Проверка шкалы оптической плотности с помощью стандартных растворов

ИАТЭ НИЯУ МИФИ 

Кафедра общей  и специальной химии 
 
 

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

     Проверка  шкалы оптической плотности с помощью  стандартных растворов 
 
 
 

Выполнила:

Студентка гр. Хим С-09

Гиззатуллина Л.

Проверила:

Челнакова П. Н. 
 
 
 
 

Обнинск, 2011

Цель  работы: проверить шкалу оптической плотности с помощью стандартных растворов хромата калия и сульфата меди. Построить кривые зависимости оптической плотности от длины волны при различной ширине щели и рассчитать соответствующие погрешности. 

Приборы и реактивы: две кюветы толщиной 1 см, стандартные растворы. 

Краткая теория:

Шкалу оптической плотности проверяют, используя растворы соединений высокой чистоты известной концентрации, поглощение которых определено. Поскольку значения оптической плотности могут изменяться из-за малейших неточностей в определении положения полос, следует использовать соединения с достаточно широкими и пологими полосами поглощения. Из соединений, наиболее подходящих для этих целей, используют хромат калия, дихромат калия, нитрат калия, сульфат меди и т.д.

Фотометрический анализ относится к абсорбционным методам, т.е. основан на измерении поглощения света веществом. Он включает спектрофотометрию, фотоколориметрию и визуальную фотометрию, которую обычно называют колориметрией.

Основой количественного  анализа является закон Бугера-Ламберта-Бера:

,

Где:  - молярный коэффициент поглощения,

- толщина светопоглощающего слоя,

  и - соответственно интенсивности света, прошедшего через раствор и растворитель,

  –оптическая плотность,

 - коэффициент пропускания,

 -концентрация вещества, моль/л.

Свет поглощается  раствором избирательно: при некоторых  длинах волн светопоглощение происходит интенсивно, а при некоторых свет не поглощается. Интенсивно поглощаются кванты света, энергия которых равна энергии возбуждения частицы и вероятность их поглощения больше нуля. Молярный коэффициент поглощения при этих частотах (или длинах волн) достигает больших значений.

Молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине слоя 1 см.

Чтобы выделить узкую спектральную полосу на пути, разложенного в спектр излучения, устанавливают непрозрачный экран со щелью (чем уже щель, тем шире спектр). Ширина щели определит спектральную полосу  монохроматроа. Если вместо экрана разместить в квазинепрерывный ряд фотоприемники, то на каждый приемник будет падать излучение со спектральной полосой, определяемый геометрическими размерами фоточувствительной площадки приемника. Таким образом, сигнал каждого фотоприемника будет соответствовать интенсивности падающего на него излучения узкой спектральной полосы, а вся совокупность этих сигналов будет соответствовать спектру излучения.

Оптическая плотность- мера поглощения света прозрачными объектами (такими, как фотопленка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотография). Вычисляется как десятичный логарифм отношения потока излучения падающего на объект, к потоку излучения прошедшего через него (отразившегося), т.е. это есть логарифм от величины, обратной к коэффициенту пропускания (отражения):  

Спектр  поглощения- зависимость интенсивности поглощенного веществом излучения (как электромагнитного, та и акустического) от частоты. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Спектр поглощения характеризуется так называемым коэффициентом поглощения, который зависит от частоты и определяется как обратная величина к расстоянию, на котором интенсивность прошедшего потока излучения снижается в е раз. Для различных материалов коэффициент поглощения и его зависимость от длины волны различны. 
 
 
 

Ход работы:

1. Приготовление стандартных растворов:

 а) для  приготовления раствора хромата  калия растворили 0,0407 г соли К₂СrO₄ в 0,05 н. растворе гидроксида калия, перенесли раствор в мерную колбу 1 л, разбавили до метки тем же раствором щелочи и перемешали;

б) для приготовления раствора сульфата меди 2,006 г медного купороса CuSO₄·5H₂O поместили в стакан и залили дистиллированной водой, к которой прибавлено 1,0 мл  серной кислоты. После растворения навески раствор перенесли в мерную колбу 100 мл, добавили до метки дистиллированной воды и перемешали.

2. Для измерений подготовили две кюветы шириной 1 см.
3. Записываем спектры поглощения растворов сульфата меди в интервале

400—750 нм, хромата калия в интервале215 — 500 нм относительно дистиллированной  воды.

Запись  спектров поглощения проводим для различной ширины щели с целью установки наиболее приемлемых условий для измерений.

4. Результаты заносим в таблицы.

По результатам  измерений строим графики и рассчитываем погрешности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод: в данной лабораторной работе была проведена проверка шкалы оптической плотности с помощью стандартных растворов хромата калия и сульфата меди. Построены кривые зависимости оптической плотности от длины волны при различной ширине щели. При большой ширине щели (для сульфата меди это 6 нм, и для хромата калия- 6 нм) получились более точные результаты, чем при узкой. Следовательно, при узкой ширине были большие погрешности.