化學教室活動：自製簡易光電比色計（Homemade Simple Spectrophotometer）〔IV〕

化學教室活動：自製簡易光電比色計（Homemade Simple Spectrophotometer）〔IV〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「教師手冊之一」

教師手冊之二（Teacher’s Guide II）

實驗紀錄樣本

A. 實驗數據紀錄於表二，並進行數據處理。

本次實驗設定I_C = 5 mA。

表二  配製一個空白液和五種標準液以及未知濃度的測定

B. 利用MS-Excel，轉換表一的色素濃度S_1/1000與電壓差△V × 100成為圖形，得到檢量線和檢量線方程式為：y = 1.0701x – 2.5571，R² = 0.9977，如圖四所示。

圖四 檢量線及其方程式

C. 利用圖形的檢量線，以目測方式，推知測量值。

老師分派的Unkown色素濃度（學生的測量值）：49 % × S_1/1000；

老師分派的Unkown色素濃度（老師提供的實際值）：50 % × S_1/1000；

兩者差異（測量值 – 實際值）：1 × S_1/1000；

兩者差異百分比[]：2 %。

D. 利用圖形的檢量線方程式，計算求得測量值。

老師分派的Unkown色素濃度（學生的測量值）：50 % × S_1/1000；

老師分派的Unkown色素濃度（老師提供的實際值）：50 % × S_1/1000；

兩者差異（測量值 – 實際值）：0 × S_1/1000；

兩者差異百分比[]：0 %。

參考答案

1. 無法測定待測液的真正濃度。因為待測液是利用稀釋的色素S_1/1000溶液配製而得，而此溶液實際濃度未知，故無法推算出測定待測液的真正濃度。

2. (1)進入MS-Excel環境，利用先前所做出檢量線方程式，按照下表於相關儲存格輸入指令，計算出待測溶液的濃度之量測值，如圖五所示。

圖五 儲存格輸入指令得待測溶液濃度

(2)手動輸入下列儲存格：
E6儲存格輸入 =INTERCEPT(B5:B10,A5:A10)
E8儲存格輸入 =SLOPE(B5:B10,A5:A10)
F10儲存格輸入 =(B11-E6)/E8

3. (1)透過檢量線，以目測方式，由Y值（吸光度）推知X值（待測溶液之濃度）方法，敘述如下：
先在下圖的縱軸確定Y值的吸光度，畫一條通過Y值之一條直線，且與橫軸平行，此時交叉點設為I。再畫一條通過I之一條直線，且與縱軸平行，此時與橫軸交叉得X值。以本樣本為例，以目測方式推知X值（待測溶液之濃度）為49%的S_1/1000，如圖六所示。

圖六 以目測方式推知待測溶液濃度

(2)透過檢量線的線性方程式，計算此待測溶液之濃度，可參考上述實驗紀錄樣本B中的圖四，得知其檢量線方程式為：y = 1.0701x – 2.5571。本次待測液的吸光度y = 51代入上式，求出待測液的濃度x之測量值 = 50，亦即待測溶液之濃度為50%的S_1/1000。

(3)以本樣本為例，以透過檢量線的線性方程式，所計算待測溶液之濃度較目測方式為精確。

4. 本實驗主要誤差的可能來源：
(1)由LEGO積木所組成比色槽或多或少有細縫，以致外在光線會射入比色槽，進而干擾影響LED強度的電壓讀取。
(2)由於藥品配製所需器材係購自大賣場，其刻度的準確性有待商榷。

參考資料和延伸閱讀