Tabela 1. Wartości T oraz A dla badanych roztworów Coca-coli.

L.p.	 [nm]	T1 [%]	T2 [%]	A1	A2	A2/A1
1.	600	67	85	0,17	0,07	0,41
2.	650	73	88	0,14	0,06	0,41
3.	700	81	93	0,09	0,03	0,34
4.	750	86	95	0,07	0,02	0,34
5.	400	13	31	0,89	0,51	0,57
6.	450	25	51	0,60	0,29	0,49
7.	500	43	68	0,37	0,17	0,46
8.	550	57	76	0,24	0,12	0,49

Korzystając z danych zawartych w tabeli 1. sporządzono wykresy zależności A od długości fali dla poszczególnych próbek (wykres 1.) oraz zależności stosunku A₁/A₂ od długości fali (wykres 2.).

Wykres 1 Zależność absorbancji od długości fali.

Wykres 2 Zależność stosunku absorbancji od długości fali.

• ATOMOWA SPEKTROFOTOMETRIA ABSORPCYJNA

Sposób wykonania: Podczas wykonywania ćwiczenia wykorzystano atomowy spektrometr absorpcyjny firmy Carl-Zeiss Jena z lampą wapniową. Wykonane pomiary miały charakter symulacyjny, jako absorbent promieniowania wysyłanego przez lampę spektralną, zamiast atomów określonej substancji wykorzystano folie przepuszczające promieniowanie tylko z pewnego zakresu długości fali.

Celem ćwiczenia było określenie grubości 3 folii, na podstawie krzywej wzorcowej uzyskanej z pomiarów dla folii o znanej grubości. Przed przystąpieniem do pomiarów, regulując szerokość szczeliny, ustalono transmitancję dla wskaźnika (powietrza) na wartość równą 100%. Następnie przeprowadzono serię pomiarów transmitancji przy długościach fali nm oraz nm dla 4 folii wzorcowych oraz dla 3 folii o nieznanej grubości. Korzystając ze wzoru (1) obliczono wartości absorbancji dla folii. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Wyniki pomiarów transmitancji.

 [nm]	Folie wzorcowe			Folie badane
		Grubość folii d	T [%]	A	Nr folii	T [%]	A
	693	1	69	0,16	I	83	0,08
		2	46	0,34	II	57	0,24
		3	31	0,51	III	69	0,16
		4	20	0,70
	672	1	66	0,18	I	81	0,09
		2	44	0,36	II	53	0,28
		3	28	0,55	III	6	0,18
		4	20	0,70

Na podstawie danych zawartych w tabeli 2. sporządzono wykresy zależności absorbancji dla folii wzorcowych od grubości folii dla obu długości fali (wykres 3 i 4.)

Wykres 3. Krzywa kalibracyjna (wykres zależności A(grubości folii) ) dla =693[nm]

Wykres 4. Krzywa kalibracyjna (wykres zależności A(grubości folii) ) dla =672[nm]

Korzystając z powyższych wykresów kalibracyjnych wyznaczono grubość badanych folii. W tym celu przekształcono równanie prostej y=ax+b do postaci przedstawionej za pomocą wzoru (2).

(2)

Wyniki uzyskane na podstawie obu krzywych kalibracyjnych zebrano w tabeli 3.

Tabela 3. Grubość badanych folii.

	Grubość badanych folii
		Folia I	Folia II	Folia III
=693 nm	0,56	1,48	1,01
=672 nm	0,47	1,52	0,98
Średnia	0,52	1,5	1,00

• ATOMOWA SPEKTROFOTOMETRIA EMISYJNA

Celem przeprowadzonych pomiarów było sporządzenie charakterystyki diod czyli zależności natężenia emitowanego promieniowania od długości fali. Podczas wykonywania tego ćwiczenia wykorzystano aparaturę do AAS, jednak przy pracy emisyjnej lampa z katodą wnękową została wyłączona. Ćwiczenie to również miało charakter symulacyjny, bowiem zamiast wzbudzonych przez rozgrzanie do wysokiej temperatury atomów pierwiastków, źródłem emitowanego promieniowania były dwie diody elektroluminescencyjne LED: niebieska oraz biała.

Sposób wykonania: Przed przystąpieniem do pomiarów należało określić jakiej długości fali odpowiada maksimum transmitancji (T=100%). Następnie dla każdej z diod odczytywano wartości T dla odpowiednio wyższych i niższych długości fali, aż do spadku transmitancji do T=0%. Uzyskane wyniki zebrano w tabeli 4.

Tabela 4. Wyniki pomiarów T dla diod.

