ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

Στόχοι εργαστηρίου

Προαπαιτούμενες γνώσεις για το εργαστηριακό μέρος

1) Πως παρασκευάζουμε διαλύμματα
2) Πως αραιώνουμε διαλύμματα
3) Τι είναι προσιφώνιο, σιφώνιο, μικροσιφώνιο.

1. Εισαγωγή στην φασματομετρία

Σελίδες 10-19

2. Κατανόηση του μεγίστου μήκους κύματος απορρόφησης μιας ουσίας, λmax
3. Διατύπωση και κατανόηση των συνεπειών του νόμου των Bouget-Lambert-Beer (BLB).
4. Γνώση και σχέση μεταξύ απορροφητικότητας (Α) ή οπτικής πυκνότητας (OD) και διαπερατότητας (Τ).

5. Σπουδαιότητα του συντελεστή μοριακής απορροφητικότητας, Εm. Μονάδες μέτρησης και ποιά είναι η σημασία του στη φασματοσκοπία. Ένας άλλος, πιο χρηστικός ορισμός του Em: Είναι η απορροφητικότητα ενώσεως ανά μονάδα συγκεντρώσεως, C, και ανά μονάδα διανυθέντος μήκους της μονοχρωματικής ακτίνας (που δεν μεταβάλλεται) μέσω διαλύματος της ενώσεως. 

Συνέπεια: Όσο μεγαλύτερος είναι ο Em ενώσεως τόσο πιο πολύ απορροφά/μονάδα C και επομένως τόσο λιγότερη συγκέντρωση  χρειαζόμαστε για να την ανιχνεύσουμε.

 6. Πως υπολογίζεται ο Em. Πείραμα 1ο, σελ. 16.
7. Πως υπολογίζεται η συγκέντρωση, c, αγνώστου δείγματος.
Με 2 μεθόδους, α) Απόλυτη μέθοδος: Πρέπει να είναι γνωστές οι: Em και Α, από τον νόμο BLB. β) Συγκριτική μέθοδος: Πρότυπο διάλυμα γνωστών συγκεντρώσεων δίνει Αγ όπως και το άγνωστο διάλυμα Αα.
8. Αποκλείσεις από τον νόμο των BLB
9. Τι είναι η καμπύλη φάσματος απορρόφησης φασματος, και λmax, και πως μετράται. Πείραμα 1ο, σελίδα 16.
10. Τι είναι και πως κατασκευάζεται η πρότυπη καμπύλη απορρόφησης.
11. Κατανόηση των μερών και της λειτουργίας του φωτόμετρου.
12. Πως μετράται η συγκέντρωση άγνωστης ουσίας με βάση την πρότυπη καμπύλη της από γνωστές συγκεντρώσεις. Πείραμα 2ο σελ. 17.

Η ενέργεια ακτινοβολίας δίνεται από την εξίσωση: Ε=hv=hc/λ


Στοιχειώδης εισαγωγή 5 σελιδων στις αρχές της φασματοσκοπίας
Αρχές φασματοσκοπίας

2. Υποδειγματικές ασκήσεις

1. Να υπολογιστεί η απορροφητικότητα, Α, διαλύματος της πρωτεΐνης κυτοχρώματος C. Δίνονται: l=1 cm, c=0,5 mg/ml, Em=153000 1/M 1/cm και MB=13370 g/mol. 

2. Διαλυμα καθαρής αλβουμίνης χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή πρότυπης καμπύλης (με την μέθοδο προσδιορισμού της συγκέντρωσης πρωτεϊνών κατά Lowry) και έδωσε τα πιο κάτω αποτελέσματα.

BSA (Αλβουμίνη), μg/μl         0        20             40           60          80           100
A                                             0        0,05          0,10         0,15      0,20         0,23

Κατασκευάστε την πρότυπη καμπύλη.

α) Ποιά συγέντρωση έδωσε Α=0.12
β) Ποιά είναι η συγκέντρωση του διαλύματος όταν Α=0,25

  3. Ερωτήσεις ανασκόπησης

 1. Δώστε τους ορισμούς της απορροφητικότητας (Α), του φάσματος Α, της μοριακής απορροφητικότητας Εm και της διαπερατότητας.

2. Διατυπώστε τον νόμο των Bouget-Lambert-Beer και εξηγείστε με την εξίσωση των BLB γιατί η απορροφητικότητα είναι αδιάστατο μέγεθος.

3. Ποιές είναι οι διαστάσεις της Em ;

4. Σε ποιό νόμο στηρίζεται η φασματομετρία ;

5. Γιατί χρησιμοποιούμε τυφλό στις μετρήσεις της Α ;

4. Ερωτήσεις για περαιτέρω μελέτη

1. Παρ' όλο που η απορροφούμενη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια των φωτονίων (hv) είναι κβαντισμένη, τα φάσματα απορρόφησης είναι συνεχή. Να εξηγήσετε γιατί. 

