Practicumverslag Spectrometrie PDF

Preview

Summary

Practicumverslag van de online vervangopdracht van spectrometrie....

Description

Naam:

Teamnummer:

Alternatieve opdracht BIO Practicum Spectrometrie Duiding ● Alles wat duiding betreft zal in italic staan. ● Er hoeft in de proef geen methode geschreven worden. We focussen op begrip van de fysica formules en de statistische technieken. ● Je gebruikt je practicumnota’s en de video’s als leidraad om de onderstaande oefeningen tot een goed einde te brengen. ● Je werkt dit per team uit. ● Zet dit om naar PDF !!! ● Geef als titel van je bestand : “2Ba–Teamnummer-Voornamen.pdf”. Bv. “2Ba–BIO11– Jan_en_Nele.pdf ” !!!!! en laadt deze op BB op in de rubriek Opdrachten/Verslagen/BIO Zorg er voor dat je dit ZEKER voor de afgesproken tijd inlevert. Voor de ochtendsessies is dat 14:00. Voor de namiddagsessie 19:15

Proef 1 : analoge metingen met de spectroscoop Golflengte (nm)

Schaalverdeling (± 0.1) 388,5

14,0

447,1

12,6

471,3

12,2

492,1

11,6

501,5

11,5

504,7

11,4

587,5

10,7

667,8

10,3

686,7

10,1

706,5

10,0

Maak aan de hand van deze gegevens een dispersiekromme (op onderstaand millimeterpapier of in excel) . Je hoeft geen fouten te tekenen. Houd wel rekening met alle eigenschappen van een goede wetenschappelijke grafiek.

Bepaal ook een schatting voor de nauwkeurigheid van deze spectroscoop: Hoeveel nanometer wijken twee spectraallijnen die op een afstand van 0.1 schaalverdelingseenheden gelegen (zouden) zijn af van elkaar. Is dat gelijk voor het rode en het blauwe gebied? In het rode gebied wijken twee spectraallijnen 19,8 nm uit elkaar op een afstand van 0,1 schaalverdeling. In het blauwe gebied wijken de spectraallijnen 9,4 nm uit elkaar op een afstand van 0,1 schaalverdeling. De afstand tussen de twee spectraallijnen werd bepaald door twee golflengtes uit dezelfde kleurzone van elkaar af te trekken waarvan de schaalverdeling met slechts 0,1 verschilt.

Proef 2 : digitale roosterspectrofotometer Bepaal de nauwkeurigheid van het toestel: 228 fotopixels 320 nm tot 740 nm → 740 - 320 nm = 420 nm 420 nm/ 228 fotopixels = 1,8 nm/fotopixel

Relatieve intensiteiten van het Heliumspectrum: (Figuur 1a en 1b) Gebruik hiervoor figuren 1a en 1b. Geef de relatieve intensiteiten van de 7 sterkste pieken uit het gemeten Helium spectrum waarbij de gele piek van 587 nm gelijk gesteld wordt aan 100%:

Piek 1 : golflengte =

385 nm - 395 nm

percentage = 9%

Piek 2 : golflengte =

445 nm -450 nm

percentage = 5%

Piek 3 : golflengte =

490 - 495 nm

percentage = 3%

Piek 4 : golflengte =

500-510 nm

percentage = 7 %

Piek 5 : golflengte =

580-600

percentage = 100%

Piek 6 : golflengte =

660-680 nm

percentage = 30%

Piek 7 : golflengte =

705 - 715 nm

percentage = 14%

Geef enkel voor de laagste piek hoe je tot de waarde bent gekomen: We weten dat de hoogste piek die op figuur 1b te zien is 30% bedraagt van de hoogste piek op figuur 1a. Op figuur 1b kunnen we bepalen wat de verhouding van de kleinste piek is ten opzichte van de piek die 30% van de hoogste piek bepaald. verhouding op figuur 1b: 7000/61500 =0,11 = 11% Door deze verhouding door 0,3 te delen krijgen we de verhouding van de kleinste piek ten opzichte van de hoogste piek. 0,11*0,3= 0,03 = 3%

