Spektrofotometri

SpektrofotometriVideogenomgång (flippat klassrum)

Plocka fram

  • Spektrofotometer

Vad är spektrometri?

Materia växelverkar med elektromagnetisk strålning

  1. Ljus
    • UV, vis-, IR
  2. Magnetfält

Strålning kan upptas

Kan också avges, i bestämda energikvanta

Jämför vad Bohr gjorde med väteatomen! (Fast egentligen var det nog inte han som gjorde det, men han drog vackra slutsatser.)

Spektrofotometri

Det elektromagnetiska spektrumet. Det elektromagnetiska spektrumet.

En kyvett med en amerikansk penny som storleksjämförelse. En kyvett med en amerikansk penny som storleksjämförelse. En del av det infallande ljusets intensitet I0 absorberas av en kyvett med längden l. Ljus med intensiteten I lämnar kyvetten.En del av det infallande ljusets intensitet I0 absorberas av en kyvett med längden l. Ljus med intensiteten I lämnar kyvetten.

Ljus får passera genom en kyvett med en lösning

En viss mängd ljus absorberas av lösningen

Absorbansen A definieras: 

\[A = \lg\frac {I_0}{I}\]

  • I0 är intensiteten på det ingående ljuset
  • I är intensiteten på det utgående ljuset

Hur en spektrofotometer fungerar.Hur en spektrofotometer fungerar.

En del ljus absorberas av kyvetten & lösningsmedlet

  • Man "nollar" först mot en kyvett som endast innehåller lösningsmedlet

Absorptionsspektrum

Det vridbara prismat gör att man kan mäta absorbansen över hela spektrat på ett prov. I absorptionsspektrat av metylenblått nedan kan man se att det finns ett maximum vid 668 nm. Vill man göra mätningar på metylenblått bör man alltså ställa våglängden på sin spektrofotometer till 668 nm.

Absorptionsspektrum för metylenblått. Metylenblått har sitt absorptionsmaximum vid 668 nm.Absorptionsspektrum för metylenblått. Metylenblått har sitt absorptionsmaximum vid 668 nm.

Lambert-Beers lag

Tre saker påverkar absorbansen, \(A\):

  1. Lösningens koncentration, \(c\)
    • Ju högre koncentration, desto större absorbans
  2. Kyvettens längd (eg. bredd), \(l\)
    • Ju längre sträcka ljuset måste passera genom lösningen, desto mer ljus absorberas
  3. Lösningens inneboende egenskaper (den molara absorptionskoefficienten), \(\epsilon\)
    • Lösningar av olika ämnen absorberar olika våglångder, och olika mycket av dem.

Alla tre storheterna kombineras ihop till Lambert-Beers lag:

\[A = c \cdot l \cdot \epsilon\]

Både längden \(l\) och den molara absorptionskoefficienten \(\epsilon\) hålls konstanta om man mäter på ett och samma ämne, och i samma kyvett. Det kan man utnyttja, till exempel i en kalibreringskurva för att mäta koncentrationen i en lösning.

Kalibreringskurva

Exempel på en kalibreringskurvaExempel på en kalibreringskurva. För att bestämma koncentrationen på en okänd lösning, mäter man först absorbansen på några lösningar där koncentrationen är känd.

  • Koncentrationer (M): 0,1; 0,2; 0,3; 0,4
  • Absorbansvärden: 0,05; 0,10; 0,15; 0,20
  • Sätt in dem i ett diagram: Absorbans på y-axeln och koncentration på x-axeln

Okänd lösning: Aborbans: 0,125. Koncentration?

Samma princip kan tillämpas på många olika sätt, exempelvis i AAS och IR-spektrofotometri