Phép đo quang phổ là một kỹ thuật thực nghiệm được sử dụng để đo nồng độ của một chất tan trong một dung dịch cụ thể bằng cách tính lượng ánh sáng được hấp thụ bởi chất đó. Kỹ thuật này rất hữu ích vì các hợp chất nhất định cũng sẽ hấp thụ các bước sóng ánh sáng khác nhau ở các cường độ khác nhau. Bằng cách phân tích ánh sáng đi qua một dung dịch, bạn có thể xác định các hợp chất hòa tan trong dung dịch và nồng độ của chúng. Công cụ được sử dụng để phân tích các dung dịch bằng kỹ thuật này trong phòng thí nghiệm là một máy quang phổ.
Bươc chân
Phần 1/3: Chuẩn bị mẫu
Bước 1. Bật máy quang phổ
Hầu hết các máy quang phổ cần được làm ấm trước khi chúng có thể cho phép đo chính xác. Vì vậy, hãy khởi động máy và sau đó để yên ít nhất 15 phút trước khi đo mẫu.
Sử dụng thời gian này để chuẩn bị mẫu
Bước 2. Làm sạch cuvet hoặc ống nghiệm
Trong các phòng thí nghiệm của trường học, có thể có sẵn các ống nghiệm dùng một lần mà không cần phải rửa sạch trước. Tuy nhiên, nếu bạn đang sử dụng cuvet hoặc ống nghiệm thông thường, hãy đảm bảo vệ sinh thiết bị kỹ lưỡng trước khi sử dụng. Tráng tất cả các cuvet bằng nước đã khử ion.
- Hãy cẩn thận khi sử dụng cuvet vì chúng khá đắt.
- Trong khi sử dụng cuvet, không chạm vào phía có ánh sáng đi qua (thường là phía trong của vật chứa).
Bước 3. Đổ lượng mẫu vừa đủ vào cuvet
Thể tích tối đa của một phần cuvet là 1 ml, còn thể tích lớn nhất của ống nghiệm là 5 ml. Các phép đo của bạn phải chính xác miễn là ánh sáng của máy quang phổ vẫn có thể truyền qua mẫu chứ không phải một phần trống của vật chứa.
Nếu bạn đang sử dụng pipet để chèn mẫu, hãy sử dụng một đầu mới cho mỗi mẫu. Bằng cách đó, có thể tránh được sự lây nhiễm chéo
Bước 4. Chuẩn bị giải pháp kiểm soát
Các dung dịch này còn được gọi là mẫu trắng hoặc mẫu trắng chỉ chứa dung môi trong dung dịch được phân tích. Ví dụ, nếu bạn có một mẫu muối hòa tan trong nước, dung dịch mẫu trắng bạn cần là nước. Nếu nước bạn đang sử dụng có màu đỏ, bạn cũng nên sử dụng dung dịch mẫu trắng. Sử dụng một vật chứa tương tự để chứa dung dịch trắng có cùng thể tích với mẫu.
Bước 5. Lau bên ngoài cuvet
Trước khi lắp cuvet vào máy quang phổ, bạn phải đảm bảo rằng nó sạch sẽ để tránh ảnh hưởng đến phép đo do các hạt bụi hoặc tạp chất. Sử dụng vải không xơ để loại bỏ các giọt nước hoặc bụi bám bên ngoài cuvet.
Phần 2/3: Thử nghiệm
Bước 1. Xác định và điều chỉnh bước sóng ánh sáng để phân tích mẫu
Sử dụng một bước sóng ánh sáng (chùm đơn sắc) để tăng hiệu quả đo. Chọn màu ánh sáng có thể bị hấp thụ bởi thành phần hóa học được cho là hòa tan trong mẫu thử. Đặt bước sóng theo thông số kỹ thuật của máy quang phổ bạn đang sử dụng.
- Trong các phòng thí nghiệm của trường học, các bước sóng này thường sẽ được đưa ra trong các hướng dẫn thí nghiệm.
- Vì mẫu sẽ phản xạ tất cả ánh sáng nhìn thấy nên bước sóng màu của ánh sáng thí nghiệm thường luôn khác màu của mẫu.
- Một vật thể xuất hiện một màu nhất định vì nó phản xạ một bước sóng nhất định và hấp thụ tất cả các màu khác. Cỏ có màu xanh lục vì chất diệp lục trong nó phản chiếu màu xanh lá cây và hấp thụ các màu khác.
Bước 2. Hiệu chuẩn máy quang phổ bằng dung dịch trắng
Cho dung dịch trắng vào giá đỡ cuvet và đóng máy quang phổ. Trên màn hình máy quang phổ analog, có một kim sẽ di chuyển dựa trên cường độ phát hiện ánh sáng. Sau khi đưa dung dịch trắng vào, kim sẽ di chuyển sang phải. Ghi lại giá trị này trong trường hợp bạn cần nó sau này. Để dung dịch trắng vẫn còn trong máy quang phổ, sau đó trượt kim về 0 bằng núm điều chỉnh.
- Máy quang phổ kỹ thuật số cũng có thể được hiệu chuẩn theo cách tương tự. Tuy nhiên, công cụ này được trang bị một màn hình kỹ thuật số. Đặt giá trị đọc của dung dịch trống thành 0 bằng núm điều khiển.