Lamp versus Lege cuvet (Figuur 2) Schets of beschrijf in woorden hoe het absorptiespectrum er uit zou zien wanneer je de lamp als referentie neemt en dan de lege cuvet als object. Bij de lage golflengtes tot ongeveer 380 nm zullen hoge absorptiewaarden verschijnen. Vanaf dan daalt de absorptie tot op het punt van een golflengte van 620 nm. Hier zal de absorptie het laagste zijn. Bij toenemende golflengtes zal de absorptie terug stijgen. Het absorptiespectrum is het tegenovergestelde van het intensiteitsspectrum, want het licht of de golflengtes die niet doorgelaten worden, worden geabsorbeerd. Zo geeft de lamp een geel gekleurd licht, de cuvet laat dit licht grotendeels door, maar zal ook een kleine fractie absorberen. Bij het gebruik van de cuvet als object verwachten we meer absorptie ter hoogte van de gele zone (en dus een lagere intensiteit) dan zonder cuvet.

Ethanol versus Onbekend extract (Figuur 3a) Deze opdracht is niet met een peterselie-extract genomen, maar met een onbekend extract! Welk verschil kan je waarnemen tussen de intensiteitsspectra? Wat betekent dit in termen van transmissie en absorptie van het extract? Op de figuur zijn er twee curves te zien. De bovenste curve is die van ethanol en de onderste curve is die van het onbekend extract. De bovenste curve toont dat ethanol zo goed als alle golflengtes en dus kleuren doorlaat. Ethanol is dan ook een doorschijnende vloeistof. De curve van het extract toont dat het extract geen intensiteit heeft in de groene zone. Het groene licht wordt dus zo goed als volledig geabsorbeerd. Er is een hoge intensiteit in de rood-oranje zone. Deze golflengtes worden minder goed door het extract geabsorbeerd. Ook in de blauwe zone is er een licht verhoogde intensiteit. Niet alle blauwe golflengtes worden dus geabsorbeerd door het extract.

Teken het transmissiespectrum in functie van de golflengte als je weet dat het transmissiespectrum bepaald wordt door de verhouding van de beide spectra . Doe dit door een punt te schetsen om de 20nm beginnende bij 420nm en eindigend bij 720nm. Maak de grafiek in excel of op een millimeterpapier. BEREKENINGEN T(420nm) = I1/I0 = 2000/5000 = 0,4 (de rest volgt ook deze formule) golflengte (nm)

I1

I0

T

420

0

0

/

440

2000

5000

0,40

460

3000

7000

0,43

480

500

4000

0,13

500

100

9000

0,01

520

0

17000

0,00

540

0

22000

0,00

560

0

26000

0,00

580

450

29000

0,02

600

18000

31000

0,58

620

26000

33000

0,79

640

27000

33000

0,82

660

19000

25000

0,76

680

11000

14000

0,79

700

6000

7000

0,86

720

3000

4000

0,75

Welke kleuren worden doorgelaten/geabsorbeerd? Geef het golflengtegebied en de kleur. Bespreek alle kleuren van de regenboog: ROGGBIV. De rode zone bevindt tussen de golflengtes van 600 nm tot 750 nm. De transmissie van deze golflengten is hoog. Dat wil zeggen dat er maar weinig rode golflengtes geabsorbeerd worden. De oranje zone bevindt zich tussen de golflengtes van 590 nm tot 630 nm. Ook in deze zone is de transmissie hoog en wordt er slechts weinig van het oranje licht geabsorbeerd. De gele zone bevindt zich tussen de golflengtes van 550 nm tot 590 nm. In deze zone is de transmissie nul. Bijna al het gele licht wordt dus geabsorbeerd door het extract. De groene zone bevindt zich tussen de golflengtes van 480 nm tot 570 nm. Aan de blauw-groene kant van de zone is er een beetje transmissie. Toch wordt het merendeel van het licht geabsorbeerd door het extract. Naarmate de golflengte toeneemt en naar groen en groen-geel verschuift, wordt de transmissie nul en wordt al het licht geabsorbeerd. De blauwe zone bevindt zich tussen de golflengtes van 420 nm tot 510 nm. Aan de blauw-violet kant van de zone is de transmissie heel erg laag en zal het licht dus bijna volledig geabsorbeerd worden door het extract. In de blauwe zone is de transmissie hoger en zal slechts een deel van het licht geabsorbeerd worden door het extract. Aan de blauw-groene kant van het spectrum, dus bij een hogere golflengte, daalt de transmissie weer bijna tot nul en zal bijna al het licht geabsorbeerd worden. De violette zone werd niet in de grafiek opgenomen. Welke kleur heeft de oplossing? De golflengtes in de oranje en rode zone hebben de hoogste transmissie en worden dus het minst door het extract geabsorbeerd. Daarom heeft de oplossing een rood-oranje kleur.

