پاسخ سؤالات آزمایش های اسپکتروفتومتری ماوراء بنفش- مرئی (UV-Vis) - دانلود رایگان

دانلود رایگان هر گونه کپی برداری از مطالب از لحاظ شرعی و قانونی مشکلی نداره

دانلود رایگان پاسخ سؤالات آزمایش های اسپکتروفتومتری ماوراء بنفش- مرئی (UV-Vis) هر گونه کپی برداری از مطالب از لحاظ شرعی و قانونی مشکلی نداره ؛) ولی لطفاً جهت احترام به زحمات تیم ما که گاهی برای پیدا کردن جواب یکی از این سؤالا چندین ساعت وقت میگذاشتن، در صورت کپی کردن منبع مطلب (فروشگاه فایل مراد | moraddl.ir) ذکر شود.

اسپکتروفتومتری ماوراء بنفش- مرئی (UV-Vis)
1) طیف های مربوط به KMnO4 و K2Cr2O7 را رسم کنید.

2) علت استفاده از دو سل با آب مقطر در شروع کار با دستگاه چیست؟
نمونه ی بلانک (شاهد) نمونه ای است که فاقد آنالیت می باشد ولی تمام اجزای سیستم را دارد. از آن جایی که محلول شاهد خود نور با طول موج های معینی را جذب کند، برای اندازه گیری جذب مربوط به تنها یک گونه ی خاص در محلول عوامل جانبی که بر قرائت درصد عبور تاًثیر می گذارد باید صفر شوند. بنابراین در ابتدای کار با دستگاه (دو پرتویی) هر دو سلی را که از آب مقطر (محلول شاهد) پر شده اند را در جایگاه مخصوص سل ها قرار می دهیم تا اثر سوء جانبی برطرف شود. حال اگر محلول نمونه به همراه آب در مسیر نور قرار بگیرد هر تغییری در عدد درصد عبور معیاری از کمیت گونه مورد نظر است.
از آن جایی که دستگاه های دو پرتویی (جداکننده در زمان) اغلب از نوع صفرند، یعنی باریکه ی عبوری از درون مرجع به طور مکانیکی به وسیله ی یک گوه ی نوری تضعیف می شود و در واقع نقطه ی صفر به وسیله ی حرکت دادن گوه در باریکه تا این که دو تپ الکتریکی یکسان شوند که به وسیله ی آشکارساز صفر نشان داده می شود، فرا می رسد. به همین دلیل چون در دستگاه های دو پرتویی عمل حذف جذب بلانک اتوماتیک انجام می شود، صفر کردن این دستگاه ها می تواند صورت نگیرد.

3) پدیده ی بازتابش و پخش نور ایجاد شده توسط سل چه تاًثیری بر نتایج جذب اندازه گیری شده دارد و آیا قابل رفع است؟
دستگاه دو پرتویی می تواند انحرافات دستگاهی ناشی از عواملی مانند نوسان های ولتاژ، عدم پایداری منبع نور و پاسخ غیر خطی دتکتور را جبران کند. انحرافات نوری نیز مانند نور سرگردان (هرزه)، فلوئورسانس ناشی از فرکانس های ناحیه ی ماورای بنفش، پخش نور در سیستم های کلوییدی (که به اندازه ذرات و ناحیه ی طول موج به کار رفته بستگی دارد) که سبب افزایش ظاهری جذب می شود. معمولاٌ عبور و جذب را نمی توان در آزمایشگاه اندازه گیری کرد زیرا محلول آنالیت را باید در نوعی ظرف یا سلول شفاف نگه داشت. همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است بازتابش در دو سطح مشترک هوا / دیواره و هم چنین دیواره / محلول روی می دهد.

