כיצד לדרג נתונים של חוק Interpret Rate מ- SpectroPhotometric Measurements

הבנת כיצד לפרש נתוני חוק מ מדידות ספקטרופוטומטיות חיונית עבור כימאים הלומדים קינטיקה התגובה. Spectrophotometry מספק דרך בזמן אמת, לא הרסנית לפקח על ריכוז של מגיבים או מוצרים על ידי מדידה קולטת באורכי גל ספציפיים. המדידות אלה מניבות את הנתונים הגולמיים הדרושים כדי לקבוע הוראות תגובה וקצבים קבועים, אשר הם היסוד עבור אופטימיזציה של מנגנונים זה מספק מאמר מקיף כדי לסקר נתונים מתקדמים כדי לפתור את חומרת חומרת משמעותית של אבטחה.

יסודות של Kinetic SpectroPhotometric Kinetics

Spectrophotometry מסתמכ על אינטראקציה של אור עם החומר.כאשר קרן של אור מונוכרומטי עובר דרך פתרון, כמה פוטונים נספגים על ידי פי אנאליט.כמות הקליטה הוא הקוונטי על ידי קולטן (A), אשר מוגדר כגלאריתאם של יחס של עוצמת האור של אירוע (I0) ועד עוצמת אור (I):

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇

חוק הבירה-למברט והריכוז של הפסקת האש

חוק הבירה-למברט קובע את היחסים ליניאריים בין סופגנות וריכוז:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בחירת אורך הגל התוספת

בחירת אורך הגל הנכון הוא קריטי.כדי לעקוב אחר תגובה, לבחור אורך גל שבו מגיב קולט חזק אבל המוצרים ו- Solnt הם שקוף.verse, לעקוב אחר מוצר, לבחור אורך גל שבו המוצר סופג בלעדית. a Wave סריקות באורך גל לפני הניסוי יכול לזהות את λFLT:0maxFalrple 1LT של מינים של עניין.

שיקולים של איסוף נתונים

קינטיקה אמינה דורשת תכנון ניסיוני זהיר. לאסוף נתונים קבועים, ידוע מרווחי זמן. השתמש בקובנט מוקצב כדי לשמור על טמפרטורה קבועה, שכן קבועים בקצב הם תלות טמפרטורה. Stir הפתרון כדי להבטיח הומוגניות, במיוחד עבור תגובות מהירות. לרשום קו בסיס עם ה-Vate רק לפני הוספת התגובה מהירה מאוד, לשקול שימוש במנגנון עצירה עבור תגובה איטית יותר, תגובה UVT.

חוקי דרוג ואנליזה גרפית

סדר התגובה מתאר כיצד השיעור תלוי בריכוז של תגובה.לתגובה פשוטה הכוללת תגובה אחת, חוק הריבית השונה הוא:

(ב) ויקרא י"ד: "א' א'" (ב)

כאשר k הוא קבוע קצב ו n הוא ההזמנה. Integrated rate חוקי להפוך את המשוואה השונה הזאת לצורות ליניאריות שניתן לבחון באופן גרפי. על ידי גיבוש הפונקציה המתאימה של [A] לעומת הזמן ובדיקה של לינאריות, אתה יכול לקבוע n ו לחלץ k מן המדרון.

Zero-order Reactions (n= 0)

לתגובה אפסית, השיעור קבוע ועצמאי של ריכוז.חוק הריבית המשולב הוא:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

העלילה של [A] לעומת הזמן מעניקה קו ישר עם מטה -k. Zero-order קינטיקה נצפת כאשר השיעור מוגבל על ידי גורם אחר מאשר ריכוז, כגון עוצמת אור בזרז תגובה פוטוכימי או משיכה פני השטח בקטאליזה הטרוגנית.

