26/08/57

1

UV-Visible Spectroscopy (UV-Vis)

By Supaporn Sangsrichan

CH210 Analytical Chemistry

Maejo University

1. บทนา

2. เทคนคอลตราไวโอเลตและวสเบลสเปกโทรสโคป (UV-VIS Spectroscopy)

3. สวนประกอบของเคร�องอลตราไวโอเลตและวสเบลสเปกโทรโฟโตมเตอร (UV-VIS Spectrophotometer)

4. การประยกตใช (Application)

สเปกโทรสโคป (Spectroscopy)

2

3

หมายถง การแยก การตรวจสอบและการบนทกพลงงานท�เปล�ยนไป เก�ยวกบนวเคลยส อะตอม ไอออน หรอโมเลกล

พลงงานท�เปล�ยนไปน�นเน�องจากเกด อมสชน (Emission) การดดกลน (Absorption) การกระเจง (Scattering)

ในธรรมชาต สสารสามารถดดกลนแสง รงส หรอแสงไดแตกตางกน ทาใหวตถเหลาน�นมสสนตางกนไปดวย นกวทยาศาสตรจงนาสมบตเหลาน� ไปใชเปนวธวเคราะห

สเปกโทรสโกป

P0

Incident radiation

Reflection (Pr)

Absorbed radiation

transmitted radiation

Pt

Scattering (Ps)

4

แสงเปนคล�นชนดหน�งซ�งประกอบไปดวยสนามแมเหลก (magnetic field) และสนามไฟฟา (electric field) ท�วางตวต�งฉากกนและสามารถเคล�อนท�ได เราจงเรยกวา “electromagnetic spectrum” ดงรป

แสง

5http://mynasadata.larc.nasa.gov/science-processes/electromagnetic-diagram/

ชวงของสเปคตรมของคล�นแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic spectrum)

6

ตวอยางสเปคตรมของคล�นแมเหลกไฟฟา

http://www.yorku.ca/eye/spectru.htm

26/08/57

2

7

ความสมพนธระหวางพลงงาน (E) กบความถ� (frequency, ν (อาน nu))

E = hν = hc/λเม�อ

พลงงานจะสงข�นเม�อความถ�สงข�น ความถ�แปรผกผนกบความยาวคล�น(wavelength; λ (lambda)

E = พลงงาน 1 โฟตอน หนวยเปน Jh = คาคงตวของพลงค (Planck’s constant)

= 6.626 x 10-34 J s= 6.626 x 10-34 m2 kg s-1

= 6.62 x 10-27 เอรก-วนาท (erg-s)c = speed of light = 3 x 108 m s-1

8

1. จงหาความถ� (Hz) ของคล�นท�เคล�อนท�ในอากาศท�มความยาวคล�นหน� ง 5 cm ( = 6 × 103 MHz )

2. รงสแมเหลกไฟฟามเลขคล�น 3.125 × 104 cm-1 จงหาความถ� (Hz) และความยาวคล�น (nm) ( = 9.375 × 1014 Hz และl = 320 nm )

3. จงคานวณหาพลงงานในหนวย J ของรงสวสเบลท�มความยาวคล�น 300 nm (E = 6.626 × 10-19 J)

4. จงหาพลงงาน (J) และความถ� (Hz)’ของรงสท�มความยาวคล�น 30 Å (= 1.0 × 1017 Hz และ E = 6.626 × 10-17 J) )

ตวอยาง

9

เปนเทคนคท�วดการดดกลนแสงหรอรงสในชวงอลตราไวโอเลตและวสเบล โดยมช�อเรยก “เคร�องยววสเบล”

ใชแสงท�มความยาวคล�นท� 190-800 nm “อยในชวง ยว และ วสเบล”

สารท�สามารถดดกลนรงสไดแกพวกสารอนทรย (Organic compound), สารประกอบเชงซอน (Complex compound), สารประกอบอนนทรย (Inorganic compound)

วเคราะหสารท�งท�มส และไมมส ในรปธาตหรอโมเลกล

วเคราะหท�งเชงคณภาพ (ตองใชรวมกบเทคนค IR, NMR spectroscopy) และเชงปรมาณ

อลตราไวโอเลตและวสเบลสเปกโทรสโกป

10

เกดจากการท�สารดดกลนแสงท�ผานเขามา ทาใหมการเปล�ยนแปลงระดบ

พลงงานของอเลกตรอน (Electronic transition) วงรอบนอกสด (valence electron)หรออเลกตรอนท�เกดพนธะ (bonding electron) หรออเลกตรอนท�ยงไมเกดพนธะ (non-bonding electron)