- Ngay cả khi dung dịch trắng được lấy ra khỏi máy quang phổ, hiệu chuẩn vẫn có giá trị. Vì vậy, khi bạn đo toàn bộ mẫu, độ hấp thụ của mẫu trắng sẽ tự động giảm xuống.
Bước 3. Lấy mẫu trắng ra và kiểm tra kết quả hiệu chuẩn máy quang phổ
Ngay cả sau khi lấy dung dịch trắng ra khỏi máy quang phổ, kim hoặc số trên màn hình vẫn phải đọc 0. Đặt lại dung dịch trắng vào máy quang phổ và đảm bảo số đọc không thay đổi. Nếu máy quang phổ được hiệu chuẩn đúng cách bằng dung dịch trắng, kết quả trên màn hình vẫn phải là 0.
- Nếu kim hoặc số trên màn hình không đọc 0, hãy lặp lại các bước hiệu chuẩn với dung dịch trắng.
- Nếu sự cố vẫn tiếp diễn, hãy tìm sự trợ giúp hoặc nhờ ai đó kiểm tra máy quang phổ.
Bước 4. Đo độ hấp thụ của mẫu
Lấy dung dịch trắng ra và đưa mẫu vào máy quang phổ. Chờ khoảng 10 giây để kim đồng hồ ổn định hoặc các số trên màn hình kỹ thuật số ngừng thay đổi. Ghi lại phần trăm độ truyền qua và / hoặc độ hấp thụ của mẫu.
- Càng nhiều ánh sáng đi qua, ánh sáng bị hấp thụ càng ít. Thông thường, bạn cần ghi lại giá trị độ hấp thụ của mẫu thường được biểu thị dưới dạng số thập phân, ví dụ 0,43.
- Lặp lại phép đo của mỗi mẫu ít nhất ba lần và sau đó tính giá trị trung bình. Bằng cách đó, kết quả bạn nhận được sẽ chính xác hơn.
Bước 5. Lặp lại thí nghiệm với các bước sóng ánh sáng khác nhau
Mẫu của bạn có thể chứa một số hợp chất có độ hấp thụ khác nhau tùy thuộc vào bước sóng của ánh sáng. Để giảm độ không đảm bảo, lặp lại các phép đo mẫu ở khoảng bước sóng 25 nm trên quang phổ ánh sáng. Bằng cách này, bạn có thể phát hiện các hóa chất hòa tan khác trong mẫu.
Phần 3/3: Phân tích dữ liệu hấp thụ
Bước 1. Tính độ truyền qua và độ hấp thụ của mẫu
Độ truyền qua là bao nhiêu ánh sáng có thể đi qua mẫu và đến được máy quang phổ. Trong khi đó, độ hấp thụ là lượng ánh sáng được hấp thụ bởi một trong các hóa chất hòa tan trong mẫu. Có nhiều máy quang phổ hiện đại cho đầu ra dưới dạng độ truyền qua và độ hấp thụ. Tuy nhiên, nếu bạn nhận được một giá trị cường độ sáng, bạn cũng có thể tự tính toán hai giá trị này.
- Độ truyền qua (T) có thể được xác định bằng cách chia cường độ ánh sáng truyền qua dung dịch mẫu cho lượng ánh sáng truyền qua dung dịch mẫu trắng. Giá trị này thường được biểu thị dưới dạng số thập phân hoặc phần trăm. T = I / I0, trong đó tôi là cường độ mẫu và tôi0 là cường độ trống.
- Độ hấp thụ (A) được biểu thị dưới dạng truyền logarit (số mũ) cơ số 10 âm: A = -log10T. Vì vậy, nếu T = 0, 1, A = 1 (0, 1 là 10 với lũy thừa của -1). Điều này có nghĩa là 10% ánh sáng được truyền qua, trong khi 90% được hấp thụ. Trong khi đó, nếu T = 0,01 thì A = 2 (0,01 là 10 với lũy thừa của -2). Điều này có nghĩa là ánh sáng đi qua là 0,1%.
Bước 2. Vẽ đồ thị giá trị độ hấp thụ so với bước sóng
Biểu thị giá trị độ hấp thụ theo trục y và bước sóng theo trục x. Từ các dấu chấm của tất cả các kết quả về độ hấp thụ trong mỗi bước sóng, bạn sẽ nhận được phổ hấp thụ của mẫu, đồng thời xác định được hàm lượng của hợp chất và tỷ lệ của nó trong mẫu.
Phổ hấp thụ thường có cực đại ở những bước sóng nhất định. Các bước sóng cực đại này cho phép bạn xác định các hợp chất cụ thể
Bước 3. So sánh phổ hấp thụ của bạn với đồ thị của một hợp chất đã biết
Mỗi hợp chất có một phổ hấp thụ duy nhất và luôn có cùng bước sóng đỉnh trong mỗi phép đo. Bằng cách so sánh đồ thị bạn nhận được với đồ thị của một hợp chất đã biết nhất định, bạn có thể xác định được hàm lượng chất tan trong dung dịch mẫu.