תגובה ראשונה (n= 1)

עבור תגובה ראשונה, השיעור הוא פרופורציה לחוק התעריף המשולב הוא:

[ב] עַל עַדְהַבְהַבְתָּבְתָּבְתָּבָה:

מזימה של ln [A] לעומת הזמן מניב קו ישר עם מדרון -k. תגובות רבות, במיוחד אלה מעורבים דעיכה רדיואקטיבית או את הפירוק של מולקולה אחת, לעקוב אחר קינטיקה מסדר ראשון.פרטים ספציפיים עבור תגובות סדר ראשון לעתים קרובות לייצר לינאריות מעולה כי השינוי הגרוטימטר טבעי מייצב את השחלות.

תגובה שנייה (n= 2)

לתגובה שנייה עם תגובה אחת, חוק הריבית המשולב הוא:

(ב) ויקרא י"א: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חלקה של 1/(A) לעומת הזמן מעניקה קו ישר עם מדרון k. לתגובות עם שני מגיבים שונים A ו- B, צורה משולבת מורכבת יותר חל, אך עודף של תגובה אחת יכול לפשט את הניתוח (תנאים של פסיקו-ראשון).

קביעת הוראות תגובה מהשורה

השיטה הסטנדרטית לזהות את ההזמנה היא להכין שלוש פיסות: [A] לעומת t, ln [A] לעומת t, ו 1/ [A] לעומת t.המזימה שהיא ליניארית ביותר (כפי ששופטת coefficient R2) מציין את סדר התגובה הנכון.עם זאת, לינאריות אינה תמיד סופית, במיוחד כאשר התגובה היא רק חלקית או כאשר ההזמנה היא חלקית במקרים כאלה, כמו חצי חיים או שיטות ראשוניות צריך להיות שימוש.

שלב אחר-שלב Data פרשנות Workflow

המרת חוסר אחריות לריכוז

נניח שאתה הקליט סופגניות בזמנים t1, t2, ..., tn. Using the Beer-Lambert law וערך ידוע ε, לחשב ריכוז:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אם ε אינו ידוע, ליצור עקומת קליברציה עם סטנדרטים של ריכוז ידוע.המדרון של עקומת החשקה נותן εl. ודא כי מדידות הקלט נופל בטווח התגובה ליניארי של המכשיר.

פשטות ותחתיות

עם נתוני ריכוז-זמן, סמן את הכמויות הדרושות לכל הזמנה של מועמד:

• Zero-order: Plot ct vs. t
• שם הסרטון: Plot ln(ct) vs. t.
• הזמנה שנייה: מזימה 1/ct לעומת t.

על כל אחד והתאמה לתוקפנות ליניארית.ההתאמה הטובה ביותר (ה-R2) מציעה את ההזמנה הנכונה.עם זאת, להיות זהירה: יש לחלק באופן אקראי את שאריות החיים. a vature שיטתית ב-Suruals מצביעה על כך שהסדר הנחוש אינו נכון או שאיכות הנתונים היא ענייה.

חישוב TERS

לאחר שהצו הוקם, ה- k הקבוע של השיעור נגזר ממורדות העלילה הלינארית:

• Zero-order: מדרדרקון = -k (יחידות: mol L-1 s-1)
• הזמנה ראשונה: מדרקון = -k (יחידות: s-1)
• הזמנה שנייה: מדרדרון = k (עונשים: L mol-1 s-1)

למעט יחידות מתאימות ודיווח על השגיאה הרגילה שלה מההתגובות.לתשובות סדר ראשון, את ה- t1/2 = ln (2)/k, שהוא עצמאי מהריכוז הראשוני, מתן בדיקה מועילה.

לבדוק את ההסכמה

יש לחזור על ניסויים קינטיים לפחות בטיול.בדוק כי הצו הקבוע ו- k עקביים בריכוזים ראשוניים שונים.אם נראה כי ההזמנה משתנה עם ריכוז, התגובה עשויה להיות מורכבת יותר.בנוסף, לבדוק את הנתונים ברמות התקדמות שונות (למשל, שימוש רק ב-50% המרה הראשון) כדי לראות אם ההזמנה נשארת יציבה.

