Файл: Лабораторная работа 77 определение концентрации водного раствора рибофлавина с помощью колориметра.pdf

Отчет по
Лабораторной работе №77
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНОГО РАСТВОРА
РИБОФЛАВИНА С ПОМОЩЬЮ КОЛОРИМЕТРА.
Выполнила студентка 1 курса ФФ
Кабанова Маргарита Игоревна
07.04.2023
Проверил:
Санкт-Перебург
2023
ФГБОУ ВО СПХФУ
НОЦ БИСФ

Лабораторная работа № 77
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНОГО РАСТВОРА
РИБОФЛАВИНА С ПОМОЩЬЮ КОЛОРИМЕТРА.
Дата выполнения_________________
Время на подготовку и допуск к лабораторной работе: 30 минут.
Время на выполнение работы: 30 минут.
Время на оформление отчета и расчёты: 30 минут.
Цель работы
Экспериментально проверить закон Бугера - Ламберта – Бера и определить концентрации водного раствора рибофвлавина с помощью колориметра.
Оборудование
1.Колориметр фотоэлектрический концентрированный, КФК-2 (Рис. 77.4).
2.Набор кювет одинаковой толщины с водными растворами рибофлавина разной концентрации.
Основные сведения
Пусть пучок монохроматического света с длиной волны

проходит через слой поглощающего вещества (Рис. 77.1).
Рис. 77.1.
Проxождение пучка монохроматического света через слой поглощающего вещества: I
0
— интенсивность падающего света: I — интенсивность света, прошедшего через слой поглощающею вещества толщиной l
Обозначим через I
0
интенсивность падающего света, а через I — интенсивность света, проходящего через слой поглощающего вещества толщиной l. Согласно закону Бугера - Ламберта - Бера, интенсивность света экспериментально убывает по мере прохождения слоя поглощающего вещества:
kc
l
e
I
I


0
,

где с - концентрация поглощающего вещества, растворенного в практически непоглощающем растворителе, а k — молярный коэффициент поглощения.
Молярный коэффициент поглощенияхарактеризует ослабление пучка света в слое раствора поглощающего вещества единичной толщины и единичной концентрации. Он является табличной величиной и зависит от природы вещества и длины волны падающего света

, но не зависит ни от концентрации поглощающего вещества c, ни от интенсивности падающего света I
0
. Если концентрация с измеряется в килограммах на метр кубический, [c]= кг/м
3
, а толщина слоя — в метрах, то размерность произведения [cl] = [c] [l] = (кг/м
3
)м = кг/м
2
. Поскольку величина kc1 — безразмерна, то размерность молярного коэффициента поглощения [k] = м
2
/кг.
График зависимости интенсивности света I, прошедшего через слой раствора постоянной толщины, от концентрации С показан на Рис. 77.2.
Рис. 77.2.
Зависимость интенсивности света I, прошедшего через слой раствора поглощающего вещества постоянной толщины, от концентрации раствора С;
I
0
– интенсивность падающего света
Величину
%
100 0


I
I

-отношение интенсивности прошедшего света к интенсивности падающего, выраженное в процентах, называют коэффициентом пропускания слоя
вещества.
Величину
lc
e
klc
I
I
D
28
,
0
lg lg
0




-десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности прошедшего света называют оптической плотностью. Обе величины связаны между собой формулой:


lg
2 100
lg lg
0




I
I
D
Оптическая плотностьявляется мерой непрозрачности слоя вещества толщиной l для световых лучей. Например, оптическая плотность графита,

непрозрачного вещества, почти в 10 7
раз больше, чем воды или стекла, оптически прозрачных веществ. Введение D удобно при вычислениях, эта величина меняется на несколько единиц, когда отношение I
0
/Iизменяется на несколько порядков
Оптическая плотность смеси нереагирующих друг с другом веществ равна сумме оптических плотностей отдельных компонентов.
Коэффициент пропускания