การรบพลงงานของธาตหรอโมเลกลแตละชนดแตกตางกน ข�นอยกบชนดของพนธะ ทาใหเทคนคน� มความเลอกเฉพาะ และใชท�งในคณภาพวเคราะหและปรมาณวเคราะห

หลกการดดกลนแสงยว

= hc/λ

11

Ener

gy

Anti

bond

ing

Non

bond

ingBo

ndin

g

n

*

n

Energy diagram

p - p* (pi to pi* transition)n - p* (n to pi star transition)s - s* (sigma to sigma star transition)n - s* (n to sigma star transition)

http://www.chem.ucla.edu/~bacher/UV-vis/uv_vis_tetracyclone.html.html 12

Compound l(nm) Intensity/transition with lowest energy

CH4 122 intense s-s* (C-H)CH3CH3 130 intense s-s* (C-C)CH3OH 183 200 n-s* (C-O)CH3SH 235 180 n-s* (C-S)CH3NH2 210 800 n-s* (C-N)CH3Cl 173 200 n-s* (C-Cl)CH3I 258 380 n-s* (C-I)CH2=CH2 165 16000 p-p* (C=C)CH3COCH3 187 950 p-p* (C=O)

273 14 n-p* (C=O)CH3CSCH3 460 weak n-p* (C=S)CH3N=NCH3 347 15 n-p* (N=N)

Common functional groups

26/08/57

3

13http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/color-light/page1_3.html

ชวงคล�นวทย มผลใหเกดการเปล�ยนแปลงทศสปนของอเลกตรอน

ชวงคล�นไมโครเวฟ มผลใหเกดการเปล�ยนแปลงทศทางการหมนของโมเลกล

ชวงรงสอนฟราเรด มผลใหเกดการเปล�ยนแปลงการส�นของโมเลกล

ชวงวสเบลและยว มผลใหเกดการเปล�ยนแปลงระดบพลงงานของอเลกตรอนช�นนอก

ชวงรงสเอกซ มผลใหเกดการเปล�ยนแปลงระดบพลงงานของอเลกตรอนช�นใน

ชวงรงสแกมมา มผลใหเกดการเปล�ยนแปลงสภาวะของนวเคลยส

14

ชวงคล�นวสเบลและอลตราไวโอเลต (Visible and Ultraviolet region) : อยในชวงความถ� 3x1014 ถง 3x1016 Hz หรอมความยาวคล�นประมาณ 1 µm ถง 10 mm การเปล�ยนแปลงของพลงงานท�เก�ยวของเกดจากการ เปล�ยนระดบพลงงานของอเลคตรอน ความแตกตางของระดบพลงงานของอเลคตรอน วงนอกสดประมาณ100 kJ mol-1

15 16

Wavelength (nm) Absorbed color Complementary color

<380 Ultraviolet -

380 – 435 Violet Yellow-green

435 – 480 Blue Yellow

490 – 500 Blue-green Orange

500 – 560 Green Purple

560 – 580 Yellow-green Violet

580 – 595 Yellow Blue

595 – 650 Orange Green-blue

650 – 780 Red Blue-green

>780 Near-infrared -

Perceiving Color

1. โครโมฟอร (Chromophore) คอโมเลกลของสารอนทรยท�มหมฟงกชนแบบไมเสถยร (Unsaturated functional group) ซ�งดดกลนแสงในชวงยว-วสเบลและแสดงสมบตของมน มดวยกน 3 แบบ

โครโมฟอรท�ม multiple bond ระหวาง 2 อะตอมของธาต โดยไมมอเลกตรอนคโดดเด�ยว เชน C=C

โครโมฟอรท�ม multiple bond ระหวาง 2 อะตอมของธาต โดยไมมอเลกตรอนคโดดเด�ยว เชน C=O

โครโมฟอรท�ม benzene ring ไดแกสารประกอบพวกอะโรมาตกไฮโดรคารบอน เชน benzene, phenol

17

ปจจยท�มผลตอการดดกลนแสง2. ออกโซโครม (auxochrome) เปนกลมของธาตท�ไมดดกลนแสง แตสามารถมผลตอ absorption spectrum ของโครโมฟอรท�มออกโซโครมเกาะอย ทาใหเกดผลดงตอไปน�

เกด Bathochromic shift (red shift) ทาให spectrum เคล�อนไปทางท�มความยาวคล�นมากข�น (lmax เพ�ม)

เกด Hypsochromic shift (blue shift) ทาใหspectrum เคล�อนไปทางท�มความยาวคล�นลดลง (lmax ลด)

เกด Hyperchromic effect ทาใหเกดการดดกลนแสงมากข�น max เพ�มข�น)

เกด Hypochromic effect ทาใหเกดการดดกลนแสงนอยลง maxนอยลง)

18

26/08/57

4

3. ตวทาละลาย (Solvent effect)

ตวทาละลายท�มข�วเชนสารอนทรยบางท�มหมคารโบนล (C=O) ทาใหเกดการเคล�อนไปของแถบการดดกลนพลงงานเรยกวา solvent shift

4. สเตอรกของโมเลกล (Steric effect)

ผลของโครงสรางท�มความเกะกะทาใหการเกดอนตรกรยาของอเลกตรอนเปล�ยนแปลงสงผลใหการวดการดดการแสงเปล�ยนแปลงเชนสารประกอบท�มหมฟงกชนใหญๆ จะทาให lmax เคล�อนไปทางท�ส�นกวาและคา max ลดลง

19

ปจจยท�มผลตอการดดกลนแสง

20

กฎของเบยร แลมเบรต (Beer-Lambert’s law): ความเขมของแสงท�ถกดดกลนข�นอยกบความเขมขนและความหนาของสารละลายตวกลาง

A = bc

กฎของแลมเบรต (Lambert’s law)“แสงท�มความยาวคล�นเด�ยวผานตวกลางเน�อเดยว สดสวนของความเขมของแสงท�ถกดดกลนไมข�นอยกบความเขมของแสง แตจะข�นอยกบความหนาของตวกลาง” ดงน�นตวกลางชนดเดยวกนท�มความหนาเทากน จะดดกลนพลงงานแสงไดเทากน

กฎของเบยร (Beer’s law) กลาวไววา “อตราการลดลงของความเขมของแสงท�ถกดดกลน เปนสดสวนโดยตรงกบความเขมขนของสาร”

21

A = bc (Beer’s and lambert’s law)โดยท�

A = แอบซอรบแบนซ (Absorbance)

= Molar absorptivity (L mole-1 cm-1)

b = ความกวางของเซลล เปน (cm)

C= ความเขมขนเปนโมลาร (mole L-1)

Beer Lambert’s Law

Transmittance, T = P / P0

% Transmittance, %T = 100 TAbsorbance,

A = log10 P0 / PA = log10 1 / TA = log10 100 / %TA = 2 - log10 %T

A = abca = absorptivity กรณ ความเขมขนเปนหนวยอ�น เชน g/L

22

จาก εbc = -logT = A

%T= 30.5 % T= 30.5/100

A = -log T

= -log (30.5/100)

= -log (0.305)

= -(-0.5157)

23

เคร�อง UV-Vis จะทาการวเคราะหไดถกตองมากท�สด เม�อวดเปอรเซนตทรานสมตแทนซ (%T) ได 30.5% จงคานวณวาท�%T ดงกวาจะมคาการดดแสง (Absorbance) เทากบเทาไหร

= 0.516

Absorbance = 0.516 ตอบ 24

ตวอยางโจทย

1. สารละลายชนดหน�ง ดดกลนแสงรอยละ 40 ท�ความยาวคล�น 200 nm สารละลายน�ใชสารอนทรยท�มมวลโมเลกลเทากบ 400 g mol-1 หนก 0.1 mg ละลายในเฮกเซน 25cm3 ในการวดการดดกลนแสงใชเซลลท�มความหนา 1 cm จงคานวณหาคา molarabsorptivity ของสารละลายน� (ตอบ = 4.0 x 104 L mol-1 cm-1)

2. สารละลายชนดหน�งวดคา absorbance ได 0.6 จงหา %T (ตอบ 25.12%)