Dioda biała		Dioda niebieska
Długość fali  [nm]	T [%]	Długość fali  [nm]	T [%]
459	100	429	0
455	83	430	1
450	49	435	14
440	5	440	28
437	0	445	51
465	82	450	73
470	49	455	91
475	29	462	100
480	11	470	92
485	6	475	78
493	0	480	64
459	100	485	50
		490	36
				495	25
				500	14
				505	6
				511	0

Następnie korzystając z danych zawartych w tabeli 4. sporządzono wykresy zależności T od długości fali ilustrujące charakterystykę diod (wykres 5.).

Wykres 5. Charakterystyki diod.

III. Dyskusja wyników i podsumowanie:

1. Spektroskopia UV-VIS: Celem ćwiczenia był pomiar transmitancji dla 2 roztworów coca-coli o nieznanych stężeniach przy różnych długościach fali. Na podstawie transmitancji wyznaczono wartości absorbancji dla tych roztworów. Analizując dane zwarte w tabeli 1. oraz wykres 1. stwierdzono, że wartość absorbancji roztworu zależy od stężenia c substancji absorbującej promieniowanie (w tym przypadku coca-coli), co jest zgodne z oczekiwaniem (zgodnie z prawem Lamberta-Beera A~c). Następnie sprawdzono, czy zostało spełnione prawo Lamberta-Beera opisane
równaniem (3):

gdzie: A- absorbancja

- molowy współczynnik ekstynkcji (absorpcji)- charakterystyczny dla danej substancji przy określonej długości fali [dm³/(mol cm)]
c- stężenie substancji absorbującej promieniowanie [mol/dm³]
d- grubość warstwy absorbującej (grubość kuwety pomiarowej) [cm]

Zatem można zapisać, że stosunek absorbancji wyznaczonych dla obydwu roztworów jest równy:

(ponieważ wartości
oraz d takie same dla obydwu serii pomiarowych)

Tak więc zgodnie z prawem Lamberta-Beera, stosunek aborbancji A₁ do A₂ powinien być stały, gdyż stały jest stosunek stężeń badanych roztworów. Analizując odpowiednie dane zawarte w tabeli 1. oraz wykres 2. niestety nie stwierdzono stałego stosunku wyznaczonych absorbancji (prosta na wykresie jest funkcją długości fali, nie jest to natomiast funkcja stała). Zatem dla przeprowadzonych pomiarów nie zostało spełnione prawo Lamberta- Beera. Przyczyną tego faktu mogło być np. niedokładne odczytanie wartości transmitancji (przez odczyt wartości wskazywanej na skali przez wskazówkę) bądź duża wrażliwość spektrofotometru na warunki pomiarowe (mogły być niejednakowe podczas pomiarów). W celu uzyskania dokładniejszych wyników można np. zastosować nowocześniejszy spektrofotometr z cyfrowym odczytem wyników oraz detektorem o odpowiednio dużej czułości.

2. AAS: Celem wykonanego ćwiczenia było zapoznanie się z ideą działania spektroskopu wykorzystywanego w badaniach metodą absorpcyjnej/emisyjnej spektroskopii atomowej. Przeprowadzono pomiary grubości 3 folii (zamiast stężenia) absorbujących promieniowanie emitowane przez lampę spektralną (lampę wapniową) dla 2 długości fali. Porównując dane zawarte w tabelach 2. i 3. oraz na wykresie 3. stwierdzono, że w przypadku obydwu serii pomiarowych uzyskane wartości transmitancji (a więc także absorbancji), równania krzywych kalibracyjnych oraz ostatecznie grubości badanych folii różnią się tylko nieznacznie między sobą. Przyczyna tych drobnych rozbieżności może być związana min. z odczytywaniem transmitancji na skali.

3. AES: Przeprowadzone pomiary transmitancji umożliwiły sporządzenie charakterystyki widmowej diod białej oraz niebieskiej. Analizując wykres 4. stwierdzono, że szerszym zakresem spektralnym charakteryzuje się dioda niebieska (429-511nm) niż biała (437-493nm). Natomiast maksymalna wartość natężenia emitowanego promieniowania (T=100%) dla obydwu diod różni tylko nieznacznie.

4. Podsumowanie: Przeprowadzone pomiary umożliwiły zapoznanie się z ideą pomiaru metodami spektrometrii UV-VIS, AAS oraz AES. Najważniejszym jednak aspektem ćwiczeń było zapoznanie się z budową spektrometrów stosowanych w analizie tymi metodami, a zwłaszcza z elementami elektronicznymi: źródłami promieniowania, monochromatorami oraz detektorami.

12

---