ASPIRIININ MÄÄRÄN MITTAUS VALOKUVAAMALLA

Transkriptio

1 ASPIRIININ MÄÄRÄN MITTAUS VALOKUVAAMALLA Jaakko Lohenoja 2009

2 Johdanto Asetyylisalisyylihapon määrä voidaan mitata spektrofotometrisesti hydrolysoimalla asetyylisalisyylihappo salisyylihapoksi ja muodostamalla siitä Fe 3+ -ionin kanssa punainen ferrisalisylaatti-ioni. Tässä tekstissä esitellään tulokset kokeesta, jossa asetyylisalisyylihapon määrän mittaus suoritettiin piirtoheittimen, valokuvauksen ja kuvankäsittelyohjelman avulla. Tuloksia verrattiin spektrofotometriseen mittaukseen. Tämä tekstin sisältö on osa Jaakko Lohenojan Pro gradu tutkielman tutkimusosiota. Kyseinen opinnäytetyö valmistuu lukuvuoden aikana. Menetelmän suoritus Tutkittava aspiriinitabletti (500 mg) hydrolysoidaan koeputkessa 10 ml 5 M NaOH-liuoksen kanssa kiehuvalla vesihauteella 20 minuuttia. Koeputken sisältö laimennetaan 500 millilitraksi. Tästä liuoksesta pipetoidaan 10, 15, 20, 25 ja 30 millilitraa 200 millilitran mittapulloihin, joissa on 25 millilitraa hapanta Fe 3+ -liuosta (rautaa 10 g/l ja HCl 0,25 M). Mittapullot laimennetaan merkkiin asti vedellä. Näiden liuosten pitoisuudet ovat 250, 375, 500, 625 ja 750 mg, kun pitoisuus ilmoitetaan vastaamaan tabletissa olevan asetyylisalisyylihapon määrää. Keskimmäistä liuosta käsitellään tässä kokeessa samalla sekä näytteenä että vertailuliuoksena. Liuosten absorbanssit mitattiin aallonpituudella 526 nm (absorptiomaksimi). Kutakin liuosta pipetoitiin 5 ml 6-kennolevylle, joka asetettiin piirtoheittimelle, jossa oli vihreä kalvo ja näkymä heijastettiin valkokankaalle. Näkymästä otettiin kolme valokuvaa 2 megapikselin kännykkäkameralla. Valokuvat avattiin Paint-kuvankäsittelyohjelmassa, jossa määritettiin liuosten keskellä esiintyvien pikselien värinsävyn RGB-arvojen vihreän värin määrät viidesti kustakin liuoksesta. Menetelmän suoritus on esitetty kuvissa 1 7.

3 Kuva 1. Asetyylisalisyylihapon hydrolyysi. Kuva 2. Näyte laimennetaan 500 ml:ksi. Kuva 3. Näyteliuoksen valmistus. Kuva 4. Vertailuliuossarja ja näyteliuos.

4 Kuva 5. Valkokankaalle heijastettu näkymä. Kuva 6. Vihreän värin määrän selvittäminen. Kuva 7. Tulosten käsittely.

5 Tulokset Tässä esitetään lyhyesti mittaustulokset. Absorbanssien mittaus spektrofotometrillä Aallonpituudella 526 nm mitattujen absorbanssien avot on esitetty taulukossa 1. Taulukko 1. Absorbanssien arvot. Liuos 250 mg 375 mg 500 mg 625 mg 750 mg Absorbanssi 0,424 0,620 0,838 0,961 1,175 Valokuvien analysointi Otetut valokuvat on esitetty kuvina Valokuvat on numeroitu valokuviksi 1 3. Kuva 8. Valokuva 1. Liuokset ylärivillä vasemmalta oikealle ovat 250, 375 ja 500 mg, alarivillä vasemmalta oikealle 625, 750 ja 500 mg. Viimeisintä liuosta (alhaalla oikealla) käsitellään näyteliuoksena.

