4. Spektrofotometrie

Prochází-li monochromatické světlo o intenzitě I_o určitým prostředím, jeho intenzita klesá ==> I_o se mění na I.

Poměr obou hodnot I se nazývá propustnost T (transparence). Dekadický logaritmus převrácené hodnoty transparence se nazývá absorbance A (starší termín extinkce):

Absorbance A je závislá na vlnové délce procházejícího záření, tloušťce vrstvy, kterou záření prochází a na koncentraci roztoku. Tento vztah vyjadřuje zákon Lambertův-Beerův.

c = koncentrace látky (mol . l^-1);
l - tloušťka absorbující vrstvy;
α - koeficient absorpce.

Spektrofotometrie se používá ke kvalitativní a kvantitativní analýze chemických látek v roztoku. Přístroje, které se k tomuto účelu používají se nazývají spektrofotometry (fotometry).

1. Roztok 0,1 M CuSO₄ . 5H₂O je k dispozici.
2. Roztok komplexu železité soli a rhodanidu draselného připravíme následujícím způsobem:
   Do odměrné baňky objemu 50 ml napipetujeme takové množství zásobního roztoku 0,1 M FeCl₃, abychom získali roztok 100krát zředěný (výpočet provedeme předem doma); doplníme deionizovanou vodou do cca 3/4 celkového objemu, přikápneme 3 kapky KSCN (kapátkem) a doplníme po rysku deionizovanou vodou. Intenzívně červeně zbarvený roztok pak použijeme k měření.
3. Zásobní roztok KMnO₄ o koncentraci 0,01M zředíme do odměrné baňky (50 ml) tak, aby jeho výsledná koncentrace byla 2 . 10^-4 M.
4. Připravíme následující roztoky KMnO₄: 0,5 . 10^-4; 1,0 . 10^-4; 1,5 . 10^-4; 2,0 . 10^-4 ( tento roztok nemusíme již připravovat - použijeme ten, který jsme připravili v bodu 3); 2,5 . 10^-4; 3,0 . 10^-4 M.
5. Vlastní měření absorpčních spekter roztoků 1-3 provedeme v rozmezí vlnových délek 400 - 750 nm, přičemž budeme vlnovou délku zvyšovat vždy po 25 nm.
   

1. Kyvetu pro deionizovanou vodu touto vypláchni, naplň po rysku a vlož do přístroje.
2. Šipkou "vlevo" zvol VLNOVÁ DÉLKA (nm) a šipkou "nahoru" nebo "dolů" nastav vlnovou délku 400 nm. Potvrď tlačítkem "fajfka" (na přístroji se automaticky nastaví měření absorbance = ABS %T).
3. Tlačítkem "R" vynuluj displej = kalibrace na deionizovanou vodu (kalibrace se uloží do paměti).
4. Vlož kyvetu naplněnou měřeným roztokem č. 1 (CuSO₄).
5. Tlačítkem "T" zvol měření a zapiš výslednou hodnotu absorbance.
6. Šipkou "vlevo" zvol opět VLNOVÁ DÉLKA, šipkou "nahoru" zvyš hodnotu o 25 nm, potvrď "fajfkou" a odečti absorbanci.
7. Postupuj stejně jako v bodě 6 až do změření hodnoty absorbance pro vlnovou délku 750 nm, v krocích po 25 nm.
8. Vlož opět kyvetu s deionizovanou vodou a postupuj dle bodů 2-7, přičemž měř roztok č. 2, a následně pak stejným způsobem postupuj u roztoku č. 3.

9. Podle výsledků měření absorpčního spektra roztoku 3 (2 . 10^-4 M) najdi vlnovou délku, u které bylo dosaženo absorpčního maxima.
10. Při vlnové délce zjištěné dle bodu 9 proveď měření absorbance roztoků KMnO₄ (připravených v bodě 4) následujícím způsobem:
         10.1. Do přístroje vlož kyvetu s deionizovanou vodou.
         10.2. Šipkou "vlevo" zvol parametr VLNOVÁ DÉLKA (nm), šipkou "dolů" nastav vlnovou délku zjištěnou dle bodu 9 a potvrď "fajfkou".
         10.3. Kalibruj zmáčknutím tlačítka "R".
         10.4. Vlož kyvetu s 1. měřeným roztokem KMnO₄ (0,5 . 10^-4 M) a změř absorbanci zmáčknutím tlačítka "T".
         10.5. Znovu vlož kyvetu s deionizovanou vodou, kalibruj tlačítkem "R" a změř podruhé absorbanci roztoku KMnO₄ (tlačítko "T"). Proces opakuj ještě jednou, takže získáš 3 opakovaná měření roztoku, s kalibrací před každým měřením.
         10.6. Stejně postupuj i u ostatních roztoků připravených dle bodu 4 (Příprava roztoků) a u neznámých vzorků.
11. Všechny hodnoty vlož do tabulky a proveď statistické vyhodnocení. Sestroj kalibrační přímku KMnO₄ z výsledků měření absorbance roztoků o známé koncentraci metodou těžišť a vypočítej rovnici lineární regrese.
12. Koncentrace neznámých roztoků urči následujícím způsobem:
         12.1. Vypočítej z rovnice lineární regrese (průměrná hodnota absorbance neznámého roztoku = "y" v rovnici lineární regrese).
         12.2. Odečti z grafu.
         12.3. Hodnoty koncentrace neznámých roztoků vypočtené z rovnice lineární regrese a odečtené z grafu srovnej intervalem shody.

Příklad absorpčního spektra měřených roztoků

Příklad kalibrační přímky s rovnicí lineární regrese