PODSTAWY METOD SPEKTRALNYCH

Sprawozdanie

Data:	Imię i nazwisko:	III rok Chemia
Nr. ćwiczenia:	Temat:	Ocena:
2.	„Elektronowe widma emisyjne.”
Uwagi:

CZĘŚĆ I

Pomiar widm: absorpcyjnego,

fluorescencyjnego i wzbudzenia fluorescencji fluoresceiny.

1. Metodyka pomiaru:

Zadanie polega na pomiarze widm: absorpcyjnego, fluorescencji i wzbudzenia fluorescencji roztworu fluoresceiny w 0,2 N wodnym roztworze NaOH,

• Pomiar widma absorpcyjnego wykonujemy przy użyciu spektrofotometru JENWAY 6300.

• Widmo fluorescencji uzyskujemy mierząc natężenie światła emitowanego przez roztwór barwnika w funkcji długości fali podczas naświetlania go linią 366 nm palnika rtęciowego przy użyciu zmodyfikowanego spektrofotometru Spekol z przystawką fluorescencyjną. Wykonujemy również pomiar widma fluorescencji wzorcowego roztworu siarczanu chininy w 0,1 N H₂SO₄.

• Pomiar widma wzbudzenia fluorescencji wykonujemy przy pomocy spektrofotometru Spekol z przystawką fluorescencyjną i lampą wolframową jako źródłem promieniowania wzbudzającego. Następnie wykonujemy pomiar natężenia światła wzbudzającego przy użyciu wkładki rozpraszającej w analogicznym zakresie spektralnym.

2. Wyposażenie:

• Aparatura: spektrofotometry: JENWAY 6300, Spekol z przystawką fluorescencyjną i lampą wolframową, zmodyfikowany Spekol z lampą rtęciową, kuwety szklane o grubości 1 cm.

• Odczynniki: roztwór fluoresceiny o stężeniu 1·10^-4 mol/dm³ w 0,2 N NaOH, roztwór siarczanu chininy o stężeniu 1·10^-3 rnol/dm³ w 0,1 N H₂SO₄.

3. Wykonanie ćwiczenia.

• Pomiar widma absorpcyjnego wykonujemy względem wody destylowanej jako odnośnika w zakresie 400-550 nm (co 5 nm, a w pobliżu maksimum co 2 nm).

• Widma fluorescencji dla roztworu fluoresceiny wykonujemy w zakresie 460-660 nm.

• Dla siarczanu chininy w zakresie 360-660 nm. Przed pomiarem należy sprawdzić przy jakiej długości fali występuje maksimum natężenia fluorescencji. W tym maksimum wzmocnienie ustawiamy tak aby wychylenie wskazówki miernika wynosiło 90%. Pomiaru wychylenia miernika dokonujemy co 5 nm tylko w pobliżu maksimum emisji co 2 nm.

• Widmo wzbudzenia fluorescencji mierzymy przy tych samych długościach fali widma absorpcyjnego.

• Na podstawie sporządzonych tabel rysujemy widma absorpcji fluorescencji i wzbudzenia fluorescencji fluoresceiny, wykorzystując w przypadku dwu ostatnich z nich skorygowane i znormalizowane wartości natężeń fluorescencji i dobierając tak skale wykresów, aby maksima wszystkich widm miały podobną wysokość.

4. Wyniki pomiarów:

Tabela 1. Widmo absorpcyjne fluoresceiny

Lp.	λ [nm]	A	Lp.	λ [nm]	A	Lp.	λ [nm]	A
1.	400	0,034	12.	455	0,339	23.	492	1,100
2.	405	0,035	13.	460	0,417	24.	494	1,038
3.	410	0,037	14.	465	0,486	25.	496	0,950
4.	415	0,044	15.	470	0,572	26.	500	0,720
5.	420	0,055	16.	475	0,705	27.	505	0,457
6.	425	0,071	17.	478	0,801	28.	510	0,242
7.	430	0,091	18.	482	0,947	29.	515	0,123
8.	435	0,115	19.	484	1,020	30.	520	0,056
9.	440	0,153	20.	486	1,078	31.	525	0,028
10.	445	0,202	21.	488	1,116	32.	530	0,015
11.	450	0,267	22.	490	1,125	33.	535	0,009

