Struktura

Kalibrační přímka

Kalibrační přímka

 

Kalibrační přímka vyjadřuje závislost absorbance na koncentraci látky v roztoku, přes nějž prochází monochromatické záření.

Metoda kalibrační přímky slouží ke kvantitativnímu hodnocení vzorku – k určení neznámé koncentrace látky ve vzorku. Funkčnost metody je založena na platnosti Lambert-Beerova zákona, z nějž snadnou úvahou odvodíme závislost absorbance roztoku na koncentraci absorbující složky v roztoku:

obrazek

A – absorbance, ε (epsilon) - absorpční molární koeficient, c – koncentrace absorbující složky v roztoku, l – šířka vrstvy, přes kterou záření prochází, F – faktor, zahrnující experimentální podmínky měření

 

Kalibrační roztoky

Kalibrační roztoky, zvané též standardní roztoky nebo standardy, jsou odměrné roztoky látky, jejíž koncentraci chceme stanovit ve zkoumaném vzorku.

Nejčastější způsob přípravy těchto roztoků má dvě fáze: nejprve se připraví tzv. základní roztok z přesné navážky látky rozpuštěním na přesně známý objem, pak se odpipetují postupně se zvyšující objemy tohoto roztoku do tří až sedmi odměrných baněk a naředí se předepsaným rozpouštědlem na požadovaný objem.

Výpočet koncentrace základního roztoku je podle vztahu:

obrazek

m – hmotnost látky v gramech, M – molární hmotnost látky v g/mol, V- objem roztoku v litrech

Koncentrace připravených kalibračních roztoků se vypočítá podle vztahu:

obrazek

c1 je koncentrace základního roztoku, V1 je odpipetovaný objem základního roztoku, c2 je výsledná koncentrace kalibračního roztoku, V2 je výsledný objem kalibračního roztoku

Získané kalibrační roztoky mají rostoucí koncentraci, často velmi nízkou, proto lze výhodně použít odvozené jednotky – mmol/l.

 

Kalibrační přímka

Lineární závislost absorbance na koncentraci látky v roztoku popisuje přímka, jejíž směrnici určujeme experimentálně pomocí měření absorbance kalibračních roztoků. Vlnová délka záření je při měření konstantní, její hodnota se volí nejčastěji rovna vlnové délce, odpovídající absorpčnímu maximu látky -  zjistí se z absorpčního spektra látky.

Ze získaných experimentálních údajů lze závislost vyjádřit graficky (přímkou) nebo numericky (tabulkou). Čím vyšší počet kalibračních roztoků použijeme, tím přesněji se nám podaří závislost určit. Oběma způsoby určíme správnou koncentraci neznámého vzorku, výsledky se vzájemně mohou mírně lišit v závislosti na přesnosti metody provedení.

obrazek

Obr. 1: Modelový příklad kalibrační přímky – grafické vyhodnocení experimentálních dat

Obr. 2: Numerické vyhodnocení experimentálních dat v tabulce

Pozn.: Je důležité si uvědomit, že výše uvedené způsoby vyhodnocení naměřených dat lze použít pouze v těch případech, kdy jsme si jistí lineární závislostí A na c, tzn. u roztoků, pro něž platí Lambert-Beerův zákon. V ostatních případech je nutné nejprve zjistit matematickou závislost A na c.

 

Metodou kalibrační přímky ve VIS oblasti lze určovat obsah pouze těch látek, které jsou v roztoku barevné nebo je lze chemickou reakcí zcela převést na barevné produkty. Například bezbarvou kyselinu salicylovou lze snadno převést na barevný komplex reakcí s železitými ionty. Vzniklý barevný produkt je však nestálý a po krátkém čase se opět rozkládá – tomuto faktu je nutné přizpůsobit provedení experimentu.

obrazek

Obr. 3: Roztok kyseliny salicylové (vlevo) a roztok jejího komplexu s železitými ionty (vpravo)

 

Zdroje

  • KARLÍČEK, Rolf a kol. Analytická chemie pro farmaceuty. 1. vydání.Praha: Nakladatelství Karolinum, 2001 ISBN 80-246-0348-9
  • OPEKAR, František a kol. Základní analytická chemie. 1. vydání. Praha: Nakladatelství Karolinum, 2005. ISBN 978-80-246-0553-1

Obrázky: 

Odkaz

Stanovení iontů železa

Roztoky železnatých iontů o nízkých koncentracích jsou bezbarvé, ale pro stanovení metodou kalibrační přímky ve VIS oblasti je lze převést na barevný komplex reakcí s 1,10-fenanthrolinem – tento experiment si můžete prohlédnout v tomto videu.

 

Obrázek

Content kalibracni sada

Obr. 4: Kalibrační sada pro spektrofotometrické stanovení iontů železa

Laboratorní cvičení

Stanovení koncentrace manganistanu draselného v roztoku 

Pracovní list k experimentu najdete v příloze. Metodou kalibrační přímky lze stanovit neznámou koncentraci látky v roztoku, pokud je látka sama barevná, jako například manganistan draselný.

Příklad

Výpočet koncentrace kalibračních roztoků

Na přípravu 50,0ml základního roztoku bylo použito 0,1511 g látky s Mr=159. Ze základního roztoku bylo do pěti 25ml odměrných baněk postupně odpipetováno 2ml, 4ml, 6ml, 8ml, 10ml základního roztoku a doplněno po rysku vodou. Jaká je koncentrace připravených kalibračních roztoků?       

(výsledky: 1,5mmol/l; 3mmol/l; 4,6mmol/l; 6,1mmol/l; 7,6mmol/l)    

Laboratorní cvičení

Stanovení koncentrace kyseliny acetylsalicylové v hromadně vyráběných léčivých přípravcích. Pro pokročilé! 

Pracovní list k experimentu najdete v příloze. Kyselina acetylsalicylová je jedním z nejdéle známých analgetik, má i antipyretický účinek. Přípravky, které ji obsahují, patří dlouhodobě k nejužívanějším preparátům při léčbě bolesti. Metodou kalibrační přímky lze stanovit obsah kyseliny acetylsalicylové v běžně dostupných přípravcích, ačkoliv kyselina acetylsalicylová neabsorbuje žádné záření z VIS oblasti. Při stanovení se využívá její hydrolýzy na kyselinu salicylovou, která pak s železitými ionty tvoří nestálý barevný produkt. Metodika experimentu je popsána pro lékovou formu tableta.

Obrázek

Content 5 aspirin

Obr. 5: Tablety obsahující kyselinu acetylsalicylovou

Samostatná práce

Vyhodnocení experimentálních údajů ze spektrofotometrické analýzy vzorku 

Pracovní list pro samostatnou práci najdete v příloze. Experimentální údaje získané při měření absorbance kalibračních roztoků lze vyhodnotit numericky nebo graficky. Procvičte si obojí.

Logolink