1. Для підготовки до роботи та вимірювання оптичної густини необхідно під’єднати спектрофотометр до USB порта ПК, налити воду (розчин порівняння) у кювету та встановити її у кюветну камеру.
2. Запустити необхідне програмне забезпечення [програму Spectra Suite].
3. Змінюючи час інтеграції сигналу [Integration time] в межах 20-30 мс (1-3 мс для USB2000) добитися щоб інтенсивність спектру не перевищувала 4000.
4. Закрити засув поставивши «галочку» відмітку [Close shutter] (вимкнути лампу в USB 2000). Спектр має змінитися на пряму горизонтальну лінію.
5. Натиснути на кнопку «Зберегти «темний» спектр».
6. Натиснути кнопку «Відняти «темний» спектр» [Substract dark spectrum].
7. Відкрити засув, знявши помітку [Close shutter] (ввімкнути лампу в USB 2000) . Переконатися, що інтенсивність спектру не перевищує 4000.
8. Натиснути кнопку «Зберегти спектр порівняння» [Store reference spectrum] з іконкою у вигляді жовтої лампочки. .
9. Перейти в режим вимірювання оптичної густини – кнопка «А» . Спектр має змінитися на пряму горизонтальну лінію.
10. Вийняти кювету з розчином порівняння та встановити кювету з досліджуваним розчином.
11. Встановивши курсор на потрібну довжину хвилі – визначити оптичну густину (відображається червоним числом в правому нижньому кутку екрана).
12. Спектр поглинання можна зберегти натиснувши кнопку Save у вигляді дискети. При цьому рекомендовано вибирати формат файлу «Tab delimited».

Мета: Спектрофотометрично визначити концентрацію барвника у розчині за допомогою калібрувального графіку, побудованого за серією стандартних розчинів.

Обладнання: штатив із пробірками, піпетки, дозатор, розчини барвника, вода дистильована, кювети, спектрофотометр.

 

Теоретична частина:

Оптичні методи аналізу ґрунтуються на взаємодії речовини з електромагнітним випромінюванням. Це випромінювання характеризується довжиною хвилі λ, відповідною енергією Е і частотою випромінювання ν. Ці величини пов’язані між собою сталою Планка h:

E = hc/λ = hν

Спектрофотометрія – фотометричний метод аналізу, який ґрунтується на вимірюванні інтенсивності поглинання падаючого світла розчином за допомогою спектрофотометра. Цей метод використовують для ідентифікації сполук, дослідження складу, будови і кількісного аналізу індивідуальних речовин і багатокомпонентних систем. Криву залежності поглинання від довжини хвилі називають спектром поглинання речовини. Ця крива є специфічною характеристикою певної речовини.

Практично спектр поглинання, що відображає графічну залежність величини поглинання від довжини хвилі, можна виміряти, якщо на шляху світла помістити речовину, що поглинає промені певних довжин хвиль.

При проходженні монохроматичного (світла одного кольору) пучка світла з інтенсивністю I₀ крізь забарвлений розчин певна частина світла ( I_r ) відбивається, інша (I_a)— поглинається, а решта ( I_t ) — проходить крізь шар розчину:

I₀ = I_r + I_a + I_t

Оскільки у фотометрії порівнюють розчини з однаковою товщиною шару, то величиною I_r можна знехтувати, тоді одержимо:

I₀ = I_a + I_t

Таким чином, світловий потік при проходженні крізь розчин втрачає частину своєї інтенсивності.

Поглинання світла прямо пропорційне кількості частинок (концентрації) речовини, крізь яку проходить світло.

Ця залежність відома під назвою закону Бугера—Ламберта—Бера і є основним законом поглинання світла розчинами.

Здатність розчинів поглинати світло характеризують величиною, яка називається оптична густина (D)

Вона визначається за формулою:

D = ε l C

У цій формулі коефіцієнт ε називають молярним коефіцієнтом поглинання. Він є мірою здатності речовини поглинати світло певної довжини хвилі.   l – товщина кювети у см,  а С – концентрація речовини

Графічно залежність оптичної густини від концентрації описується прямою лінією, яка виходить із початку координат, тангенс кута нахилу якої дорівнює добутку молярного коефіцієнту ε на товщину шару l. (рис. 1)

Р

Рис. 1. Графічне зображення залежності оптичної густини (D) від концентрації (С).