и оптическую плотность Dводныхpaстворов поглощающих веществ, например, витаминов или лекарств, можно измерить с помощью фотоэлектрических прибора - колориметра.
Пусть имеется набор одинаковых кювет с растворами поглощающего свет вещества разной концентрации. Сначала строят градуировочную кривую, график зависимости оптической плотности Dраствора поглощающего вещества от его концентрации с (Рис. 77.3). По градуировочной кривой можно опре- делить неизвестную концентрацию с
х
данного поглощающего вещества, измерив оптическую плотность D
x его раствора.
Рис. 77.3 .
Градуировочная кривая. Зависимость оптической плотности.D раствора поглощающего вещества от его концентрации с
Описание установки
Колориметр КФК-2 схематически изображен на Рис. 77.4.
С помощью колориметра КФК-2 можно измерить коэффициент пропускания

жидкого раствора в пределах от 1 до 100 % и оптическую плотность D от 0 до 2 в диапазоне длин волн от 315 нм до 980 нм (1 нм=10
-9
м).
Рис. 77.4.

Схематическое изображение колориметра а — вид спереди: 1- микроамперметр, 2 - кюветное отделение, 3- рычаг для замены кювет в световом пучке (может находиться в положениях 1 и 2), 4 - ручка ввода светофильтров. 5 — ручка «Чувствительность», 6 — ручка
«Установка 100 гpy6o», 7 -ручка «Точно»; 6 - вид сзади: 8 - электрошнур с вилкой для включения в сеть, 9 - выключатель сетевого напряжения «Сеть»
Основными частями колориметра являются: источник излучения, оптическая система, формирующая параллельный пучок света и фотоприемное устройство с измерительным прибором микроамперметром. Источником излучения служит галогенная лампа, спектр излучения которой - сплошной. Для выделения узких участков спектра из сплошного спектра излучения лампы применяются цветные светофильтры.
Для измерения коэффициента пропускания

и оптической плотности D исследуемого раствора шкалу коэффициентов пропускания калибруют по световому потоку, прошедшему через кювету с растворителем дистиллированной водой. Кювету с водой вносят в световой поток и по шкале коэффициентов пропускания

устанавливают отсчет 100, изменяя чувствительность колориметра. Затем в световой поток вносят кювету с исследуемым раствором и одновременно снимают два отсчета: коэффициента пропускания

и оптической плотности D.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомьтесь с лабораторной установкой.
2. Включите колориметр в сеть вилкой (8)и тумблером (9) (Рис. 77.4).
3. Установите ручкой (4)светофильтр с длиной волны которую укажет преподаватель.
4.Вставьте в кюветное отделение (2) кювету с дистиллированной водой
(положение 1) и раствором рибофлавина (положение 2).
5. Установите рычаг (3) поворотом до упора в положение 1. В световой поток попадает кювета с водой.
6. Ручками(6) и (7) установите отсчет 100 по шкале

колориметра. Крышка кюветного отделения должна быть закрыта.
7. Установите рычаг (3) в положение 2.
8. Снимите отсчеты величин

и Dдля данного раствора по шкале коэффициентов пропускания

в процентах и по шкале оптической плотности D в единицах. Данные занесите в Таб. 77.1.
9. Повторите измерения величин

и Dдля данного раствора рибофлавина
(пункты 5—8) три раза. Данные занесите в Таб. 77.1.
10. Измерьте величины

и Dдля всех остальных растворов рибофлавина несколько раз. Данные занесите в Таб. 77.1.
Таб. 77.1.