تضعیف باریکه ی حاصل قابل توجه است و مشاهده شده است که حدود 8.5% باریکه ی نور زرد به هنگام عبور از درون یک سلول شیشه ای حاوی آب توسط بازتابش تلف می شود. علاوه براین، تضعیف باریکه ممکن است با پخش نور در سیستم های کلوییدی به وسیله ی مولکول های بزرگ و گاهی جذب به وسیله ی دیواره های ظرف روی می دهد.
اثر بازتابش و پخش نور توسط سل، با اتخاذ نمودن روش هایی قابل جبران هستند. برای جبران این آثار کارهای زیر را می توان انجام داد:
1- برای کاهش اتلاف بازتابی در یک سطح صیقلی شیشه و یا کوارتز، باید زاویه ی باریکه ی فرودی را تا حدود 60 درجه افزایش بدهیم که در این زاویه کاهش اتلاف بازتابی به کمترین میزان خود می رسد. با وجود این بالاتر از این درجه درصد تابش بازتابیده به سرعت افزایش می یابد و در زاویه ی فرودی 90 درجه به 100% می رسد.
2- یکی از عللی که دو طرف از سل ها مات می باشند به دلیل جلوگیری از پراکندگی نور توسط سل ها می باشد.
3- پراکندگی به علت ذرات معلق است. روش معمول برای حذف پراکندگی سانتریفیوژ نمونه قبل از اندازه گیری می باشد که منجر به حذف ذرات بزرگ و پراکندگی می شود. یا به عبارت دیگر ذرات باید نسبت به طول موج تابش کوچک باشند تا تداخل تخریبی تمام تابش ها به جز تابشی که در مسیر اولیه ی باریکه حرکت می کند، حذف شوند.
4- استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری دو پرتویی، به این صورت که باریکه ی عبوری از محلول آنالیت را با باریکه ی عبوری از سلول یکسان حاوی محلول شاهد مقایسه می کنیم که باعث می شود عبور و جذب تجربی بسیار نزدیک به عبور و جذب واقعی باشد که با معادلات زیر به دست می آید:

5- استفاده از سل هایی که دارای پنجره های کاملاٌ عمود بر جهت باریکه نور باشد، اتلاف نوری مربوط به پدیده ی پخش را کاهش می دهد.
در آخر نیز مشاهدات دقیق نشان می دهد که حتی با انجام این روش ها باز هم کسر بسیار کوچکی از تابش توسط سل و محلول بازتابیده و پخش می شود.
4) ناهمگونی سل ها چه تاًثیری بر نتایج اندازه گیری های جذب دارد؟
سل های شرکت های مختلف می توانند از لحاظ جزئیات زیر اندکی با هم تفاوت داشته باشند:

کیفیت سل
نوع و جنس دیواره سل
ضخامت دیواره سل
اندازه سل
طول مسیر عبور
خراش های موجود در سل
جذب دیواره سل ها