Такий графік для відомих концентрацій речовини називають калібрувальним. Його використовують для визначення невідомої концентрації речовини. Для цього, визначивши оптичну густину розчину з невідомою концентрацією (Сх) – проводять горизонталь від точки, що відповідає цьому значенню до графіка, а потім опускають вертикальну лінію і визначають концентрацію яка відповідає цьому значенню.

У цій роботі ви навчитеся визначати концентрацію барвника індигокарміна. Барвник індигокармін (динатрієва сіль індиго-5,5′-дисульфокислоти) – синього кольору використовується у харчовій промисловості. барвник, зареєстровний як харчова добавка E132. Схвалений в ЄС, США та Україні.

 

 

 

 

Хід роботи:   Дослід 1.Побудова калібрувального графіка. 1.   Отримайте від викладача  розчини із відомими концентраціями барвника 1; 0,5; 0,25 г/л. 2.   Виміряйте оптичну густину для цих еталонних розчинів за допомогою спектрофотометра. (Інструкція) Для вимірювань використовуйте об’єм розчину 3 мл. 3.   Отримані дані занесіть у таблицю. 4.  Побудуйте калібрувальний графік, у якому по осі абсцис (Ох) відкладайте значення концентрації барвника у розчині (Сбарв, г/л), а по осі ординат (Оу) – значення оптичної густини (D) при  довжині хвилі 612 нм.	Для нотаток
Таблиця для внесення отриманих даних: Концентрація барвника у воді (С), г/л Оптична густина (D) 2 1 0,5 0,25
Дослід 2. Визначення невідомої концентрації барвника у розчині. 1. Отримайте від викладача розчин барвника з невідомою концентрацією барвника 2. Виміряйте його оптичну густину 3.За допомогою калібрувального графіку графічно визначіть невідому концентрацію.	Шифр зразка:   ­­­­­­­­­­

Основи користування програмою SpectraSuite

Вимірювання спектрів поглинання за допомогою програми SpectraSuite

Вимірювання спектрів відбивання та використання режиму вимірювання кольору в SpectraSuite

 

Інструкція

 

Методика оптичних вимірювань за допомогою установки на основі OceanOptics USB-650

 

Принцип дії установки заснований на порівнянні світлового потоку, який пройшов через розчинник чи контрольний розчин, з світловим потоком, який пройшов через досліджуване середовище.

Світлові потоки перетворюються за допомогою фотоприймача в електричні сигнали.

В кюветну камеру встановлюють кювети з розчинником (контрольним розчином) та досліджуваним розчином.

Підготовка до роботи та вимірювання оптичної густини:

1. Приєднати спектрофотометр до USB порта ПК.

2.Встановити в кюветну камеру кювету з розчинником чи контрольним розчином.

3. Запустити програму OOIBase.
4. Змінюючи час інтеграції сигналу (Integration time) в межах 20-30 мс добитися щоб інтенсивність спектру не перевищувала 4000.
5. Закрити засув (Close shutter). Спектр має змінитися на пряму горизонтальну лінію. Натиснути на кнопку з сірою лампочкою. Потім натиснути кнопку «Відняти темний спектр» (Substract dark spectrum).
6. Відкрити засув. Переконатися чи інтенсивність спектру не перевищує 4000.

Натиснути кнопку з іконкою у вигляді жовтої лампочки.

7. Перейти в режим А.
8. Вийняти кювету з розчином порівняння та встановити кювету з досліджуваним розчином.

9.Зберегти спектр натиснувши кнопку з зображенням дискети.

 

Вимірювання фотолюмінесценції.

Розведений розчин наночастинок наливають у пластикову кювету і поміщають в кюветну камеру.

1. Запустити програму OOIBase.
2. Змінюючи час інтеграції сигналу (Integration time) в межах 20-30 мс добитися щоб інтенсивність спектру не перевищувала 4000.
3. Закрити засув (Close shutter). Спектр має змінитися на пряму горизонтальну лінію. Натиснути на кнопку з сірою лампочкою. Потім натиснути кнопку «Відняти темний спектр» (Substract dark spectrum).
4. Встановити час витримки в межах 100-1000 мс. Зменшити число спектрів для усереднення до 1-5.
5. Обережно спрямувати промінь лазерної указки на кювету з верху так, щоб він проходив через її центр.
6. Дочекатися оновлення спектру (залежить від часу інтеграції) та зберегти його натиснувши кнопку з зображенням дискети.

Пропонуємо попередній план лабораторних робіт:

1. Генерація кольору. Фотолюмінесценція квантових точок
2. Хімічний хамелеон. Досліджуємо глибше.
3. Колір та визначення речовини. Визначаємо кількість барвника в розчині.