שיקולים מתקדמים

תגובות מרובות-Step ושיעורים ראשונים

לתגובות הכרוכות במודולים, חוקי הריבית המשולבים הפשוטים אינם חלים משום שהאות הספקטרום יכול להתעורר ממינים מרובים. במקרים כאלה, שיטת השיעור הראשונית היא בעלת ערך.מדת המדרונות של עקומת זמן ריכוז בזמן אפס (ד)/דאט ב t=0) חוזרת במספר ריכוזים ראשוניים של A. A. A. a Plot of log(tiniial rate) לעומת .(A0).

שימוש ב-Half Life כדי לאשר הזמנה

מחצית החיים t1/2 תלויה בסדר ובריכוז הראשוני:

• רצף אפס: t1/2= [A]0 / (2k) - פרופורציה ל[A]0
• הזמנה ראשונה: t1/2=ln (2)/k - עצמאי מ[A]0
• הזמנה שנייה: t1/2= 1/(k[A]0) – פרופורציונלית יחסית ל[A]0

על ידי ביצוע ניסויים בריכוזים ראשוניים שונים ומדידה את מחצית החיים, אתה יכול לאשר את ההזמנה מבלי להסתמך רק על ליניאריות.אם מחצית החיים היא קבועה, התגובה היא סדר ראשון.אם היא מכפילה כאשר [A]0 כפול, זה אפס סדר.אם היא halves כאשר [A]0 מכפילה, זה סדר שני.

התמודדות עם Absorbances

בתגובות רבות, הן מגיבות והן מוצרים סופגים באורכי הגל הנבחר.הקליטה נמדדת היא סכום התרומות מכל המינים הספוגים.כדי לחלץ את ריכוז המינים של העניין, עליך לדעת את השפע של כל המינים הספוגים באורכי הגל הזה.אם הם ידועים, אתה יכול לפתור מערכת של משוואות.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מאז [B]t= [A]0 - [A]t (עבור 1:1 סטויצ'ימטריה), אתה יכול לפתור עבור [A]t. Alternatively, לבחור נקודה אוסטיסטית (אורך גל שבו ⁇ = ⁇ B) אם אחד קיים. בנקודה אוסטיסטית, סופגות מוחלטת נשאר קבוע, אך שינויים במשימתיות אינדיבידואליות הם, כך שזה לא אידיאלי עבור מינים בודדים.

דוגמה מעשית: הידרוליזה של Dye

בהתחשב בבסיס-קטאליסזד הידרוליזה של ester צבעוני, לייצר מוצר חסר צבע.התגובה היא מעקב על 450 nm, λFLT:0maxigFLT 1 של הסטר.היפוצים של הסטר.המולה של הסטר הוא ε=1.2× 104 Lol1-1-1, והאורך הוא 1 ס"מ של ה-A.

Time (s)	Absorbance
0	0.600
10	0.480
20	0.384
30	0.307
40	0.246
50	0.197
60	0.157
70	0.126
80	0.101
90	0.081

(FLT:0) 1: שלב הקלט לריכוז.FreaLT:1 c = A / (εl) = A / (1.2 × 104) עבור t=0: c0=0.600 / 12000 = 5.0 × 10-5 M (החלים שניתנו) המשך לכל נקודה.

(ב) ו-1/c.FLT:1 for t=0: ln(5.0e-5) = -9.903; 1/c= 2.0 × 104 ל- mol-1 המשך לכל הנקודות.

(FLT:0) 3Step Plot The Threeמועמדים.FLT:1 The Plot of ln(c) לעומת הזמן (הסדר הראשון) נותן R2 של 0.9998 עם מדרון -0.0346 s-1.The Zero-order Plot (C לעומת t) מראה את הראווה (R2 ⁇ 0.95), ואת הסדר השני (1/c) כמה תוכניות לרסן (R.2 ⁇ ) הוא קודם לכן, 0.