حال دستگاه های دو پرتویی با دو سل متفاوت (از لحاظ عوامل ذکر شده) در اندازه گیری های کمی، این سل های متفاوت پراکندگی و بازتابش و جذب متفاوتی نیز با یکدیگر دارند. از آن جایی که در یک دستگاه دو پرتویی باریکه ی عبوری از یک نمونه با باریکه ی عبوری از سل دیگر مقایسه می شود، بنابراین استفاده از دو سل ناهمگون سبب تفاوت جذب و عبور و داده های جذبی اندازه گیری شده با مقادیر اصلی می شود و در کل باعث خطا در اندازه گیری های کمی می شود.
نکته: در این آزمایش بهتر بود برای کاهش خطای ناشی از انحراف شیمیایی از قانون بیر (تجمع یا تفکیک گونه های جذب کننده)، در هنگام به حجم رساندن به منظور ساختن نمونه هایی با غلظت استاندارد از پتاسیم پرمنگنات و پتاسیم دی کرومات از یک محلول اسیدی (H3PO4 0.7 M + H2SO4 1 M) به جای استفاده از آب مقطر استفاده می شد. یعنی در این آزمایش محلول شاهد ما به جای آب مقطر بایستی یک محلول اسیدی می بود زیرا:
برای پرمنگنات، طبق واکنش زیر اگر در محیط آب داشته باشیم (بعنوان حلال) پرمنگنات به آب حمله کرده و آب را اکسید کرده و خودش احیا می شود. لذا غلظت گونه ی پرمنگنات کاهش یافته؛ از آنجا که ما در طول موج ماکسیمم برای پرمنگنات جذب ها را می خوانیم در خواندن جذب ها در صورتی که حلال ما آب باشد با خطا روبرو خواهیم شد.
MnO₄^- + 2H₂O + 3e^- ⇋ MnO₂ + 4OH^-
اما برای دی کرومات نیز به همین شکل است؛ اگر در محیط آب داشته باشیم دی کرومات به گونه های دیگر از جمله کرومات تبدیل شده و غلظت آن در محیط کاهش می یابد؛ و نیز چون در طول موج ماکسیمم برای دی کرومات جذب ها را می خوانیم (نه در طول موج گونه های دیگر) با خطا روبرو خواهیم شد.
Cr₂O₇^2- + H₂O ⇋ 2HCrO₄^- ⇋ 2H⁺ + 2CrO₄^2-
Ɛ₁ Ɛ₂ Ɛ₃
در بیشتر طول موج ها ضریب جذب 1 تا 3 متفاوت اند و جذب در هر طول موج مجموع جذب مربوط به این سه گونه است.
5) عوامل موثر بر ضریب جذب مولی (Ɛ) را بنویسید.
ضریب جذب مولی یک اندازه و مقیاس از قدرت و شدتی است که یک نمونه نور را در طول موج خاص جذب می کند که یک خاصیت ذاتی و فیزیکی ماده محسوب می شود. عوامل مؤثر بر ضریب جذب مولی عبارت است از:
1. دما 2. نوع حلال 3. نوع ماده حل شده (ماهیت ماده) 4. طول موج
مهمترین عامل از عوامل بالا، ماهیت ماده می باشد. در قانون بیر لامبرت ضریب جذب مولی به صورت ε ظاهر می شود. واحد SI برای ε برابر m²/mol می باشد.
A = ε b c
6) یک گرم از نمونه ی فولاد در حلال مناسب حل شده و منگنز آن توسط پرسولفات به پرمنگنات و کرم آن به دی کرومات تبدیل شده است. سپس محلول به حجم 100 میلی لیتر رسانده می شود. جذب محلول در طـول مـوج 440 نانومتر در یک سلول یک سانتی متری، 0.108 و در طول موج 525 نانومتر برابر 1.296 شده است. با توجه به این مقادیر جذب و ضرایب جذب مولی که در این آزمایش به دست می آید، درصد منگنز و کروم را در فولاد به دست آورید.

7) دلایل استفاده از λmax را بنویسید (همراه با فرمول).
1) در λmax جذب به ازای واحد غلظت در این نقطه بزرگترین تغییرات را از خود نشان می دهد. بنابراین حداکثر حساسیت حاصل می شود.
2) از آنجا که شیب منحنی کالیبراسیون حساسیت است، استفاده از λmax در اندازه گیری ها سبب افزایش شیب منحنی کالیبراسیون می شود، یعنی می توانیم غلظت های پایین تری را با دقت بیشتری اندازه بگیریم.
3) λmax مشخصه هر ترکیب و اطلاعات در مورد ساختار الکترونی آنالیت را فراهم می کند.
4) اگر ما به دنبال یک مولکول خاص در یک نمونه که شامل بسیاری از مولکول های مختلف است باشیم (ترکیبی شامل چندین کروموفور)، برای جلوگیری از تداخل طول موج جذبی هریک از کروموفورها، اندازه گیری در حداکثر جذب مولکول (λmax) انجام می شود.