Water versus rodekooloplossingen (Figuur 4a en 4b) Bepaal in figuur 4a de verschillende grafieken. Welke is van water, van de neutrale oplossing, van de zure oplossing en de basische oplossing wetende dat de zure oplossing een roze schijn heeft, de basische een blauw-groene schijn heeft en de neutrale een paarse schijn. De bovenste grafiek met piek rond 630 nm is het referentiespectrum. We gaan ervan uit dat het referentiespectrum het meeste licht doorlaat en dus algemeen de hoogste intensiteit heeft. De onderste grafiek met piek rond 630 nm is van de zure oplossing. De grafiek met piek rond 660 nm is van de neutrale oplossing. De grafiek met piek rond 690 nm is van de basische oplossing.

Bespreek de transmissiespectra van de 3 oplossingen. Waarom hebben ze hun desbetreffende kleur? Bespreek alle kleuren van de regenboog: ROGGBIV!

De zure oplossing heeft een lage transmissie voor violet (380-420 nm) en blauw-violet (420-450 nm). Er is ook nog transmissie voor blauw (450-480 nm), maar vanaf 480 tot 560 nm worden de blauwgroen, groen en geel-groene kleuren deels geabsorbeerd. Er is een zeer sterke piek in de transmissie vanaf 560 nm, voor de geel (570-590 nm) die afgevlakt wordt bij de oranje en rode kleuren. De oplossing heeft dus een roodachtige kleur. De neutrale oplossing heeft bij de violette zone (380-420 nm) een lage transmissie en dus een hoge absorptie. Bij de blauwe zone (420-480 nm) stijgt de transmissie. Er wordt dus steeds minder licht geabsorbeerd. In de groene zone (480-550 nm) stagneert de transmissie. In deze zone blijft er ook veel absorptie plaatsvinden. In de gele zone (550-590 nm) blijft de transmissie op dezelfde hoogte. Vanaf de oranje zone (590-630 nm) stijgt de transmissie weer. De absorptie zal dus afnemen. In de rode zone (630-750 nm)is de transmissie maximaal en de absorptie minimaal. De oplossing heeft een paarse kleur. De basische oplossing heeft een lage transmissie voor violet (380-420 nm) en blauw- violet (420-450 nm), maar er is een piek tussen 440 en 540 nm. Dit is voor de blauwe en blauw-groene kleuren. De andere piek tussen 640 en verder dan 740 nm, dit is voor de oranje-rode en rode kleuren,maar deze piek is lager dan bij de andere oplossingen. De oplossing heeft dus een blauw-groene kleur.

Geel versus geel, doen we niet.

Figuren Figuur 1a : Helium spectrum

Figuur 1b : Helium spectrum – ingezoomd (piek van 587nm is hier niet geldig)

Figuur 2 : Lamp versus lege cuvet

Figuur 3a : Intensiteitsspectra ethanol en onbekend extract

Figuur 4a : Intensiteitsspectra water en rodekoolextracten

Figuur 4b : Transmissiespectra rodekoolextracten...