Ćwiczenie 306 - Badanie skręcania płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru PDF

Preview

Summary

Nr ćwiczenia:306Temat:Badanie skręcania płaszczyzny polaryzacji przez roztworyza pomocą polarymetru.Wydział ikierunek:WTCh - ICPImię, nazwisko i nr albumu:Kamil Jankowiak 149987Data zajęć:28.1) Wstęp teoretyczny.Celem ćwiczenia jest polarymetryczne oznaczenie stężenia roztworu metodą krzywej wzorcow...

Description

Nr ćwiczenia: 306

Temat: Badanie skręcania płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru.

Wydział i kierunek: WTCh - ICP

Imię, nazwisko i nr albumu: Kamil Jankowiak 149987

Data zajęć: 28.04.2021

1) Wstęp teoretyczny. Celem ćwiczenia jest polarymetryczne oznaczenie stężenia roztworu metodą krzywej wzorcowej. Światło liniowo spolaryzowane rozchodzi się bez zmiany płaszczyzny polaryzacji w próżni i w większości ośrodków przezroczystych. Istnieją jednak substancje zwane optycznie czynnymi, które wywołują skręcenie płaszczyzny polaryzacji. Substancje te skręcają płaszczyznę polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo na skutek asymetrii budowy cząsteczek (cząsteczki nie posiadające symetrii względem odbicia od płaszczyzny ponadto zawierające przewagę cząsteczek jednego rodzaju – prawo- lub lewoskrętnych). Przykładem ciekłej substancji aktywnie czynnej jest roztwór sacharozy, czyli zwykłego cukru. W wodnym roztworze cukru za to skręcenie odpowiedzialny jest asymetryczny atom węgla w cząsteczce cukru, ponadto sacharoza produkowana przez ziemskie organizmy (w tym burak cukrowy) jest w całości złożona z cząsteczek jednego rodzaju, jest więc optycznie czynna. (Sacharoza wyprodukowana chemicznie jest natomiast mieszaniną równej ilości cząsteczek „prawych” i „lewych”, nie skręca więc płaszczyzny polaryzacji - jest to tzw. mieszanina racemiczna.) Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji będzie proporcjonalny do liczby cząsteczek, jakie napotka światło na swojej drodze. Oznacza to, że kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji będzie proporcjonalny do długości drogi przebytej przez światło (o danej długości fali) i stężenia roztworu. *Maciej Jarosz, Elżbieta malinowska “Pracownia chemiczna - Analiza instrumentalna”

*

φ= ( α )D cl

Gdzie: φ - kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji; (α)D - skręcalność właściwa dla linii D światła lampy sodowej; c - stężenie masowe; l - długość rurki pomiarowej (długość drogi jaką pokonuje światło).

* Wzór 1 - instrukcja do ćwiczenia.

2) Niezbędna aparatura i tok czynności. ● ●

Polarymetr wyposażony w lampę sodową; rurki polarymetryczne.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Pomiar długości rurki polarymetrycznej. Włączenie lampy sodowej i ustawienie ostrości lunety. Pomiar dla rurki wypełnionej wodą destylowaną (φ0). Pomiar dla każdego kolejnego roztworu. Wykreślenie zależność kąta skręcenia od stężenia. Obliczenie współczynnik nachylenia oraz błąd metodą regresji liniowej. Obliczenie skręcalności właściwej dla badanego roztworu korzystając ze wzoru:

*

( α )D =

φ l

8. Obliczenie błędu skręcalności właściwej metodą różniczki zupełnej. *Wzór 2 - instrukcja 3) Wyniki pomiarów.

stężenie [g/100ml] Lp.

0

5

10

15

20

X

kąt skręcania [°] 1.

89,95

81,20

74,45

64,35

56,25

70,15

2.

90,00

81,25

74,40

64,30

56,20

70,25

3.

89,95

81,20

74,45

64,30

56,25

70,15

4.

89,90

81,15

74,35

64,40

56,25

70,25

5.

89,95

81,25

74,35

64,35

56,20

70,20

6.

89,95

81,20

74,40

64,35

56,30

70,15

średnia

89,95

81,21

74,40

63,34

56,24

70,19 *Tabela 1

4) Opracowanie wyników. ● Obliczenie kątów polaryzacji.

* φ=|φ 0−φ n| Gdzie; φ - kąt polaryzacji; φ0 - kąt skręcenia dla wody; φn - kąty skręcenia dla kolejnych roztworów wzorcowych. *Wzór 3

C [g/100ml]

0

5

10

15

20

X

φ [°]

0

8,74

15,55

26,61

33,71

19,76 *Tabela 2

●

Zależność kąta skręcania od stężenia.

*Wykres 1 ● Skręcalność właściwa badanej próbki. Korzystamy z wzoru 2. l = (1,85 ± 0,05) dm

(α )D= ●

19,76 =10,68 ° 1,85

Błąd metodą różniczki zupełnej

|

Δ ( α ) D=

||

| ||

| ||

|

∂ (α )D ∂(α )D 1 −φ ⋅ Δφ + ⋅ Δl ⇒Δ ( α ) D= ⋅ Δφ + 2 ⋅ Δl ∂φ ∂l l l ⋅0,05 =0,32 |1,851 ⋅0,05 + −19,76 | 1,85

Δ ( α ) D=

2

●

Ostateczny wynik.

(α)D = (10,68 ± 0,32)° C = 11,6 g/100ml (± 0,5 g/100ml) 5) Wnioski. Jak można odczytać z wykresu, stężenie badanej próbki wynosi 11,5 g/100 ml(± 0,5 g/100ml), natomiast skręcalność właściwa wynosi 10,68 (± 0,32)°. Błędy liczone regresją liniową i różniczką zupełną są stosunkowo niewielkie....