Spectrophotometry เป็นเทคนิคการทดลองที่ใช้ในการวัดความเข้มข้นของตัวถูกละลายในสารละลายเฉพาะโดยการคำนวณปริมาณของแสงที่ดูดซับโดยสารนั้น เทคนิคนี้มีประโยชน์มากเพราะสารประกอบบางชนิดจะดูดซับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงที่ความเข้มต่างกัน โดยการวิเคราะห์แสงที่ส่องผ่านสารละลาย คุณสามารถระบุสารประกอบที่ละลายในสารละลายและความเข้มข้นของพวกมันได้ เครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์สารละลายด้วยเทคนิคนี้ในห้องปฏิบัติการคือเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
ขั้นตอน
ส่วนที่ 1 จาก 3: การเตรียมตัวอย่าง
ขั้นตอนที่ 1. เปิดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ส่วนใหญ่ต้องอุ่นเครื่องก่อนจึงจะสามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น ให้สตาร์ทเครื่องแล้วปล่อยทิ้งไว้อย่างน้อย 15 นาทีก่อนทำการวัดตัวอย่าง
ใช้เวลานี้ในการเตรียมตัวอย่าง
ขั้นตอนที่ 2. ทำความสะอาดคิวเวตต์หรือหลอดทดลอง
ในห้องปฏิบัติการของโรงเรียน อาจมีหลอดทดลองแบบใช้แล้วทิ้งซึ่งไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดก่อน อย่างไรก็ตาม หากคุณใช้คิวเวตต์หรือหลอดทดลองปกติ ให้ทำความสะอาดอุปกรณ์อย่างละเอียดก่อนใช้งาน ล้างคิวเวตต์ทั้งหมดด้วยน้ำปราศจากไอออน
- ระวังการใช้ cuvettes เพราะมันค่อนข้างแพง
- ขณะใช้คิวเวตต์ ห้ามสัมผัสด้านที่แสงส่องผ่าน (โดยปกติคือด้านใสของภาชนะ)
ขั้นตอนที่ 3 เทตัวอย่างที่เพียงพอลงในคิวเวตต์
ปริมาณสูงสุดของคิวเวตต์คือ 1 มล. ในขณะที่ปริมาตรสูงสุดของหลอดทดลองคือ 5 มล. การวัดของคุณควรแม่นยำตราบเท่าที่แสงของสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ยังคงสามารถผ่านตัวอย่างได้ ไม่ใช่ส่วนที่ว่างเปล่าของภาชนะ
หากคุณกำลังใช้ปิเปตเพื่อใส่ตัวอย่าง ให้ใช้ทิปใหม่สำหรับแต่ละตัวอย่าง ด้วยวิธีนี้สามารถหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้ามได้
ขั้นตอนที่ 4 เตรียมโซลูชันการควบคุม
สารละลายเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าช่องว่างหรือช่องว่างประกอบด้วยตัวทำละลายในสารละลายที่กำลังวิเคราะห์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากคุณมีตัวอย่างเกลือที่ละลายในน้ำ สารละลายเปล่าที่คุณต้องการคือน้ำ หากน้ำที่คุณใช้เป็นสีแดง คุณควรใช้สารละลายเปล่าสีแดงด้วย ใช้ภาชนะที่คล้ายกันเพื่อเก็บสารละลายเปล่าไว้ในปริมาตรเดียวกันกับตัวอย่าง
ขั้นตอนที่ 5. เช็ดด้านนอกของคิวเวตต์
ก่อนใส่คิวเวตต์ลงในสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ คุณต้องแน่ใจว่าสะอาดเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนการวัดเนื่องจากอนุภาคฝุ่นหรือสิ่งสกปรก ใช้ผ้าที่ไม่เป็นขุยเพื่อขจัดหยดน้ำหรือฝุ่นที่เกาะอยู่ด้านนอกของคิวเวตต์
ตอนที่ 2 จาก 3: การทดลอง
ขั้นตอนที่ 1 กำหนดและปรับความยาวคลื่นของแสงเพื่อวิเคราะห์ตัวอย่าง