6 Kuva 9. Valokuva 2. Liuokset ylärivillä vasemmalta oikealle ovat 250, 375 ja 500 mg, alarivillä vasemmalta oikealle 625, 750 ja 500 mg. Viimeisintä liuosta (alhaalla oikealla) käsitellään näyteliuoksena. Kuva 10. Valokuva 3. Liuokset ylärivillä vasemmalta oikealle ovat 250, 375 ja 500 mg, alarivillä vasemmalta oikealle 625, 750 ja 500 mg. Viimeisintä liuosta (alhaalla oikealla) käsitellään näyteliuoksena. Valokuvasta 1 määritetyt vihreän värin määrät on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Valokuvasta 1 määritetyt vihreän värin määrät. Liuos Vihreän värin määrä 1. määritys 2. määritys 3. määritys 4. määritys 5. määritys Keskiarvo Keskihajonta 250 mg ,6 1,3 375 mg ,4 0,9 500 mg ,6 0,5 625 mg ,0 0,0 750 mg ,2 0,4 Näyteliuos ,4 0,5

7 Valokuvasta 2 määritetyt vihreän värin määrät on esitetty taulukossa 3. Taulukko 3. Valokuvasta 2 määritetyt vihreän värin määrät. Liuos Vihreän värin määrä 1. määritys 2. määritys 3. määritys 4. määritys 5. määritys Keskiarvo Keskihajonta 250 mg ,4 0,5 375 mg ,0 0,0 500 mg ,4 0,5 625 mg ,8 0,8 750 mg ,6 0,5 Näyteliuos ,2 1,5 Valokuvasta 3 määritetyt vihreän värin määrät on esitetty taulukossa 4. Taulukko 4. Valokuvasta 3 määritetyt vihreän värin määrät. Liuos Vihreän värin määrä 1. määritys 2. määritys 3. määritys 4. määritys 5. määritys Keskiarvo Keskihajonta 250 mg ,8 0,8 375 mg ,2 1,1 500 mg ,0 0,0 625 mg ,6 0,5 750 mg ,0 0,0 Näyteliuos ,6 0,5

8 Absorbanssi (526 nm) Tulosten tulkinta Spektrofotometrisen mittauksen tulos Taulukon 1 tulosten perusteella voidaan piirtää vertailusuora, joka on esitetty kuvassa 11. Kuvaan 11 on piirretty katkoviivalla näyteliuoksen absorbanssin tulkinta, kun näyteliuoksena käsitellään pitoisuuden 500 mg liuosta. MITTAUS SPEKTROFOTOMETRILLÄ 1,5 1 0, Aspiriinin määrä (mg) Kuva 11. Spektrofotometrisen mittauksen absorbanssien kuvaaja. Vertailusuoran korrelaatiokertoimen arvo on 0,997. Mittauksessa tulokseksi saataisiin, että tabletti sisältää asetyylisalisyylihappoa 523 mg. Absorbanssin ja vihreän värin määrän välinen riippuvuus Taulukon 1 ja 2 tietojen perusteella voidaan piirtää kuva 12, joka kuvaa absorbanssin ja valokuvasta 1 määritetyn vihreän värin määrää.

9 Vihreän värin määrä Vihreän värin määrä VIHREÄN VÄRIN MÄÄRÄN RIIPPUVUUS ABSORBANSSISTA KUVASSA ,5 1 1,5 Absorbanssi (526 nm) Kuva 12. Absorbanssin ja valokuvasta 1 määritetyn vihreän värin määrän välinen riippuvuus. Kuvasta 12 nähdään, että absorbanssin ja valokuvasta 1 määritetyn vihreän värin määrän riippuvuus on likimain lineaarinen. Korrelaatiokerroin on 0,981. Liuosten absorbanssi on verrannollinen valokuvasta määritetyn vihreän värin määrän vastalukuun. Koska kuvasta 11 nähdään, että liuosten absorbanssi on verrannollinen pitoisuuteen, on pitoisuus verrannollinen tällöin vihreän värin määrän vastalukuun. Taulukon 1 ja 3 tietojen perusteella voidaan piirtää kuva 13, joka kuvaa absorbanssin ja valokuvasta 2 määritetyn vihreän värin määrää. VIHREÄN VÄRIN MÄÄRÄN RIIPPUVUUS ABSORBANSSISTA KUVASSA ,5 1 1,5 Absorbanssi (526 nm) Kuva 13. Absorbanssin ja valokuvasta 2 määritetyn vihreän värin määrän välinen riippuvuus. Havaitaan, että absorbanssin ja valokuvasta 2 määritetyn vihreän värin määrän riippuvuus on likimain lineaarinen. Korrelaatiokerroin on 0,978.

