نحوه رسم نمودار اسپکتروفتومتری در اکسل

نحوه رسم نمودار اسپکتروفتومتری در اکسل

اشتراک گذاری در email
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
احتمالا می‌دانید که به کمک اسپکتروفتومتر می‌توان غلظت مجهول نمونه‌ها را به دست آورد. برای این کار شما به یک نمودار کالیبراسیون نیاز دارید. اما آیا می‌دانید نمودار کالیبراسیون چیست و چگونه می‌توان غلظت مجهول را محاسبه کرد؟ در این مقاله ما به طور کامل پاسخ این سوالات را خواهیم داد. همچنین با ارائه یک مثال غلظت مجهول را در اکسل محاسبه خواهیم کرد.
نحوه رسم نمودار اسپکتروفتومتری

فهرست مطالب

غلظت سنجی برای یک آنالیت

نمودار اسپکتروفتومتری، منحنی کالیبراسیون یا منحنی استاندارد نوعی نمودار است که به کمک آن آنالیزهای کمی انجام می‌گیرد. در این روش ابتدا چندین نمونه با خصوصیات شناخته شده اندازه‌گیری می‌شوند. به این صورت که میزان جذب نمونه‌ها با غلظت‌های مشخص توسط اسپکتروفتومتر تعیین می‌شود. سپس نمودار استاندارد برای این نمونه‌ها رسم می‌شود. بر اساس نمودار رسم شده می‌توان با استفاده از درون‌یابی، غلظت مجهول را برای نمونه‌ها به دست آورد.

طبق قانون بیر لامبرت در شرایط ایده‌آل غلظت ماده و میزان جذب آن با یک دیگر متناسب هستند. به طوری که با افزایش غلظت آنالیت در یک محلول، میزان جذب نور نیز افزایش می‌یابد و برعکس. قانون بیر لامبرت به شکل زیر تعریف می‌شود:

A = εlc

در رابطه بالا A میزان جذب، ε ضریب جذب مولی، l طول مسیر نوری و c غلظت است.

تعیین غلظت مواد برای بسیاری از صنایع سودمند است. از این روش در داروسازی، تولید رنگ، ساخت پلاستیک، تولید مواد شیمیایی، صنایع مواد غذایی و … استفاده می‌شود.

اولین مرحله برای اندازه‌گیری غلظت مجهول یک آنالیت، تهیه نمونه‌هایی از همان آنالیت با غلظت مشخص است. پس ابتدا نحوه تهیه محلول‌های استاندارد را بررسی می‌کنیم.

تهیه محلول های استاندارد

محلول استاندارد محلولی است که غلظت یک عنصر یا یک ماده در این محلول کاملا مشخص است. به بیانی دیگر رابطه بین مقادیر ماده حل‌شده و محلول یا رابطه بین مقدار ماده حل ‌شده و حلال به نحوی معلوم باشد. با معلوم بودن مقدار ماده حل‌شونده و مقدار حلال تشکیل دهنده محلول، غلظت محلول مشخص می‌گردد.

برای تهیه محلول استاندارد ابتدا مقدار مشخصی از یک محلول استوک در یک محلول با حجم مشخص حل می‌شود. محلول استوک محلولی است که به صورت بسیار غلیظ از ماده مورد نظر تهیه شده تا در صورت نیاز به کمک یک محلول رقیق شود. سپس برای تهیه چند محلول استاندارد، محلول به دست آمده را رقیق می‌کنند. به این صورت چند محلول با غلظت معلوم به دست می‌آید.

تعیین غلظت مجهول

دومین مرحله برای تعیین غلظت نمونه‌هایی که دارای یک آنالیت هستند، رسم منحنی کالیبراسیون محلول‌هایی با غلظت شناخته شده است. منحنی استاندارد برای این نمونه‌ها غالبا یک خط است. بنابراین به راحتی می‌توان غلظت نمونه مجهول (Cx) را از این نمودار به دست آورد. در اکثر موارد به این روش می‌توانید غلظت ماده مورد نظر خود را به دست آورید.