ใช้ความยาวคลื่นเดียวของแสง (ลำแสงสีเดียว) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการวัด เลือกสีของแสงที่สามารถดูดซับโดยปริมาณสารเคมีที่คิดว่าจะละลายในตัวอย่างทดสอบ ตั้งค่าความยาวคลื่นตามข้อกำหนดของสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ที่คุณใช้
- ในห้องปฏิบัติการของโรงเรียน ความยาวคลื่นเหล่านี้มักจะระบุไว้ในคำแนะนำในการทดลอง
- เนื่องจากตัวอย่างจะสะท้อนแสงที่มองเห็นได้ทั้งหมด ความยาวคลื่นของสีของแสงทดลองจึงมักจะแตกต่างจากสีของตัวอย่างเสมอ
- วัตถุปรากฏเป็นสีหนึ่งเพราะสะท้อนความยาวคลื่นที่แน่นอนและดูดซับสีอื่นๆ ทั้งหมด หญ้าปรากฏเป็นสีเขียวเพราะคลอโรฟิลล์สะท้อนสีเขียวและดูดซับสีอื่นๆ
ขั้นตอนที่ 2 ปรับเทียบสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ด้วยสารละลายเปล่า
วางสารละลายเปล่าลงในที่ใส่คิวเวตต์และปิดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ บนหน้าจอสเปกโตรโฟโตมิเตอร์แบบอะนาล็อก จะมีเข็มที่จะเคลื่อนที่ตามความเข้มของการตรวจจับแสง หลังจากใส่สารละลายเปล่าแล้ว เข็มควรเลื่อนไปทางขวา บันทึกค่านี้ในกรณีที่คุณต้องการในภายหลัง ปล่อยให้สารละลายเปล่าเหลืออยู่ในเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ จากนั้นเลื่อนเข็มไปที่ศูนย์โดยใช้ปุ่มปรับ
- เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์แบบดิจิตอลสามารถสอบเทียบได้ในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เครื่องมือนี้มาพร้อมกับหน้าจอดิจิทัล ตั้งค่าการอ่านค่าว่างเป็น 0 ด้วยปุ่มควบคุม
- แม้ว่าสารละลายเปล่าจะถูกลบออกจากสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ การสอบเทียบจะยังคงใช้ได้ ดังนั้น เมื่อคุณวัดตัวอย่างทั้งหมด การดูดกลืนแสงของช่องว่างจะลดลงโดยอัตโนมัติ
ขั้นตอนที่ 3 นำช่องว่างออกและทดสอบผลการสอบเทียบเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
แม้หลังจากที่นำสารละลายเปล่าออกจากเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์แล้ว เข็มหรือตัวเลขบนหน้าจอก็ยังควรอ่านค่าเป็น 0 ใส่สารละลายเปล่ากลับเข้าไปในเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์และตรวจดูให้แน่ใจว่าค่าที่อ่านได้ไม่เปลี่ยนแปลง หากเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ได้รับการปรับเทียบอย่างถูกต้องโดยใช้สารละลายเปล่า ผลลัพธ์บนหน้าจอควรยังคงเป็น 0
- หากเข็มหรือตัวเลขบนหน้าจอไม่อ่าน 0 ให้ทำซ้ำขั้นตอนการปรับเทียบโดยใช้สารละลายเปล่า
- หากปัญหายังคงอยู่ ให้ขอความช่วยเหลือหรือให้ผู้อื่นตรวจสอบสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
ขั้นตอนที่ 4. วัดค่าการดูดกลืนแสงของตัวอย่าง
นำสารละลายเปล่าออกแล้วใส่ตัวอย่างลงในเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ รอประมาณ 10 วินาทีเพื่อให้เข็มนาฬิกานิ่งหรือตัวเลขบนจอแสดงผลดิจิตอลหยุดเปลี่ยน บันทึกเปอร์เซ็นต์การส่องผ่านและ/หรือค่าการดูดกลืนแสงของตัวอย่าง