Tabela 2. Widmo fluorescencji siarczanu chininy

Lp.	λ [nm]	Imierzone [%]	Imierzone/I0	Iwzorcowe (odczytane z wykresu)	k (współcz. korekcji)	Lp.	λ [nm]	Imierzone [%]	Imierzone/I0	Iwzorcowe (odczytane z wykresu)	k (współcz. korekcji)
	360	0,0	0,0	-	-		492	31,0	0,310	0,805	0,385
	365	0,0	0,0	-	-		494	28,5	0,285	0,785	0,363
	370	0,0	0,0	-	-		496	27,0	0,270	0,760	0,355
	375	0,0	0,0	-	-		498	25,0	0,250	0,745	0,336
	380	0,0	0,0	-	-		500	23,5	0,235	0,715	0,329
	385	0,5	0,005	0,010	0,500		502	22,0	0,220	0,700	0,314
	390	2,0	0,020	0,030	0,667		504	20,5	0,205	0,680	0,302
	395	6,5	0,065	0,060	1,083		506	19,0	0,190	0,650	0,292
	400	18,5	0,185	0,105	1,762		508	17,5	0,175	0,640	0,273
	405	29,0	0,290	0,170	1,706		510	16,5	0,165	0,610	0,271
	410	29,0	0,290	0,250	1,160		512	15,0	0,150	0,590	0,254
	415	30,0	0,300	0,350	0,857		514	14,0	0,140	0,580	0,241
	420	37,0	0,370	0,430	0,861		516	13,0	0,130	0,560	0,232
	422	39,5	0,395	0,480	0,823		518	12,0	0,120	0,540	0,222
	424	42,0	0,420	0,520	0,808		520	11,0	0,110	0,515	0,214
	426	49,0	0,490	0,560	0,875		522	10,0	0,100	0,500	0,200
	428	58,5	0,585	0,600	0,975		524	9,0	0,090	0,480	0,188
	430	68,0	0,680	0,650	1,046		526	8,0	0,080	0,470	0,170
	432	77,0	0,770	0,690	1,116		528	8,0	0,080	0,450	0,178
	434	85,5	0,855	0,720	1,188		530	7,0	0,070	0,430	0,163
	436	86,5	0,865	0,750	1,153		532	6,0	0,060	0,420	0,143
	438	82,0	0,820	0,790	1,038		534	5,5	0,055	0,400	0,138
	440	75,5	0,755	0,830	0,910		536	6,0	0,060	0,380	0,158
	442	70,0	0,700	0,860	0,814		538	7,0	0,070	0,370	0,189
	444	63,5	0,635	0,880	0,722		540	9,0	0,090	0,345	0,261
	446	61,0	0,610	0,910	0,670		542	10,0	0,100	0,330	0,303
	448	60,5	0,605	0,930	0,651		544	11,5	0,115	0,320	0,359
	450	60,0	0,600	0,950	0,632		546	11,5	0,115	0,300	0,383
	452	60,0	0,600	0,965	0,622		548	9,0	0,090	0,290	0,310
	454	59,0	0,590	0,980	0,602		550	6,5	0,0650	0,270	0,241
	456	58,5	0,585	0,985	0,594		552	5,0	0,050	0,260	0,192
	458	58,0	0,580	0,990	0,586		554	2,5	0,025	0,250	0,100
	460	57,0	0,570	0,995	0,573		556	2,0	0,020	0,240	0,083
	462	56,0	0,560	1,000	0,560		558	2,0	0,020	0,230	0,087
	464	54,0	0,540	1,000	0,540		560	1,5	0,015	0,220	0,068
	466	53,0	0,530	1,000	0,530		565	1,0	0,010	0,200	0,050
	468	51,0	0,510	0,995	0,513		570	2,0	0,020	0,185	0,108
	470	49,0	0,490	0,985	0,498		575	3,0	0,030	0,170	0,177
	472	48,0	0,480	0,975	0,492		580	2,0	0,020	0,160	0,125
	474	46,5	0,465	0,965	0,482		585	1,0	0,010	0,150	0,067
	476	45,0	0,450	0,950	0,474		590	0,0	0,0	0,135	-
	478	43,5	0,435	0,940	0,463		595	0,0	0,0	0,120	-
	480	42,0	0,420	0,920	0,457		600	0,0	0,0	0,105	-
	482	40,0	0,400	0,900	0,444
	484	38,0	0,380	0,880	0,432
	486	36,0	0,360	0,860	0,419
	488	34,5	0,345	0,845	0,408
	490	32,5	0,325	0,825	0,394