การบาน: สารละลายชนดหน�งมความเขมขน เทากบ 0.0010 โมลาร จากการทดลอง โดยใชเทคนคสเปกโทรสโคป พบวา สารละลายดงกลาวมคา Transmissionเทากบ 0.10 และความกวางของเซล เทากบ 10 มลลเมตร จงหาคา Absorbanceและคา molar absorptivity ของสารละลายน�

26/08/57

5

25

ประกอบดวย 5 สวนหลก

1. ตนกาเนดแสง (Light source)

2. โมโนโครมาเตอร (Monochromator)

3. เซลลใสสารตวอยาง (Cell compartment)

4. มาตรแสง (Detector)

5. เคร�องบนทกและอานผล (Readout system)

องคประกอบ

เคร�อง UV-VIS spectrometer การวดปรมาณของแสงท�ถกดดกลนทาไดโดยการใหลาแสงผานเขาไปในสารตวอยาง (Po) แลววดปรมาณของแสงท�ผานทะล (P) โดยเปรยบเทยบกบแสงท�ให (Po)

26

P0 P

27

แสงท�ใชตองเปนแสงเอกรงค (monochromatic radiation)

ชอง slit ตองแคบจงจะใหการวดท�มประสทธภาพ

ตองไมมแสงหลงมาจากแหลงอ�น (stray light)

กระบวนการดดกลนแสงตองไมข�นแกกน น�นคอ สารละลายตองเจอจาง

สารละลายท�นาไปวดตองเปนเน�อเดยวกน

สารละลายตองไมขน ไมเปนตะกอน ไมเปนคอลลอยด

ขอกาหนด

28

ลกษณะตนกาเนดแสง (Light source)

ตองใหกาลงพอท�จะวดดวยมาตรวดแสง

ตองแผรงส (radiation) ออกมาตลอดในชวงความยาวคล�นท�ตองการ

ตองใหการแผรงสคงท� (Po คงท�)

1. ตนกาเนดแสง (Light source)

deuterium lamp

tungsten lamp

ตวอยางของตนกาเนดแสงไดแก

หลอดไฮโดรเจน หรอ หลอดดวเทอเรยม

(deuterium lamp) 185-375 nm

หลอดทงสเตน 320-2500 nm

หลอดไอปรอท 365 nm

หลอดซนอน 250-600 nm

29

เปนสวนท�ใชควบคมแสงท�ออกมาจากตนกาเนดแสง โมโนโครมาเตอรจะทาใหแสงโพลโครเมตกกลายเปนแสงโครเมตกท�เปนแถบแสงแคบๆ

ประกอบดวย

2.1 ชองแสงเขา (entrance slit) เพ�อปลอยใหแสงมความแรงพอ ดงน�น

ความกวางของชองสลทจงเปนสวนสาคญ

2.2 กระจกและเลนส (mirror and lens) เพ�อทาใหแสงเกดการสะทอน

หรอบางคร� งทาใหแสงรวมตวกน บางคร� งทาใหแสงแยกกน

2.3 สวนท�ทาใหแสงเกดการกระจายออกเปนความยาวคล�นตางๆ เพ�อเหมาะแกการเลอกใช

2.3.1 ฟลเตอร

2.3.2 ปรซม

2. โมโนโครมาเตอร (monochromator)

30

2.3.1 ฟลเตอร เปนโมโนโครมาเตอรท�งายสด

กระจกสตางๆ เปนแผน ใหความกวางของแถบคล�นแสง 25 nm

อนเตอรเฟอเรนซเปนฟลเตอรท�ฉาบดวยสารท�มคาดรรชนหกเหต�าและเปนไดอเลกทรกฟลเตอร

2.3.2 ปรซม (Prism) เปนตวท�ทาใหแสงเกดการกระจายเปนความยาวคล�นตางๆ แลวเลอกใชความยาวคล�นท�ตองการ ตอนน� เลกใชแลว

Comparison of the spectra obtainedfrom a diffraction grating by diffraction(1), and a prism by refraction (2).Longer wavelengths (red) are diffractedmore, but refracted less than shorterwavelengths (violet).