- ยิ่งแสงส่องผ่านมาก แสงก็ยิ่งดูดน้อยลง โดยปกติ คุณต้องบันทึกค่าการดูดกลืนแสงของตัวอย่างซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็นเลขฐานสิบ เช่น 0.43
- ทำซ้ำการวัดแต่ละตัวอย่างอย่างน้อยสามครั้งแล้วคำนวณค่าเฉลี่ย ด้วยวิธีนี้ ผลลัพธ์ที่คุณได้รับจะแม่นยำยิ่งขึ้น
ขั้นตอนที่ 5. ทำการทดลองซ้ำด้วยความยาวคลื่นแสงต่างๆ
ตัวอย่างของคุณอาจประกอบด้วยสารประกอบหลายชนิดที่มีการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสง เพื่อลดความไม่แน่นอน ให้ทำซ้ำการวัดตัวอย่างที่ช่วงความยาวคลื่น 25 นาโนเมตรในสเปกตรัมแสง ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถตรวจจับสารเคมีที่ละลายน้ำอื่นๆ ในตัวอย่างได้
ส่วนที่ 3 จาก 3: การวิเคราะห์ข้อมูลการดูดซับ
ขั้นตอนที่ 1 คำนวณการส่งผ่านและการดูดกลืนแสงของตัวอย่าง
การส่งผ่านคือปริมาณแสงที่สามารถผ่านตัวอย่างและไปถึงเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ได้ ในขณะเดียวกัน การดูดกลืนแสงคือปริมาณแสงที่สารเคมีที่ละลายในตัวอย่างดูดกลืนเข้าไป มีเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ที่ทันสมัยจำนวนมากที่ให้ผลลัพธ์ในรูปของการส่งผ่านและการดูดกลืนแสง อย่างไรก็ตาม หากคุณได้รับค่าความเข้มแสง คุณยังสามารถคำนวณค่าทั้งสองนี้ได้ด้วยตนเอง
- ค่าการส่องผ่าน (T) สามารถกำหนดได้โดยการหารความเข้มของแสงที่ผ่านสารละลายตัวอย่างด้วยปริมาณของแสงที่ไหลผ่านสารละลายเปล่า ค่านี้มักจะแสดงเป็นตัวเลขทศนิยมหรือเปอร์เซ็นต์ T = ฉัน/ฉัน0โดยที่ I คือความเข้มข้นของตัวอย่าง และ I0 คือความเข้มของช่องว่าง
- การดูดซับ (A) แสดงเป็นค่าลอการิทึมฐานลบ 10 (เลขชี้กำลัง) A = -log10ต. ดังนั้น ถ้า T = 0, 1, A = 1 (0, 1 คือ 10 ยกกำลัง -1) ซึ่งหมายความว่าแสงผ่าน 10% ในขณะที่ดูดซับ 90% ในขณะเดียวกัน ถ้า T= 0.01, A = 2 (0.01 คือ 10 ยกกำลัง -2) ซึ่งหมายความว่าแสงที่ผ่านคือ 0.1%
ขั้นตอนที่ 2 สร้างกราฟค่าการดูดกลืนแสงกับความยาวคลื่น
แสดงค่าการดูดกลืนแสงเป็นแกน y และความยาวคลื่นเป็นแกน x จากจุดของผลการดูดกลืนแสงทั้งหมดในแต่ละความยาวคลื่น คุณจะได้สเปกตรัมการดูดกลืนแสงของตัวอย่าง และระบุเนื้อหาของสารประกอบและอัตราส่วนในตัวอย่าง
สเปกตรัมการดูดกลืนแสงมักจะมีจุดสูงสุดที่ความยาวคลื่นที่แน่นอน ความยาวคลื่นสูงสุดเหล่านี้ทำให้คุณสามารถระบุสารประกอบเฉพาะได้
ขั้นตอนที่ 3 เปรียบเทียบสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของคุณกับกราฟของสารประกอบที่รู้จัก
สารประกอบแต่ละชนิดมีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่ไม่ซ้ำกันและมีความยาวคลื่นสูงสุดเท่ากันในการวัดแต่ละครั้ง โดยการเปรียบเทียบกราฟที่คุณได้รับกับกราฟของสารประกอบที่รู้จัก คุณจะสามารถระบุปริมาณตัวถูกละลายในสารละลายตัวอย่างได้
