Закон Бера
Beer’s Law Lab by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu)
Название проекта: Закон Бера
Цели:
- Использовать концепцию закона Бера-Ламберта для установления связи между поглощенным светом и концентрацией окрашенного раствора.
- С помощью симуляции продемонстрировать работу спектрофотометра при измерении поглощения света цветными растворами.
Теоретическая часть
Закон Бера-Ламберта лежит в основе понимания взаимодействия света с растворами. Он гласит, что:
- Поглощение света раствором прямо пропорционально его концентрации.
- Поглощение света раствором прямо пропорционально длине пути, по которому проходит свет в растворе.
Цветные растворы кажутся цветными, потому что они поглощают свет определенных длин волн и пропускают другие.
Например:
- Растворы сульфата меди кажутся синими, потому что они поглощают красные и желтые длины волн, но пропускают синие.
- Растворы марганцовки кажутся фиолетовыми, потому что они поглощают зеленые и оранжевые длины волн, но пропускают фиолетовые.
Спектрофотометр — это прибор, который используется для измерения поглощения света растворами. Он позволяет определить концентрацию раствора, а также идентифицировать его компоненты.
Практическая часть
Закон Бера
С помощью этого руководства вы сможете пройти виртуальную лабораторию PhET Interactive Simulations «Закон Бера», чтобы узнать все о работе растворов и научной основе цветных растворов.
- Запустите симуляцию. Выбирайте между двумя режимами: “Concentration” и “Beer’s Law”. Рассмотрим второй режим.
Режим «Beer’s Law»
На этом режиме вы сможете узнать, как экспериментально определить концентрацию окрашенного раствора.
2.Используйте выпадающее меню, чтобы выбрать цветной раствор. Отрегулируйте ползунок концентрации и наблюдайте за изменением цвета раствора.
3.Включите источник света. Используйте измеритель для определения коэффициента пропускания (transmittance) или поглощения (absorbance).
4.Измените ширину контейнера и с помощью линейки измерьте длину пути (расстояние, которое проходит свет) с помощью линейки. Как это влияет на поглощение?
5.Установите на панели “Wavelength” значение с «preset» на «variable». Исследуйте различные цвета света. Как цвет света влияет на количество света, поглощаемого или пропускаемого раствором?
6.Сделайте прогноз, какой цвет света будет поглощаться раствором в наибольшей степени (обычно это цвет, противоположный цвету раствора). Сравните свой прогноз со значением preset в симуляции.
7.Проанализируйте длины волн, поглощаемые и пропускаемые раствором.
8.Растворы кажутся цветными, потому что они поглощают свет определенных длин волн и пропускают другие. Например, растворы сульфата меди кажутся синими, потому что они поглощают КРАСНЫЕ и ЖЕЛТЫЕ длины волн, но пропускают СИНИЕ.
9.Если вам непонятны термины «поглощение» и «пропускание«, вы можете использовать измеритель для сравнения интенсивности света до его попадания в раствор с проходящим светом.
10.Коэффициент пропускания — это процент проходящего света, в то время как коэффициент поглощения — это количество поглощенного света.
Связь с реальными лабораторными исследованиями:
Данная симуляция моделирует работу виртуального спектрофотометра, который пропускает свет через растворы и измеряет количество проходящего через них света. Это может помочь вам понять принцип работы реального лабораторного оборудования!
Помните: Не бойтесь экспериментировать с симуляцией! Это позволяет исследовать взаимосвязь между растворами, светом и цветом.
Заключение
Данное исследование с помощью виртуальной лаборатории PhET «Закон Бера» позволит вам провести виртуальные эксперименты с растворами и светом. Вы изучили, как концентрация, длина волн и цвет света влияют на поглощение света окрашенным раствором. Эти знания помогут вам понять, почему растворы имеют определенный цвет и как ученые используют такие инструменты, как спектрофотометры, для их анализа.
Словарь терминов
- transmittance- коэффициент пропускания
- absorbance — способность поглощать
- wavelength — длина волн
- concentration — концентрация
- solution — раствор
- drink mix — питьевая смесь
- cobalt(II) nitrate — нитрат кобальта
- cobalt (II) chloride — хлорид кобальта
- potassium dichromate — дихромат калия
- potassium chromate — хромат калия
- nickel (II) chloride — хлорид никеля
- copper (II) sulfate — сульфат меди
- potassium permanganate — перманганат калия
- preset — предустановленный параметр
- variable — переменный параметр