Tabela 3. Rozkład spektralny fluorescencji wzorcowego roztworu siarczanu chininy.

Lp.	ṽ·10^-3 [cm^-1]	λ [nm]	I/I0	Lp.	ṽ·10^-3 [cm^-1]	λ [nm]	I/I0
	15,00	666,67	0,000	24.	20,75	481,93	0,900
	15,25	655,74	0,015	25.	21,00	476,19	0,950
	15,50	645,16	0,030	26.	21,25	470,59	0,985
	15,75	634,92	0,045	27.	21,50	465,12	1,000
	16,00	625,00	0,060	28.	21,75	459,77	0,995
	16,25	615,38	0,075	29.	22,00	454,55	0,980
	16,50	606,06	0,095	30.	22,25	449,44	0,944
	16,75	597,01	0,115	31.	22,50	444,44	0,890
	17,00	588,24	0,140	32.	22,75	439,56	0,825
	17,25	579,71	0,160	33.	23,00	434,78	0,740
	17,50	571,43	0,180	34.	23,25	430,11	0,655
	17,75	563,38	0,205	35.	23,50	425,53	0,555
	18,00	555,56	0,240	36.	23,75	421,05	0,460
	18,25	547,95	0,285	37.	24,00	416,67	0,375
	18,50	540,54	0,345	38.	24,25	412,37	0,295
	18,75	533,33	0,405	39.	24,50	408,16	0,210
	19,00	526,32	0,460	40.	24,75	404,04	0,150
	19,25	519,48	0,525	41.	25,00	400,00	0,105
	19,50	512,82	0,585	42.	25,25	396,04	0,065
	19,75	506,33	0,650	43.	25,5	392,16	0,040
	20,00	500,00	0,715	44.	25,75	388,35	0,025
	20,25	493,83	0,785	45.	26,00	384,62	0,010
	20,50	487,80	0,845

Tabela 4. Widmo fluorescencji fluoresceiny

Lp.	λ [nm]	Imierzone [%]	Ikoryg.= Imierz./k	Iznorm.= Ikoryg./I0	Lp.	λ [nm]	Imierzone [%]	Ikoryg.= Imierz./k	Iznorm.= Ikoryg./I0
1.	470	0,0	-	-	21.	524	77,0	409,575	0,987676
2.	465	0,0	-	-	22.	526	71,0	417,647	0,980673
3.	470	0,0	-	-	23.	528	64,5	362,360	1,000000
4.	475	0,5	1,046	0,002505	24.	530	58,5	358,896	0,867623
5.	480	1,0	2,188	0,005239	25.	535	45,0	304,054	0,859329
6.	485	1,5	3,525	0,00844	26.	540	35,5	136,015	0,728017
7.	490	3,5	8,883	0,021269	27.	545	29,0	78,167	0,32567
8.	495	10,0	27,855	0,066695	28.	550	22,0	91,286	0,18716
9.	500	22,5	68,389	0,163748	29.	555	15,5	169,399	0,218572
10.	502	30,0	95,541	0,22876	30.	560	12,0	176,471	0,405603
11.	504	39,0	129,139	0,309206	31.	565	8,5	170,000	0,422536
12.	506	49,0	167,808	0,401794	32.	570	6,5	60,185	0,407042
13.	508	59,0	216,117	0,517463	33.	575	5,0	28,249	0,144105
14.	510	70,0	258,303	0,618472	34.	580	3,5	28,000	0,067638
15.	512	79,0	311,024	0,744705	35.	585	2,0	29,851	0,067042
16.	514	85,0	352,697	0,844486	36.	590	1,0	-	-
17.	516	88,0	379,310	0,908207	37.	595	0,5	-	-
18.	518	89,0	400,901	0,959904	38.	600	0,0	-	-
19.	520	86,5	404,206	0,967817	39.	605	0,0	-	-
20.	522	82,5	412,500	0,987676	40.	610	0,0	-	-