برای رسم نمودار کالیبراسیون ابتدا از نمونه مورد نظر در غلظت‌های مختلف تهیه می‌شود. معمولا نمونه در ۵ غلظت آماده سازی می‌گردد. سپس با استفاده از اسپکتروفتومتر میزان جذب این نمونه‌ها در یک طول موج ماکزیمم به دست می‌آید (چون در این حالت خطاهای ناشی از غیرخطی بودن نمودار کالیبراسیون به کمترین حالت خود نسبت به طول موج های دیگر می رسد). جدول زیر غلظت و میزان جذب برای یک نمونه را نشان می‌دهد.

غلظت (mg/ml)میزان جذب
۱۰۰.۷۳۳
۲۰۰.۷۵۵
۳۰۰.۷۷۰
۴۰۰.۷۸۵
۵۰۰.۸۰۲
جدول ۱: میزان جذب یک نمونه در غلظت های مختلف

سپس نموداری مانند نمودار ۱ برای نمونه‌ها رسم می‌کنیم. که در این نمودار محور افقی نشان دهنده غلظت و محور عمودی نشان دهنده میزان جذب نور است.

کشیدن نمودار استاندارد
نمودار ۱: نمودار استاندارد

در نهایت میزان جذب نمونه مجهول را اندازه‌گیری می‌کنیم و به کمک نمودار ۱ غلظت را به دست می‌آوریم.

اندازه گیری میزان جذب نمونه مجهول
نمودار۲: میزان جذب محلول نمونه ناشناخته اندازه‌گیری شده و با خط کالیبراسیون مقایسه می‌شود تا غلظت آن تعیین گردد.

در برخی موارد برای صرفه جویی در ماده و زمان، از یک نمونه با غلظت مشخص (CR) برای اندازه‌گیری غلظت مجهول (CX) استفاده می‌شود. در این حالت غلظت نمونه استاندارد به گونه‌ای انتخاب می‌شود که میزان جذب آن (AR) کمی بیشتر از میزان جذب محلول مجهول (AX) باشد.

نمودار کالیبراسیون در تعیین غلظت نمونه مجهول
نمودار ۳: نمودار کالیبراسیون

 سپس برای تعیین غلظت رابطه زیر به کار گرفته می‌شود:

CX = CR Ax / AR

رابطه بالا زمانی درست است که آنالیت موجود در محلول خالص باشد. در غیر این صورت رابطه بالا دچار خطا می‌شود. برای همین به منظور اطمینان یافتن از خلوص نمونه از آنالیزی به نام confirmatory analysis استفاده می‌کنند. این آنالیز به این صورت است که برای یک ترکیب معین ضریب جذب را در دو طول‌موج مختلف محاسبه می‌کنند. اگر آنالیت خالص باشد، ضریب جذب برای دو طول‌موج یکسان خواهد بود.

رسم نمودار استاندارد در اکسل

تا این قسمت در مورد نحوه محاسبه غلظت مجهول بحث کردیم. اکنون می‌خواهیم با ارائه یک مثال نحوه محاسبات غلظت مجهول در اکسل را مورد بررسی قرار دهیم.

جدول ۱ را در نظر بگیرید. در یک ستون مقادیر غلظت و در ستون مقابل میزان جذب مربوط به هر غلظت را می‌نویسیم. ستون اول محور x و ستون دوم محور y است.

رسم نمودار استاندارد در اکسل
شکل ۱: ورود اعداد در اکسل

مرحله بعدی رسم نمودار استاندار است. برای رسم نمودار ابتدا داده‌های دو ستون را با کشیدن موس انتخاب می‌کنیم. بعد به برگه Insert می‌رویم.

انتخاب insert برای رسم نمودار اسپکتروفتومتری
شکل ۲: انتخاب برگه insert

به منوی Charts می‌رویم و گزینه نخست را در منوی بازشدنی Scatter انتخاب می‌کنیم.

انتخاب scatter برای رسم نمودار اسپکتروفتومتری
شکل ۳: انتخاب گزینه scatter

نموداری به شکل زیر ظاهر می‌شود.