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Comparison_refraction_diffraction_spectra.svg

26/08/57

6

31

1. transmission grating ทาดวยวสดโปรงใส เปนกระจกท�นามาขดใหรองขนานกน ใหแสงออกเปนหลายๆ ความยาวคล�นในดานท�ตรงขามกบแสงเขา

2. reflection grating ชนดสะทอนแสง ผวหนาวสดท�ใชทาตองเรยบและสะทอนแสงได ดานหนาจะเซาะสาหรบชวง UV-Vis 300-2000 รอง ตอมลลเมตร

2.3.3 เกรตตง (grating) นยมใชกนมากในเคร�องมอสมยใหม

2.4 ชองแสงออก (Exit slit) เปนสวนท�ปลอยใหแสงผานตวอยางแลวผานไปยงมาตรวดแสง

http://www.physicsforums.com/library.php?do=view_item&itemid=201

32

Czerny-Turner monochromator

http://en.wikipedia.org/wiki/Monochromator

(A)broad band illumination source (B)entrance slit(C) curved mirror (the collimator), (D) Grating ; collimated light is diffracted(E) mirror which refocuses the light, (F) exit slit

33

สวนใหญมฝาปดเพ�อกนแสงจากภายนอกเขาไปรบกวน เซลลใสสารตวอยาง (sample cell) หรอ cuvette ทาจากแกวควอรซ (quartz) ซลกา (silica) มหลายแบบ หลายรปราง ข�นอยกบลกษณะงานท�ใช

3. เซลลสาหรบใสสารตวอยาง

33

Cuvette

http://sciencefair.math.iit.edu/techniques/spectrophotometer/ 34

เคร�องวดแสงท�ดควรมลกษณะดงตอไปน�

4.1 มสภาพไวสง แมความเขมแสงต�ากสามารถตรวจวดได

4.2 มการตอบสนองเปนแบบเชงเสนตรง

4.3 สญญาณรบกวนตองนอย

4.4 การตอบสนองข�นอยกบความถ�หรอความยาวคล�นแสง

4.5 ตองมเสถยรภาพด

4.6 ขนาดเลก

4.7 ราคาไมแพง

4. เคร�องวดแสง (Radiation detector)

35

4.1 โฟโตโวลตาอกเซลล (Photovoltaic cells) เปนเซลลท�ใชตรวจวดท�ความยาวคล�น 550 nm ไดด แตความไวจะลดลง 10% ท�ความยาวคล�น 350 หรอ 750 nm เม�อแสงจากภายนอกตกลงบนผวของสารก�งตวนา (ใช selenium) ทาใหเกดอเลกตรอนแลวว�งไปยงโลหะท�ตอไปยงวงจรภายนอก ปรมาณของกระแสจะมากหรอนอยข�นอยกบปรมาณของแสงท�ตกกระทบ

http://www.apec-vc.or.jp/e/modules/tinyd00/index.php?id=7436

4.2 หลอดรบแสง (Phototube) เปนหลอดท�ทาดวยซลกา ภายในหลอดเปนสญญากาศ ฉาบผวแคโทดดวยสารท�สามารถใหอเลกตรอนเม�อถกแสง แลวอเลกตรอนว�งไปยงข�วแอโนด ดเทคเตอร ชนดน� จะตองตอกบชดขยายสญญาณอกคร� งเพ�อทาใหกระแสมากพอท�จะวดได

26/08/57

7

37

4.3 หลอดโฟโตมลตพลายเออร (Photomultiplier tube : PMT) มลกษณะคลายหลอดรบแสง แตใหสภาพไวดกวา และสามารถใชไดท�ความยาวคล�น 190-900 nm ภายในหลอด PMT ประกอบดวยชดไดโนด Dynodes 9 ชด ซ� งแตละชดไดโนดจะเพ�มข�น 90 โวลต จนครบ 9 ไดโนด ทาใหศกยไฟฟาแตกตางกนระหวางข�วแคโทดและ อโนดเปน 900 โวลต ดงน�นหลอดชนดน� จงมประสทธภาพสงเหมาะสาหรบวดแสงต�า หลอดวดแสงชนดน� นยมใชมากท�สดในปจจบน

http://www.olympusconfocal.com/theory/pmtintro.html 38

4.4 หลอดวดแสงชนดซลกอนไดโอด ทางานโดยการเกด depletion layer ท�การทาใหการนาไฟฟาลดลง เม�อแสงตกกระทบ depletion layer จะเกดกระแสไฟฟาและเปนปฏภาคกบกาลงแสงท�ไดรบ