2. Ο συντελεστής Em εκφραζεται σε L/mol/cm. Από τί εξαρτώνται οι μονάδες του Em ;

3. Ποιά είναι η Α διαλύματος ουσίας όταν l=1 cm και Em=3782 L/mol/cm ;

4. Πως η Em μιας ουσίας επηρεάζει τη ευαισθησία του φασματοφωτομέτρου ;

5. Έχετε δυο ουσίες με Em ίσο με 10000 και 20 αντίστοιχα: Ποιά είναι πιο έυκολο να ανιχνευτεί αι γιατί ;

5. Ποιά η σημασία της Em στην φασματομετρία ;

5. Ερωτήσεις εργαστηριακού βιβλίου 

 Προσπαθήστε να απαντήσετε τις ερωτήσεις στην σελίδα 19

ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ-pH

Τι θα μάθετε στο εργαστήριο "Υδατικά Διαλύματα"

Α) Θεωρία, βιβλίο ασκήσεων, σελ. 1-5

Αμφίδρομες χημικές αντιδράσεις, σταθερά ισορροπίας Κi (Κa για οξέα)
Ορισμός ρυθμιστικών διαλυμάτων (ΡΔ) και χρήση, Σελ. 1
Αραίωση διαλυμάτων, σελ. 3
Μοριακότητα, κανονικότητα, % κατ' όγκον σύσταση διαλυμάτων 
pH, ορισμός και μέτρηση, σελ. 3-5
Παραδείγματα παρασκευής ΡΔ, σελ. 2-3
Δείκτες, σελ. 4-5

Β) Άσκηση, βιβλίο ασκήσεων, σελ. 6-10

Άσκηση 1η: Προσδιορισμός του pH αγνώστου διαλύματος με χρωματομετρία και pH-μετρο

Άσκηση 2η: Παρασκευή ΡΔ οξικού οξέως/οξικού νατρίου, 0.1 Μ και pH=5,0

Άσκηση 3η: Ρυθμιστική δράση του διαλύματος της 2ης άσκησης με τιτλοδότηση

ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ, pH - ΑΣΚΗΣΕΙΣ & ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

1) Ιδιότητες Ρυθμιστικού Διαλύματος: 

Το αμινοξύ γλυκίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ρυθμιστικό διάλυμα σε βιοχημικά πειράματα. Η αμινομάδα έχει pK=9,6 και υπάρχει είτε στην πρωτονιωμένη, είτε στην ελεύθερη μορφή: (R-NH+/R-NH2).

α. Να γράψετε την εξίσωση της αντιστρεπτής ισορροπίας της αμινομάδας.

β. Σε ποιό εύρος του pH μπορεί να χρησιμοποιηθεί η γλυκίνη ως ρυθμιστικό διάλυμα χάρη στην αμινομάδα της ;

γ. Πόσο επί τοις % της -ΝΗ3+ παραμένει αδιάστατο σε pH 10,6 ; σε pH 9,6 ; σε pH 8,6;

2) Η επίδραση του pH στην διαλυτότητα: 

 Ποιά είδη χημικών ενώσεων μπορούν να διαλυθούν στο νερό και γιατί;

Οι δεσμοί υδρογόνου που σχηματίζει το νερό οφείλονται στον πολικό του χαρακτήρα. 

Πολικά (υδροφιλα, φορτισμένα) μόρια διαλύονται εύκολα σε νερό ενώ μη πολικά μόρια έχουν ελάχιστη διαλυτότητα, είναι υδρόφοβα. Συνεπώς, αν ένα μόριο αποκτήσει πολικότητα μπορεί, θεωρητικά, να διαλυθεί στο νερό.

Επί παραδείγματι, η διαλυτότητα του βενζοϊκού οξέος (πιό κάτω σχήμα: pK=5) στο νερό είναι μικρή ενώ του βενζοϊκού ιόντος μεγαλύτερη. 

α. Πως μπορεί να αυξηθεί η διαλυτότητα του βεζοϊκού οξέος σε υδατικό διάλυμε; Νύξη: Γράψτε την εξίσωση ιοντισμού του βενζοϊκού.

β. Παρατηρείστε τις ενώσεις (πυριδίνη κλπ) στο πιο κάτω σχήμα: Είναι περισσότερο διαλυτές σε υδατικό διάλυμα 0,1 Μ ΝαΟΗ ή 0,1Μ ΗCl και γιατί;

3) pH και απορρόφηση φαρμάκων:

Η ασπιρίνη (οράτε το σχήμα, κάτω δεξιά) είναι ασθενές οξύ με pK=3,5. Απορροφάται από τα κύτταρα στο στομάχι και στο λεπτό έντερο, μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Η ταχύτητα απορρόφησης καθορίζεται από την πολικότητα του μορίου: Τα φορτισμένα ή πολικά μόρια διέρχονται αργά δεδομένου ότι οι μεμβράνες αποτελούνται από υδρόφοβα μόρια (φωσφολιπίδια κ.α.) ενώ τα ουδέτερα ή υδρόφοβα τις διαπερνούν γρήγορα. Το pH του γαστρικού υγρού είναι 1,5 ενώ το pH του περιεχομένου του λεπτού εντέρου περίπου 6,0. 

α) Από που απορροφάται περισσότερη ασπιρίνη ; Στο στομάχι ή στο λεπτό έντερο ; Νύξη: Χρησιμοποιείστε την εξίσωση Η-Η.

β)  Γιατί το pK της καρβοξυλικής ομάδας στην ασπιρίνη είναι υψηλότερο του pΚ της καρβοξυλικής ομάδας πχ. στο οξικό οξύ;