Коэффициент пропускания

и оптическая плотность D водных растворов рибофлавина разной концентрации
Но мер раств ора
Концентрация рибофлавина в растворе с, мг/л
Коэффициент пропускания

,%
Оптическая плотность D
Измерения Среднее значение
Измерения Среднее значение
1 2
3 1
2 3
1 2
3 4
5
Обработка результатов измерений
1. Вычислите средние арифметические значения коэффициента пропускания

и оптической плотности D для каждого раствора рибофлавина.
Данные занесите в Таб. 77.1.
2.
Постройте график (см. п. 3 Правил оформления…) зависимости коэффициента пропускания

водного раствора рибофлавина (откладывается по вертикали) от его концентрации с (откладывается по горизонтали).
Объясните полученную линию.
3. Постройте график (см. п. 3 Правил оформления…) зависимости оптической плотности D водного раствора рибофлавина - откладывается по вертикали, от его концентрации с - откладывается по горизонтали. По градуировочному графику определите неизвестную концентрацию с
х
раствора рибофлавина.
4.Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1.Сформулируйте закон Бугера - Ламберта - Бера.
2.Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения и какова его размерность?
3.Каков график зависимости коэффициента пропускания

раствора от его концентрации?
4.Каков график зависимости оптической плотности D раствора от его концентрации?
5.Чему равны оптическая плотность D и коэффициент пропускания вещества

, если интенсивность света, прошедшего через вещество уменьшилась в 10 раз?
(2, 4, 100 раз)

1. Сформулируйте закон Бугера - Ламберта - Бера. Ответ:
Закон Бугера-Ламберта-Бера устанавливает пропорциональность между интенсивностью поглощения света и концентрацией раствора вещества, через которое свет проходит. Формулировка закона: при прохождении монохроматического света через однородный раствор с коэффициентом поглощения α, интенсивность света убывает экспоненциально по закону
I=I0·e^(-α·l·c), где I0 – начальная интенсивность света, l – длина пути, пройденного светом в растворе, c – концентрация раствора.
2. Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения и какова его размерность? Ответ:
Молярный коэффициент поглощения характеризует способность вещества поглощать свет на единицу длины пути при единичной концентрации и имеет размерность м²/моль. Физический смысл этого коэффициента заключается в том, что он определяет вероятность поглощения фотона света молекулой вещества при прохождении света через раствор.

5. Чему равны оптическая плотность D и коэффициент пропускания вещества τ, если интенсивность света, прошедшего через вещество уменьшилась в 10 раз? (2, 4, 100 раз) Оптическая плотность D увеличится в
10 раз, а коэффициент пропускания τ уменьшится в 10 раз при уменьшении интенсивности света, прошедшего через вещество, в 2 раза. Оптическая плотность D увеличится в 100 раз, а коэффициент пропускания τ уменьшится в 100 раз при уменьшении интенсивности света в 4 раза.
Оптическая плотность D не изменится, а коэффициент пропускания τ уменьшится в 2 раза при уменьшении интенсивности света в 100 раз. Это связано с экспоненциальной зависимостью интенсивности света от коэффициента поглощения, как следует из закона Бугера-Ламберта-Бера
3. Кааков график зависимости коэффициента пропускания τ раствора от его концентрации? Ответ:
График зависимости коэффициента пропускания τ раствора от его концентрации c имеет вид гиперболы, убывающей при увеличении концентрации раствора.
4. .Каков график зависимости оптической плотности D раствора от его концентрации? Ответ: График зависимости оптической плотности D раствора от его концентрации c является прямой линией, проходящей через начало координат. Зависимость оптической плотности от концентрации описывается уравнением D=ε·l·c, где ε – коэффициент пропускания, l – длина пути, пройденного светом в растворе.

Выводы
Замечания преподавателя:
Оценка за работу:______баллов. Подпись преподавателя:________________
Целью лабораторной работы «Определение концентрации водного раствора рибофлавина с помощью колориметра» было экспериментальное подтверждение закона
Бугера-Ламберта-Бера и определение концентраций водного раствора рибофлавина с помощью фотоэлектрического колориметра.
В ходе выполнения лабораторной работы были получены результаты экспериментов с водными растворами рибофлавина разной концентрации, которые позволили построить графики зависимости коэффициента пропускания и оптической плотности от концентрации раствора.
Экспериментальные данные, полученные в ходе работы, подтвердили закон Бугера-
Ламберта-Бера, который устанавливает, что коэффициент поглощения света в растворе пропорционален концентрации раствора и длине пути, пройденного светом в растворе.