Co to jest krzywa kalibracji?
Krzywa kalibracyjna to metoda stosowana w chemii analitycznej do określania stężenia nieznanego roztworu próbki. Jest to wykres generowany metodami eksperymentalnymi, z wykreśleniem stężenia roztworu na osi x i obserwowalną zmienną - na przykład absorbancją roztworu - na osi y. Krzywa jest konstruowana przez pomiar stężenia i absorbancji kilku przygotowanych roztworów, zwanych wzorcami kalibracyjnymi. Po wykreśleniu krzywej stężenie nieznanego roztworu można ustalić, umieszczając go na krzywej na podstawie jego absorbancji lub innej obserwowalnej zmiennej.
Roztwory chemiczne pochłaniają różne ilości światła w zależności od ich stężenia. Fakt ten jest kwantyfikowany w równaniu znanym jako prawo Beera, które pokazuje liniową zależność między absorbancją światła roztworu a jego stężeniem. Naukowcy mogą zmierzyć absorbancję roztworu za pomocą przyrządu laboratoryjnego zwanego spektrofotometrem. Cały proces nazywa się spektrofotometrią.
Spektrofotometria może być użyteczna w określaniu stężenia nieznanego roztworu. Na przykład, jeśli badacz ma próbkę wody rzecznej i chce poznać jej zawartość ołowiu, może ją określić za pomocą spektrofotometru do wykreślenia krzywej kalibracji. Po pierwsze, badacz tworzy kilka standardowych rozwiązań ołowiu, od mniej do bardziej skoncentrowanych. Próbki te umieszcza się w spektrofotometrze, który rejestruje inną absorbancję dla każdej z nich.
Określone eksperymentalnie wartości absorbancji wykreślono na wykresie w stosunku do znanego stężenia każdego wzorca kalibracyjnego. Tworzony jest zestaw punktów, które w przypadku absorbancji powinny być z grubsza liniowe ze względu na prawo Beera. Narysowana jest linia, aby połączyć te punkty danych, tworząc krzywą kalibracji. Niemal w każdym przypadku punkty danych nie będą matematycznie dokładne, dlatego należy narysować linię, aby przechwycić maksymalną liczbę punktów - jest to linia najlepiej dopasowana. Chociaż związek absorbancji ze stężeniem jest liniowy, nie zawsze jest to prawdą w przypadku innych zmiennych wyznaczonych eksperymentalnie i czasami należy zastosować krzywe w celu opisania związku.
Na tym etapie nieznane rozwiązanie można przeanalizować. Próbkę umieszcza się w spektrofotometrze i mierzy jej absorbancję. Ponieważ próbka jest mierzona w stosunku do kilku standardów zawierających ten sam związek, jej absorbancja i stężenie muszą spaść gdzieś wzdłuż krzywej kalibracji dla tego związku. Oznacza to, że po poznaniu absorbancji roztworu jego stężenie można wyliczyć matematycznie lub graficznie.
Na podstawie wartości y nieznanego rozwiązania można narysować linię poziomą - zmierzoną właśnie absorbancję. Punkt, w którym linia przecina krzywą kalibracyjną, wskaże wartość x - stężenie. Linia pionowa, narysowana w dół od tego punktu, daje stężenie nieznanego roztworu. Równanie linii krzywej kalibracyjnej można również wykorzystać do matematycznego określenia stężenia roztworu.