Что такое калибровочная кривая?

Калибровочная кривая - это метод, используемый в аналитической химии для определения концентрации неизвестного образца раствора. Это график, полученный экспериментальным путем, с концентрацией раствора, нанесенной на ось x, и наблюдаемой переменной - например, абсорбцией раствора - нанесенной на ось y. Кривая строится путем измерения концентрации и поглощения нескольких приготовленных растворов, называемых калибровочными стандартами. После того как кривая построена, концентрацию неизвестного раствора можно определить, поместив его на кривую на основе его оптической плотности или другой наблюдаемой переменной.

Химические растворы поглощают различное количество света в зависимости от их концентрации. Этот факт количественно определяется в уравнении, известном как закон Бера, который показывает линейную зависимость между светопоглощением раствора и его концентрацией. Исследователи могут измерить поглощение раствора с помощью лабораторного прибора, который называется спектрофотометром. Этот процесс в целом называется спектрофотометрией.

Спектрофотометрия может быть полезна при определении концентрации неизвестного раствора. Например, если у исследователя есть образец речной воды, и он хочет узнать содержание свинца, он может определить его с помощью спектрофотометра для построения калибровочной кривой. Во-первых, исследователь создает несколько стандартных растворов свинца, начиная от менее концентрированных. Эти образцы помещаются в спектрофотометр, который регистрирует различную оптическую плотность для каждого из них.

Экспериментально определенные значения оптической плотности нанесены на график в зависимости от известной концентрации каждого калибровочного стандарта. Создается набор точек, который в случае поглощения должен быть примерно линейным по закону Бера. Линия проведена, чтобы соединить эти точки данных, образуя калибровочную кривую. Почти в каждом случае точки данных не будут математически точными, поэтому следует провести линию, чтобы перехватить максимальное количество точек - это линия наилучшего соответствия. Хотя отношение поглощения к концентрации является линейным, это не всегда верно для других экспериментально определенных переменных, и иногда для описания этой зависимости необходимо использовать кривые.

На этом этапе неизвестное решение может быть проанализировано. Образец вставляется в спектрофотометр, и измеряется его оптическая плотность. Поскольку этот образец измеряется по нескольким стандартам, содержащим одно и то же соединение, его поглощающая способность и концентрация должны падать где-то вдоль калибровочной кривой для этого соединения. Это означает, что как только поглощение раствора известно, его концентрацию можно определить математически или графически.

Горизонтальная линия может быть проведена из неизвестного y-значения решения - его оптической плотности, которая только что была измерена Точка, в которой линия пересекает калибровочную кривую, укажет значение x - концентрацию. Вертикальная линия, проведенная вниз от этой точки, показывает концентрацию неизвестного раствора. Уравнение для линии калибровочной кривой также можно использовать для математического определения концентрации раствора.