(FLT:0) 4: ⁇ k.FLT:1 ⁇ = = 0.0346 s-1, so k= 0.0346 s-1.The half-Life t1/2= ln 0.0346=20.0 s, אשר עקבי עם דעיכה (bance halved מ-0.6 עד 0.300 בערך 20.0 s).

דוגמה זו מציגה את זרימת העבודה הטיפוסית לתגובה פשוטה בהזמנה ראשונה.אותה גישה חלת על הזמנות אחרות עם שינויים מתאימים.

מלכודות נפוצות ופתרון בעיות

גם עם טכניקה זהירה, שגיאות יכולות להתעורר.כאן נושאים תכופים וכיצד לטפל בהם:

• (FLT:0)Baseline לנדוד: 1FLT (ב) נגרם על ידי שינויים בטמפרטורה, evaporation, או כלי חם חם.תמיד להקליט קו בסיס לפני התגובה ולבדוק את הסחף על ידי ריצה ריקה לאורך אותה טווח זמן.
• (ב) ⁇ :0) ,האור המנטר עצמו יכול לצלם את הדגימה, במיוחד עם מקורות עתירי רגישות גבוהה. השתמש מנורת רגישות נמוכה או להפחית את רוחב הזחלות.
• (FLT:0) אור סטורי: כאשר סופגנות גבוהה (>1.5), אור נודד גורם סטייתות מחוק הבירה-לאמברט, המוביל לרסן לכאורה את המזימה הקינטית.
• (FLT:0) תנאים לא-מימדים: FLT:1 הטמפרטורה התגובה חייבת להיות קבועה. השתמש באמבטיה במים זורמים ולאפשר את ה- cuvette לשוויון לפני הוספת המשיב.
• (FLT:0) הזמנה לא מזוהה: 1FLT אם התגובה אינה פשוטה, השיטה הגרפית עשויה להיות שגויה.תמיד לאשר בניסויים ראשוניים או בדיקות מחצית חיים.חשב באפשרות של תגובות הפיכה, צעדים רצופים, או אוטוקטאליזה.

לצליל עמוק יותר לתוך בעיות בפתרון ניסויים קיננטיים ספקטרופוטומטיים, מתייחס ל-FLT:0 משאבים אלה על ספקטרום קינטינטרופי של ספקטרופוטיום FLT:1.

מסקנה: Mastery of SpectroPhotometric Kinetics

בין נתוני חוק ה-Bretators Imagemetric מדידות ספקטרופוטיום הוא מיומנות המשלבת טכניקה ניסיונית עם הבנה תיאורטית.על ידי יישום חוק בירה-Lambert, בחירת אורך הגל הנכון, ושימוש בחוקי קצב משולב בשילוב עם רגרסיה ליניארית, אתה יכול לקבוע הוראות תגובה וקצב קבועות מידע מתקדם כגון קצבי זמן ראשונית וניתוח מחצית חיים מספקים דרכים נוספות כדי לאמת תוצאות, במיוחד עבור תגובות מורכבות או מורכבות, כגון עומסי ראייה, כמו גרורות יעילות, כגון שיטות פעולה אנליטית.

כדי לחקור עוד, לשקול לקרוא כיצד גישה דומה משמשת קינטיקה אנזים - שדה אשר מסתמכת רבות על נתונים ספקטרופוטמטריים כדי לקבוע פרמטרים של מיכאליס-מנטום.ראה, למשל, FLT:0 Michaelis-Mentencins (Menten KinsFLT:1 עבור יישומים.בנוסף, FLT:2 מאמר זה בכתב העת של חינוך כימי 3LT מספק דוגמה פדגוגית של קליטור על ידי קליטת של נתונים וקביעת לחץ דם קבוע.