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A-level 應用科學/物質探究/比色法

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比色法的用途

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比色法在化學和其他領域得到應用,例如工業、彩色印刷、紡織品製造、油漆製造和食品工業(包括巧克力工業)。比色法也用於阿司匹林。

比色法可以檢測出人眼無法察覺的最小顏色差異。在化學試劑的作用下,樣品會呈現出特定的顏色,顯示出所測試物質的濃度。

比色法只是多種光度分析技術中的一種,即測量光的方法。

以下是大多數可能的比色測試

比色法可用於確定任何有色物質的濃度。

比色法的應用

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食品飲料質量控制

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  1. α-澱粉酶活性
  2. 牛奶質量
  3. 其他質量測試

礦物油和燃料

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  1. 航空燃料中的防冰新增劑
  2. 標記油
  3. 可炭化物質
  4. 鉛含量

醫療和臨床測試

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  1. 血液或尿液中的α-澱粉酶
  2. 膽紅素
  3. 膽固醇
  4. 血膽鹼酯酶活性
  5. 血細胞的血紅蛋白含量
  6. 血清鐵
  7. 乳酸脫氫酶
  8. 尿液/糞便中的鉛
  9. 血液/尿液的pH值
  10. 酚磺酞(酚紅)排洩試驗
  11. 苯丙酮酸
  12. 血液中的磷酸酶
  13. 血液中的無機磷
  14. 蛋白質
  15. 血液中的水楊酸鹽
  16. 血液中的糖/葡萄糖
  17. 磺溴酞瀦留
  18. 血液/尿液中的磺胺類藥物
  19. 三氯乙酸
  20. 血液中的尿素
  21. 血清中的尿酸

空氣監測測試

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  1. 比比諾

比色測量是使用透過彩色濾光片的光進行的。光線然後透過一個裝有實際化學物質的小盒子(比色皿)。離開實際樣品的光線應該少於進入化合物的光線。光線的損失始終反映出化合物的濃度。

比色法只能對電磁光譜可見區域內的測量值進行,即 380-780 nm。影響樣品吸收光量的主要一般因素是光的波長和溶液的顏色。

當製造商使用比色計時,他們可以選擇使用哪種波長。選項包括

  1. 明膠濾光片
  2. 干涉濾光片
  3. 光柵單色儀
  4. 稜鏡

樣品製備

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將棉線稱重到坩堝中,將棉線系在鐵絲上,然後將坩堝放入容器中。這適用於粉末狀物質

鐵濃度的比色測量

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透過製作幾種已知濃度的硫酸亞鐵溶液,可以確定每種溶液的吸光度,並構建校準曲線。給定未知濃度的溶液,可以根據其吸光度確定其濃度。

將提供已知濃度的硫酸亞鐵溶液。

  • 容量瓶,100cm³
  • 比色計
  • 刻度吸管
  • 吸管填充器
  • 比色皿
  • 硫酸亞鐵 (0.100 mol dm-3)

注意事項

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始終佩戴護目鏡、防護手套和實驗服。
確保穿著鞋子。

  1. 使用比色計測量水樣和標準溶液在不同波長下的吸光度。選擇合適的波長進行後續實驗。
  2. 作為一個小組,確定需要如何稀釋標準溶液。需要製作一系列吸光度與水樣相似的稀釋液。
  3. 使用比色計在適當的波長下測定所有制備的稀釋標準溶液的吸光度。
  • 繪製未知樣品和標準溶液的吸光度與波長的關係圖。
  • 解釋你選擇波長的原因。
  • 繪製稀釋標準溶液的吸光度與濃度的關係圖。
  • 計算未知溶液的濃度。
  • 評論圖表的形狀:根據比爾-朗伯定律,它應該是一條經過原點的直線(即成正比)。

風險評估

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  • 實驗或活動:色度法
  • 使用的材料或步驟:危險
  • (它可能造成的危害):風險
  • (發生危害的可能性):降低風險
  • (可以採取哪些措施來使其更安全):緊急程式(如果發生事故該怎麼辦,例如急救)
  • 硝酸
  • 磷酸
  • 碘酸鉀
  • 高錳酸鉀

所有這些物質對皮膚有害。如果與皮膚接觸,它們會刺激皮膚。如果長時間接觸還會導致皮膚灼傷。也會進入眼睛,導致失明。

處理酸時戴防護手套。進行實驗時始終佩戴防護眼鏡。

如果與皮膚接觸,立即用冷水沖洗。如果酸進入眼睛,沖洗並清洗眼睛。

觀察和測量

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完成實驗後,你的結果應該顯示出清晰的模式。隨著溶液濃度的增加,記錄的吸光度也應該增加,這意味著它們是成比例的。

結果、計算和評估

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百分比%未知 (A)0.1 M (A) 100% 0.13 0.29 75% 0.10 0.24 50% 0.08 0.15 25% 0.06 0.11

我們色度法實驗的評價:我們實驗的優點是獲得了良好的結果,與班上其他同學相比也很好,因為我們圖表中顯示的百分比與我們的百分比相近。我們色度法實驗的缺點是比色計出現了故障,有時會給出錯誤的讀數,這讓我們有些退步,因為我們不得不更換比色計,這意味著我們無法重複實驗。

色度法的科學原理

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色度法是描述顏色用數字的科學。它應用於化學,以及彩色印刷、紡織製造和油漆製造等行業。

色度計測量透過有色溶液的光強與進入溶液的光強之比。探測器測量溶液的透光率 (T)(透過的光的百分比)。這在數學上轉換為吸光度 (A = #log10T)。吸光度與濃度成正比(比爾-朗伯定律)。硫酸的色度為藍色,進行系列稀釋時吸光度為 0.42。

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