10 Vihreän värin määrä Taulukon 1 ja 4 tietojen perusteella voidaan piirtää kuva 14, joka kuvaa absorbanssin ja valokuvasta 3 määritetyn vihreän värin määrää. VIHREÄN VÄRIN MÄÄRÄN RIIPPUVUUS ABSORBANSSISTA KUVASSA ,5 1 1,5 Absorbanssi (526 nm) Kuva 14. Absorbanssin ja valokuvasta 3 määritetyn vihreän värin määrän välinen riippuvuus. Havaitaan, että absorbanssin ja valokuvasta 3 määritetyn vihreän värin määrän riippuvuus on likimain lineaarinen. Korrelaatiokerroin on 0,983. Asetyylisalisyylihapon määrän mittaus valokuvista Taulukon 2 tulosten perusteella voidaan piirtää vertailusuora, joka on esitetty kuvassa 15. Siinä asetyylisalisyylihapon määrä mitataan valokuvasta 1 määritettyjen vihreän värin määrien perusteella. Kuvaan 15 on piirretty katkoviivalla näyteliuoksen absorbanssin tulkinta.

11 Vihreän värin määrä Vihreän värin määrä ASPIRIININ MÄÄRÄN MITTAUS KUVASTA Aspiriinin määrä (mg) Kuva 15. Asetyylisalisyylihapon määrän mittaus valokuvasta 1. Vertailusuoran korrelaatiokertoimen arvo on 0,976. Mittauksessa tulokseksi saataisiin, että tabletti sisältää asetyylisalisyylihappoa 519 mg. Taulukon 3 tulosten perusteella voidaan piirtää vertailusuora, joka on esitetty kuvassa 16. Siinä asetyylisalisyylihapon määrä mitataan valokuvasta 3 määritettyjen vihreän värin määrien perusteella. Kuvaan 16 on piirretty katkoviivalla näyteliuoksen absorbanssin tulkinta. ASPIRIININ MÄÄRÄN MITTAUS KUVASTA Aspiriinin määrä (mg) Kuva 16. Asetyylisalisyylihapon määrän mittaus valokuvasta 2. Vertailusuoran korrelaatiokertoimen arvo on 0,973. Mittauksessa tulokseksi saataisiin, että tabletti sisältää asetyylisalisyylihappoa 495 mg.

12 Vihreän värin määrä Taulukon 4 tulosten perusteella voidaan piirtää vertailusuora, joka on esitetty kuvassa 17. Siinä asetyylisalisyylihapon määrä mitataan valokuvasta 4 määritettyjen vihreän värin määrien perusteella. Kuvaan 17 on piirretty katkoviivalla näyteliuoksen absorbanssin tulkinta. ASPIRIININ MÄÄRÄN MITTAUS KUVASTA Aspiriinin määrä (mg) Kuva 17. Asetyylisalisyylihapon määrän mittaus valokuvasta 3. Vertailusuoran korrelaatiokertoimen arvo on 0,973. Mittauksessa tulokseksi saataisiin, että tabletti sisältää asetyylisalisyylihappoa 487 mg. Valokuvista mitattujen asetyylisalisyylihapon määrien keskiarvo on 500,41 mg ja tulosten välinen keskihajonta 16,76. Valokuvista mitattuja tuloksia oli kolme. Vaihteluväli 95 % luottamuksella on tällöin mg, minkä voi esittää muodossa ( ) mg. Taulukoiden 2, 3 ja 4 tiedoista havaitaan, että kaikissa valokuvissa vertailuliuoksessa 500 mg vihreän värin määrä on pienempi kuin näyteliuoksessa. Vertailuliuos 500 mg sijaitsee suoraan näyteliuoksen yläpuolella. Ilmeisesti valo jakautuu epätasaisesti valokuvattavassa kohteessa, mikä aiheuttaa menetelmään systemaattista virhettä. Jos vertailuliuosta 500 mg käsiteltäisiin näyteliuoksena ja näyteliuosta 500 mg pitoisuuden vertailuliuoksena, saataisiin asetyylisalisyylihapon määräksi suurempi tulos kuin edellä laskettu, joka onkin pienempi kuin spektrofotometrillä saatu tulos.

13 Johtopäätökset Näyttäisi siltä, että valokuvista määritetty vihreän värin määrä on verrannollinen absorbanssiin ja tätä kautta ferrisalisylaattiliuoksien pitoisuuteen. Näin ollen asetyylisalisyylihapon määrä voidaan mitata kohdassa Menetelmän suoritus kuvatulla valokuvaukseen perustuvalla menetelmällä. Menetelmällä saatiin asetyylisalisyylihapon määräksi ( ) mg, kun spektrofotometrisellä menetelmällä tulokseksi saatiin 523 mg. Valon epätasaisesta jakautumisesta valkokankaalla todettiin aiheutuvan menetelmään systemaattista virhettä.