http://people.whitman.edu/~dunnivfm/FAASICPMS_Ebook/CH2/2_2_9.html

39

5. เคร�องขยาย-แยกสญญาณและประมวลผล

เปนการนาสญญาณท�ไดไปเขากระบวนการของระบบอเลกทรอนก เชน ขยายสญญาณ กรองสญญาณ แลวนาผลของการวเคราะหดงกลาวเสนอ ในรปของมเตอร ดจทลมเตอร เคร�องบนทก เรคคอรเดอร และเคร�องไมโครคอมพวเตอร

40

1. single beam เปนเคร�องท�ใชลาแสงเด�ยวจากตนกาเนดแสงผานโมโนโครมาเตอร แลวผานสารละลาย แลวจงไปยงมาตรวดแสง ทาใหการวดตองปรบ 0 และ 100% T ดวยสารละลายแบลงค

เคร�องสเปกโทรมเตอรแบบตางๆ

41

2. แบบ double beam แสงท�ผาน monochromator ถกแยกออกเปน 2 ลาแสงดวย beam splitter แสงแรกผานsample cell และอกแสงหน�งผาน blank แลวผานไปยงเคร�องวดแสง

42

Absorbance Spectrophotometer

http://www.public.asu.edu/~laserweb/woodbury/classes/chm467/bioanalytical/spectroscopy/absflr.html

26/08/57

8

43

http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy%3A_Application 44

http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy/Electronic_Spectroscopy%3A_Application

45

1. เลอกตวทาละลายท�ไมดดกลนแสงในชวงเดยวกบสารตวอยาง และมคาความยาวคล�นต�าสด (cut-off points) ท�จะใชไดอยต �ากวาสารตวอยาง

2. เลอกใชแหลงกาเนดแสงและความกวางชอง slit ใหถกตอง

3. สแกนสเปกตรม สเปกตรมท�ไดแสดงคณสมบตเฉพาะตวของสารน�นๆ แลวเลอกใชท� lmax หรอ l ท�เหมาะสมสาหรบหาปรมาณสารตอไป

การตรวจวด

Solventlower limit

(nm)Acetonitrile 190Chloroform 240

Cyclohexane 20595% Ethanol 205

n-Hexane 195Methanol 205

Water 190

46

วธหาปรมาณสาร โดยการทา calibration curve มหลายวธ เชน

1. วธสารมาตรฐานภายนอก External standard method

1.1 เตรยมสารมาตรฐานหลายๆ ความเขมขน วดคา Abs และสรางกราฟมาตรฐาน (calibration graph)

1.2 วเคราะหสารตวอยางแบบเดยวกนกบสารมาตรฐาน และนาคาการดดกลนของสารตวอยาง ไปเทยบกบ calibration graph เพ�อหาความเขมขนของสารตวอยางโดยตรง

1.3 คานวณหาความเขมขนท�แทจรง (ในกรณท�เกดการเจอจาง หรอเพ�มความเขมขน)

2. วธเตมมาตรฐาน (standard addition method)

2.1 เตมสารมาตรฐานท�มปรมาณตางๆ กน ลงไปในสารตวอยาง

2.2 วดคา Abs และสรางกราฟมาตรฐาน (calibration graph)

2.3 จากกราฟมาตรฐาน หาจดตดแกน x คอปรมาณสารตวอยาง

2.4 คานวณหาความเขมขนท�แทจรง (ในกรณท�เกดการเจอจาง หรอเพ�มความเขมขน)

การทาปรมาณวเคราะห

47

Abs

Conc.

Dx

Dy

Slope= m=Dy/Dx

สมการเสนตรง y = mx + c

Abs

Conc.