رسم نمودار غلظت بر حسب جذب در اکسل
شکل ۴: رسم نمودار جذب بر حسب غلظت

قسمت + که سمت راست نمودار قرار دارد را انتخاب می‌کنیم و گزینه Trendline  را فعال می‌کنیم. به این ترتیب یک خط بر روی نمودار رسم می‌شود که نقاط ابتدا و انتها را به هم متصل می‌کند.

رسم Trendline برای رسم نمودار اسپکتروفتومتری
شکل ۵: رسم Trendline

همچنین با انتخاب More Options می‌توانیم معادله خط را نیز نمایش دهیم.

رسم نمودار جذب بر حسب غلظت در اکسل
شکل ۶: معادله خط میزان جذب بر حسب غلظت

در قسمت + با کلیک بر روی Axis Title عناوین محورها را فعال می‌کنیم. با کلیک برروی هر کدام عنوان محورها را مشخص می‌کنیم.

قرار دادن عنوان محورها برای رسم نمودار اسپکتروفتومتری
شکل ۷: عناوین محورها در نمودار جذب بر حسب غلظت

برای تغییر دادن عنوان نمودار می‌توانیم روی آن کلیک کرده و متن را انتخاب کنیم.

انتخاب نام نمودار برای رسم نمودار اسپکتروفتومتری در اکسل
شکل ۸: انتخاب نام نمودار

مرحله بعدی اندازه‌گیری غلظت مجهول است. غلظت را برای میزان جذب ۰.۷۸ محاسبه می‌کنیم. برای این کار خانه مقابل غلظت مجهول را انتخاب می‌کنیم. در نوار فرمول )trend= را تایپ می‌کنیم. سپس اعداد ستون اول را انتخاب می‌کنیم.

استفاده از تابع trend رای رسم نمودار اسپکتروفتومتری در اکسل
شکل ۸: تابع ترند

سپس ویرگول را تایپ کرده و اعداد ستون دوم را انتخاب می‌کنیم. در نهایت دوباره ویرگول را تایپ کرده و عدد میزان جذب  غلظت مجهول را انتخاب می‌کنیم. پرانتز را می‌بندیم و Enter را می‌زنیم. به این ترتیب غلظت مجهول محاسبه می‌شود.

محاسبه غلظت مجهول برای رسم نمودار اسپکتروفتومتری در اکسل
شکل ۱۰: محاسبه غلظت مجهول

همچنین میزان غلظت مجهول را می‌توانیم از طریق معادله خط نیز محاسبه کنیم. به این صورت که عدد ۰.۷۸ را به جای y قرار می‌دهیم و مقدار x یا غلظت مجهول را به دست می‌آوریم.

ویدئو رسم نمودار اسپکتروفتومتری

در این قسمت تمام مراحلی که در بالا به صورت متن آورده شد را برای شما به صورت ویدئو نمایش داده‌ایم.

جمع‌ بندی

توسط اسپکتروفتومتر می‌توان آنالیزها را به صورت کمی انجام داد. برای این منظور نمودار کالیبراسیون رسم می‌شود و بر اساس این نمودار غلظت محاسبه می‌گردد. در این مقاله ما نحوه رسم این نمودار را شرح دادیم. گفتیم که چند نمونه با غلظت مشخص تهیه می‌کنیم. سپس میزان جذب این نمونه را به وسیله اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری می‌کنیم. در مرحله بعدی نمودار کالیبراسیون را برای این نمونه رسم می‌کنیم. برای به دست آوردن غلظت مجهول ابتدا میزان جذب آن را اندازه‌گیری می‌کنیم. در نهایت از روی نمودار استاندارد و با در دست داشتن میزان جذب، غلظت مجهول را به دست می‌آوریم. برای اینکه با این روند به طور کامل آشنا شوید یک مثالی ارائه کردیم و آن را به وسیله اکسل حل کردیم.

منابع

  1. https://zaya.io/zzlv7
  2. https://zaya.io/sf2y1
  3. https://zaya.io/i9pvy
  4. https://zaya.io/ayg2v
0
افکار شما را دوست دارم، لطفا نظر دهیدx
()
x