90٪. وفي الوقت نفسه ، إذا كانت T = 0.01 ، فإن A = 2 (0.01 تساوي 10 أس -2). هذا يعني أن الضوء الذي يتم تمريره هو 0.1٪.
الخطوة 2. رسم بيانيًا لقيمة الامتصاصية مقابل الطول الموجي
عبر عن قيمة الامتصاص كمحور ص والطول الموجي كمحور س. من نقاط كل نتائج الامتصاص في كل طول موجي ، ستحصل على طيف الامتصاص للعينة ، وتحدد محتوى المركب ونسبته في العينة.
عادةً ما يكون لأطياف الامتصاص قمم عند أطوال موجية معينة. تسمح لك أطوال الموجات القصوى هذه بتحديد مركبات معينة
الخطوة 3. قارن طيف الامتصاص مع رسم بياني لمركب معروف
يحتوي كل مركب على طيف امتصاص فريد وله دائمًا نفس الطول الموجي الذروة في كل قياس. بمقارنة الرسم البياني الذي تحصل عليه برسم بياني لمركب معروف معين ، يمكنك تحديد محتوى المذاب في محلول العينة.