ปรมาณสารตวอยาง

ปรมาณสารตวอยาง

1 External calibration curve 2 Standard addition calibration curve

!!!อยาลม คานวณความเขมขนท�แทจรงกรณท�เจอจางหรอเพ�มความเขมขน

Calibration curves

48

การหาปรมาณเหลกรวมดวยวธสเปกโทรโฟโตเมทร

1 2 3 4 5 6 Sample

ขวดท� เหลก มาตรฐาน 100 ppm (mL)

น�าตวอยาง(mL)

reagentSCN-/H2O2

ความเขมขนเหลก(ppm)

Absorbance Corrected Absorbance

1 0 0 0.5/0.5 0 0.002 0

2 2.5 0 0.5/0.5 5 0.029 0.027

3 5 0 0.5/0.5 10 0.065 0.063

4 10 0 0.5/0.5 20 0.124 0.121

5 20 0 0.5/0.5 40 0.256 0.254

6 0 25 0.5/0.5 ??? 0.098 0.096

Fe3+ + SCN- = [FeSCN]2+

สสมแดง

วธท� 1 สารมาตรฐานภายนอก

1. เตรยมสารโดยขวดท� 1-5 เปนสารละลายเหลกมาตรฐาน เตมสารเพ�อเกดส ปรบปรมาตร 50.0 mL2. เตรยมสารตวอยางขวดท� 6 เตมสารท�ทาใหเกดส แตไมเตมเหลก และปรบปรมาตร 50.0 mL 3. วดคาการดดกลนแสง ท�ความยาวคล�น 450 nm

26/08/57

9

49

ความเขมขนเหลก (ppm)

Corrected Absorbance

0 05 0.02710 0.06320 0.12140 0.254??? 0.096

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 10 20 30 40 50

Absorbance

ความเขมขน (ppm)

y = 0.0064x - 0.0025R² = 0.9992

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 10 20 30 40 50

Absorbance

ความเขมขน (ppm)

4 ขอมลจากการทดลอง

5 สรางกราฟระหวางความเขมขนและ คาการดดกลนแสง

6 เพ�มเสนแนวโนม สมการเสนตรง และคาความเปนเสนตรง

15 ppm 50

7 คานวณความเขมขนท�แทจรงในสารตวอยาง

y = 0.0064x-0.0029

0.096 = 0.0064x-0.0029

x = (0.096/0.0064) +0.0029

= 15 ppm

แทนคา y ดวยคาAbs ของสารตวอยาง = 0.096

สมการเสนตรงจากกราฟมาตรฐาน

หาความเขมขนของเหลก x

น�าตวอยางมา 25 mL เจอจางเปน 50 mL ดงน�นน�าตวอยางมความเขมขนของเหลกเทากบ

= 15ppmx(50mL/25mL)

ความเขมขน(จากกราฟ) x dilution factor

= 30ppm

ความเขมขนของน� าตวอยาง =

51

1 2 3 4 5

ขวดท� เหลก มาตรฐาน 100 ppm (mL)

น�าตวอยาง(mL)

reagentSCN-/H2O2

ความเขมขนเหลก(ppm)

Absorbance

1 0 10 0.5/0.5 0 0.069

2 2.5 10 0.5/0.5 5.0 0.129

3 5.0 10 0.5/0.5 10 0.204

4 10 10 0.5/0.5 20 0.356

5 20 10 0.5/0.5 40 0.611

Fe3+ + SCN- = [FeSCN]2+

สสมแดง

วธท� 2 วธเตมสารมาตรฐาน

1. เตรยมสารโดยขวดท� 1-5 มน� าตวอยางปรมาตรเทากนทกขวด 10.0 mL2. เตมสารละลายเหลกเขมขนตางกน ยกเวนขวดแรก 3. เตมสารทาใหเกดสทกขวดและปรบปรมาตร 50.0 mL 4. วดคาการดดกลนแสง ท�ความยาวคล�น 450 nm

y = 0.0152x + 0.222

R² = 0.9998

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-20 -10 0 10 20 30 40 50Absorbance

ความเขมขน (ppm)

52

ความเขมขนเหลก (ppm)

Absorbance

0 0.224

5 0.299

10 0.375

20 0.52

40 0.834

5. สรางกราฟระหวางคาการดดกลนแสงและความเขมขน 6. ลากเสนกราฟ และลากสวนขยายไปตดแกน X ดานลบ ทาคาใหเปนบวก

คาความเขมขนของเหลก = 15.0 ppm7. หรอหาจดตดบนแกน x เม�อ y = 0 คาความเขมขนของเหลก = 14.61 ppm

คาละเอยด ถกตองกวา8. คานวณความเขมขนท�แทจรง (ความเขมขนจากกราฟ x dilution factor)

จดตด-15.0

15.0 ppm

53

GOOD LUCK