Спектрофотометричне визначення концентрації харчового барвника (індигокарміну) у розчині

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:   ­­­­­­­­­­