Tab.5. Widmo wzbudzenia fluorescencji fluoresceiny

Lp.	λ [nm]	Ifluoresc [%]	Ilampy [%]	Ifluoresc/Ilampy	Iskor /I 0(max)	Lp.	λ [nm]	Ifluoresc [%]	Ilampy [%]	Ifluoresc/Ilampy	Iskor /I 0(max)
1.	320	0,0	0,0	0,00000000	----------	30.	465	78,0	31,5	2,47619048	0,37142857
2.	325	1,5	1,5	1,00000000	0,15000000	31.	470	63,0	24,0	2,62500000	0,39375000
3.	330	3,5	6,0	0,58333333	0,08750000	32.	475	37,0	10,0	3,70000000	0,55500000
4.	335	6,0	9,0	0,66666667	0,10000000	33.	480	24,5	4,0	6,12500000	0,91875000
5.	340	7,5	10,5	0,71428571	0,10714286	34.	485	23,0	3,5	6,57142857	0,98571429
6.	345	8,5	10,5	0,80952381	0,12142857	35.	490	22,0	3,5	6,28571429	0,94285714
7.	350	9,0	10,5	0,85714286	0,12857143	36.	495	20,0	3,0	6,66666667	1,00000000
8.	355	9,0	10,5	0,85714286	0,12857143	37.	500	19,0	3,5	5,42857143	0,81428571
9.	360	9,0	11,0	0,81818182	0,12272727	38.	505	18,0	9,0	2,00000000	0,30000000
10.	365	11,5	15,5	0,74193548	0,11129032	39.	510	16,5	15,0	1,10000000	0,16500000
11.	370	15,0	23,5	0,63829787	0,09574468	40.	515	15,0	17,5	0,85714286	0,12857143
12.	375	17,0	27,5	0,61818182	0,09272727	41.	520	13,0	18,0	0,72222222	0,10833333
13.	380	19,0	29,0	0,65517241	0,09827586	42.	525	11,0	18,0	0,61111111	0,09166667
14.	385	20,0	29,0	0,68965517	0,10344828	43.	530	8,0	17,0	0,47058824	0,07058824
15.	390	20,5	29,0	0,70689655	0,10603448	44.	535	6,0	18,0	0,33333333	0,05000000
16.	395	34,0	37,0	0,91891892	0,13783784	45.	540	5,0	20,5	0,24390244	0,03658537
17.	400	56,5	52,0	1,08653846	0,16298077	46.	545	3,5	21,0	0,16666667	0,02500000
18.	405	69,5	51,0	1,36274510	0,20441176	47.	550	3,0	21,5	0,13953488	0,02093023
19.	410	81,5	57,0	1,42982456	0,21447368	48.	555	2,5	21,0	0,11904762	0,01785714
20.	415	89,0	57,5	1,54782609	0,23217391	49.	560	2,0	21,0	0,09523810	0,01428571
21.	420	91,0	55,5	1,63963964	0,24594595	50.	565	2,0	20,0	0,10000000	0,01500000
22.	425	92,0	53,5	1,71962617	0,25794393	51.	570	2,0	19,0	0,10526316	0,01578947
23.	430	92,0	52,5	1,75238095	0,26285714	52.	575	2,0	18,0	0,11111111	0,01666667
24.	435	91,5	50,5	1,81188119	0,27178218	53.	580	1,5	15,0	0,10000000	0,01500000
25.	440	89,0	45,5	1,95604396	0,29340659	54.	585	1,0	9,0	0,11111111	0,01666667
26.	445	86,0	39,0	2,20512821	0,33076923	55.	590	0,0	5,0	----------	-----------
27.	450	85,0	37,5	2,26666667	0,34000000	56.	595	0,0	5,0	-----------	-----------
28.	455	84,0	37,0	2,27027027	0,34054054	57.	600	0,0	5,0	------------	------------
29.	460	82,0	35,0	2,34285714	0,35142857

CZĘŚĆ II

Badanie wpływu zmian stężenia substancji gaszącej na natężenie fluorescencji barwnika.