5) در λmax نسبت سیگنال به نویز حداکثر است که سه مزیت آن به شرح زیر می باشد:

الف) باعث بهبود دقت اندازه گیری می شود.
ب) طبق رابطه زیر بهبود سیگنال به نویز با تکرار اندازه گیری ها رابطه مستقیم دارد پس در نتیجه، زمانی که از طول موج ماکسیمم استفاده می کنیم دیگر نیازی نیست داده های اندازه گیری شده را به تعداد زیادی تکرار کنیم.
ج) می توانیم از نویز(خطای تصادفی) مربوط به آزمایش خودمان تا حد زیادی اطمینان حاصل می کنیم.

6) به دلیل آن که طیف نورسنج نمی تواند یک تک طول موج را جدا کند بلکه نواری از طول موج ها را جدا می کند انحراف از قانون بیر (انحراف دستگاهی ظاهری با تابش چند فامی) ایجاد می شود. رابطه ی زیر تاثیر تابش چند فامی را بر قانون بیر نشان می دهد:

هنگامی که تفاوت بین Ɛ و ’Ɛ افزایش یابد انحرافات بزرگتری از خطی بودن رابطه ی بین A_m و C را می توان انتظار داشت به همین دلیل در اندازه گیری ها برای به حداقل رساندن انحرافات دستگاهی ظاهری با تابش چند فامی، از λ_max در ناحیه ای که در آن T% به سرعت با طول موج تغییر نمی کند، استفاده می کنند (ناحیه A) زیرا منحنی جذب اغلب در این ناحیه مسطح است و Ɛ ها در طول نوار تغییر زیادی نمی کنند، در اینصورت وضعیت مشابه زمانی است که دستگاه بتواند یک تک طول موج را جدا کند، بنابراین می توان انتظار داشت که از قانون بیر تبعیت کند.

8) تمام انتقالات پرمنگنات (^_-MNO₄) را بنویسید.
گونه های درگیر در انتقالات الکترونی جذب نور به سه دسته کلی تقسیم می شوند:

گونه های جاذب حاوی الکترون های σ ، π ، n شامل ترکیبات آلی و یون های معدنی
گونه های جاذب شامل الکترون های d و f شامل کمپلکس های معدنی که اتم مرکزی آن ها جزء سری لانتانیدها و اکتینید ها می باشد.
گونه های حاوی الکترون های انتقال بار شامل کمپلکس های معدنی.

از آنجایی که یون پرمنگنات یک کمپلکس معدنی می باشد، اغلب انتقالات 2 و 3 مطرح می شوند.

اتم منگنز در کمپلکس بالا عدد اکسایش (+7) دارد، آرایش الکترونی آن به شکل زیر می باشد:
Mn = [Ar] 3d⁵ 4s²
Mn7+ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁰
O = 1s² 2s² 2p⁴
O2- = 1s² 2s² 2p⁶
چون اوربیتال d فلز منگنز (+7) به طور کلی خالی می باشند پس انتقالات الکترونی d ⟶ d در اینجا مطرح نمی شود. در نتیجه تنها انتقالات الکترونی مطرح، انتقالات الکترونی انتقال بار هستند.
جهش های الکترونی انتقال بار به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

جهش های الکترونی انتقال بار لیگاند به فلز (LMCT)
جهش های الکترونی انتقال بار فلز به لیگاند (MLCT)
جهش های الکترونی انتقال بار لیگاند به لیگاند (LLCT)

انتقالات MLCT به شرح زیر می باشد:

طبق نمودار اوربیتال مولکولی بالا اوربیتال t₂ دارای خواص لیگاند و اوربیتال e دارای خواص فلز می باشد. اوربیتال های t₂ همان اوربیتال های پُر (πP) لایه ی ظرفیت لیگاند اکسیژن و اوربیتال های e همان اوربیتال های خالی d فلز می باشند.
انتقال مهم و اصلی کمپلکس پرمنگنات همان LMCT می باشد. این جهش از اوربیتال های پر اتم اکسیژن به اوربیتال های d خالی یون منگنز می باشد. انتقال MLCT زمانی روی می دهد که فلز اوربیتال های پر و لیگاند اوربیتال های خالی با انرژی پایین داشته باشد. در کمپلکس پرمنگنات این انتقال وجود ندارد زیرا هیچ الکترونی در اوربیتال d یون فلزی وجود ندارد که به لیگاند اکسیژن انتقال یابد.
ازجمله انتقالاتی که می تواند رخ دهد از تراز حالت پایه به تراز های برانگیخته صورت میگیرید. رنگ بنفش محلول پتاسیم پرمنگنات به دلیل انتقال الکترونی در ناحیه ی مریی (17700 Cm^-1) می باشد. انتقلات دیگری که می تواند رخ دهد بین الکترون های در حالت برانگیخته صورت می گیرد، یعنی الکترون از یک تراز برانگیخته به تراز برانگیخته ی دیگر می تواند جهش پیدا کند. از آن جایی نیز که این جهش ها از نظر تقارن (اسپین) مجازند رنگ مشاهده شده در پرمنگنات بسیار شدید می باشد.
(BEER LAMBERT LAW) با فرض به دست می آید و آن این است که اولاً ذرات با یکدیگر برهمکنش نداشته باشند و هر ذره به طور مستقل عمل نماید. همچنین ممکن است یک ذره کاملاً در امتداد ذره ی دیگر قرار گیرد، یعنی یک ذره در سایه ی ذره ی دیگر واقع شده باشد. با این فرض ها قانون بیر درست در می آید و با آن می توان غلظت محلول را بدست آورد، تنها در صورتیکه محلول بسیار رقیق باشد و مطمئن باشیم که فاصله ی ذرات به قدر کافی زیاد است که با هم برهمکنش نداشته باشند و در سایه ی یکدیگر نیز قرار نگرفته باشند.

قانون بیر در محلول های خیلی رقیق و خیلی غلیظ صادق نمی باشد.
حضور الکترولیت ها: حضور الکترولیت ها هم درغلظت های بالا و هم در غلظت های پایین در انحراف از قانون بیر مؤثر است.
انحرافات شیمیایی: در اثر تجمع یا تفکیک گونه ها صورت می گیرد. برای حذف این انحرافات معمولاً می توان از محلول بافر استفاده نمود. دیگر انحراف های شیمیایی عبارتند از تفكیك، پلیمری شدن, تجمع، تشكیل كمپلكس های مختلف، حلال پوشی ترکیبات مورد اندازه گیری، تغییرPH محیط و... .
انحرافات فیزیکی: تغییر رنگ برخی از مواد متناسب با تغییر غلظت، تفاوت ضریب شکست (N) در محلول های رقیق و غلیظ، انحرافات تابش های هرز.
انحرافات دستگاهی: تكفام نبودن تابش، آلودگی سل ها، خطی نبودن جریان حاصل در دتکتور (فتوسل) با شدت نورتابشی، تغییر در مقدار الكتریسیته و درجه حرارت. قانون بیر در طول موج تکفام صادق است (خطی است). بنابراین باید در لاندای ماکزیمم اندازه گیری ها انجام شود تا انحراف ناشی از تکفام نبودن حذف شود.

UV-Vis کجاست؟

پتاسیم پرمنگنات

مقاله

پاورپوینت

فایل فلش

کارآموزی

گزارش تخصصی

اقدام پژوهی

درس پژوهی

جزوه

خلاصه

فروشگاه فایل مراد پاسخ سؤالات آزمایش های اسپکتروفتومتری ماوراء ...

پاسخ سؤالات آزمایش‌های شیمی دستگاهی (اسپکتروفتومتری UV Vis و شناسایی
کیفی ... پاسخ سؤالات آزمایش های اسپکتروفتومتری ماوراء بنفش- مرئی (UV-Vis).