1. Metodyka pomiaru.

Zadanie polega na pomiarze natężenia fluorescencji roztworu fluoresceiny w obecności substancji gaszącej o różnym stężeniu. Jako wygaszacza używamy jonów jodkowych.

2. Wyposażenie.

• Aparatura: spektrofotometr Spekol z przystawką fluorescencyjną, kuwety szklane fluorescencyjne o grubości 1cm.

• Odczynniki: 0.01 N roztwór fluoresceiny w 0.1 N NaOH, 0.5 N wodny roztwór KI.

3. Wykonanie ćwiczenia.

W probówkach z korkami szlifowanymi sporządzono 10 roztworów zawierających po 0,2 cm³ 0,01 N roztworu fluoresceiny i zmienne ilości 0,5 N roztworu KI (0 cm³;1 cm³; 2 cm³; 3 cm³, itd.) uzupełniając wodą destylowaną do objętości 10 cm³.

Do jednej z kuwet wlewamy roztwór nie zawierający jonów jodkowych ( czyli roztwór pierwszy ) i wzmacniaczem ustawiamy wychylenie miernika na 100%. Do drugiej kuwety wlewamy kolejno sporządzone roztwory o zwiększającym się stężeniu KI i zapisujemy w tabeli wskazania miernika (kontrolując przy każdym pomiarze wskazania miernika dla roztworu bez wygaszacza).

Natężenie obliczamy I₀/I (gdzie I₀ jest wychyleniem miernika gdy w kuwecie jest roztwór nie zawierający jonów jodkowych - 100%).

4. Wyniki pomiarów.

Lp.	VKI (c=0,5M) [cm^3]	„X” cKI [mol/dm^3]	I [%]	„Y” I0/I	XY	X^2
1.	0	0,00	100,0	1,0000	0,0000	0,0000
2.	1	0,05	65,0	1,5385	0,0769	0,0025
3.	2	0,10	45,0	2,2222	0,2222	0,0100
4.	3	0,15	31,0	3,2258	0,4839	0,0225
5.	4	0,20	23,5	4,2553	0,8511	0,0400
6.	5	0,25	18,0	5,5556	1,3889	0,0625
7.	6	0,30	14,0	7,1429	2,1429	0,0900
8.	7	0,35	10,0	10,0000	3,5000	0,1225
9.	8	0,40	9,0	11,1111	4,4444	0,1600
10.	9	0,45	6,5	15,3846	6,9231	0,2025
Suma:		2,25	-	61,436	20,0334	0,7125
Średnia:		0,225	-	6,1436	-	-

1. Obliczenie współczynnika nachylenia krzywej metodą matematyczną (metodą najmniejszych kwadratów):

y = ax + b

Współczynniki a i b prostej obliczam korzystając ze wzorów:

• Równanie Sterna - Volmera:

Gdzie: k_q - stała szybkości wygaszania fluorescencji fluoresceiny;

_ - czas fluorescencji;

c_q - stężenie substancji wygaszającej - KI

Według równania Sterna-Volmera „b”=1

• Stała Sterna - Volmera (metoda matematyczna):

k_q∙ _  22,8604

2. Obliczenie współczynnika nachylenia krzywej metodą graficzną:

• Równanie Sterna - Volmera (metoda graficzna):

Gdzie:

k_q - stała szybkości wygaszania fluorescencji fluoresceiny;

_ - czas fluorescencji;

c_q - stężenie substancji wygaszającej - KI

• Równanie stycznej do wykresu:

y = 24,959x + 1

• Stała Sterna - Volmera:

k_q∙ _  24,959

1

λ[nm]

---