Используйте свой смартфон как «абсорбционный спектрофотометр» | Химическое образование Xchange

Используйте свой смартфон как «абсорбционный спектрофотометр» | Химическое образование Xchange
Смартфон можно использовать удивительно простым и недорогим способом, чтобы научить ваших учеников абсорбционной спектроскопии и закону Пива.


Короче говоря, свет, отраженный от цветной цветной бумаги, проходит через образец и обнаруживается приложением RGB на смартфоне. Материалы и установка настолько просты, что ученики могут легко сконструировать несколько «спектрофотометров», которые можно использовать в различных экспериментах в вашем классе. При использовании системы студенты изучают некоторые основные идеи о процессах, задействованных в работающем абсорбционном спектрометре. Можно добиться отличных результатов; мои студенты обычно получают наборы данных по поглощению и концентрации с линейной аппроксимацией R2 = 0,98 или лучше. В видео ниже описывается, как настроить телефон i для использования в качестве «спектрофотометра». Ниже видео вы можете найти дополнительные полезные советы (не рассматриваемые в видео) о том, как настроить свой собственный «спектрофотометр для смартфонов». Например, в дальнейших советах описывается, как использовать в эксперименте Android вместо телефона i. Сообщите мне, если вы будете использовать этот эксперимент в своих классах. Я хотел бы услышать о любых экспериментах, которые вы проводите в классе, используя эту установку. Дополнительные советы: 1. Это сообщение в блоге и видео выше описывают некоторые аспекты следующей публикации в Journal of Chemical Education: Обучение закону пива и спектрофотометрии поглощения с помощью смартфона: существенно упрощенный протокол. Некоторые другие детали, а также лист учащегося можно найти, перейдя по ссылке на публикацию. 2. Подойдет любое приложение, которое может определять средние значения R, G и B в реальном времени. Как сказано в видео, приложение «Колорометр» хорошо работает на телефоне i. Дополнительную информацию об этом приложении можно найти по следующей ссылке: https://itunes.apple.com/us/app/colorometer/id509865412?mt=8. Два приложения, которые хорошо работают на Android: a. «Колориметр» (продается по номинальной стоимости). См. Https://play.google.com/store/apps/details?id=com.colorimeter b. «Бесплатно колориметр». См .: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.vistechprojects.colormeterfree&hl=en 3. Поскольку датчик света представляет собой анализатор RGB, с педагогической точки зрения наиболее просто ограничить цвет конструкции фона. бумага должна быть красной, зеленой или синей. Цветовой круг (см. Ниже) можно использовать для определения цвета фона используемой цветной бумаги. Для этого выберите цвет на цветовом круге, противоположный цвету анализируемого раствора. Этот «противоположный цвет» называется «дополнительным цветом». Поскольку красный цвет является дополнением к зеленому, если нужно проанализировать раствор зеленого цвета, то в качестве фона следует использовать красную плотную бумагу. Может оказаться, что подходящий дополнительный цвет не будет красным, зеленым или синим. В этом случае просто выберите цвет, который максимально соответствует дополнительному цвету. Например, несмотря на то, что оранжевый является дополнением к синему, мы успешно использовали красный фон для анализа синих образцов, потому что красный близко соответствует оранжевому. цветовой круг 4. Вместо цветной плотной бумаги в качестве источника света можно использовать свет экрана компьютера. Для этого перейдите по следующей ссылке на компьютере: http://academo.org/demos/wavelength-to-colour-relationship/. а. Для синего света установите длину волны 440 нм. б. Для зеленого света установите длину волны 510 нм. c. Для красного света установите длину волны 680 нм. 5. В качестве исходных растворов, из которых можно приготовить стандартные растворы, полезно использовать напитки, которые можно купить в продуктовом магазине. Как видно на видео, мы использовали Fruit Punch power ade Zero в качестве исходного раствора 95 ± 5 x 10-6 M Red Dye # 40. Мы также использовали Blueberry Pommegranate Gatorade в качестве основного раствора 12 ± 1 x 10-6 M Blue Dye # 1. Используя эти растворы в качестве «запаса», мы часто обнаруживаем, что концентрация синего красителя № 1 в Mountain Berry Blast power ade составляет 4,3 ± 0,5 x 10-6 M, а красного красителя № 40 в Strawberry power ade Zero. быть 4,5 ± 0,5 x 10-6 M. Примечание редактора (22.10.20): Концепции: Коллекция решений: Сообщество решений: средняя школа, двухгодичный колледж Присоединяйтесь к разговору. Все комментарии должны соответствовать измененной Политике комментариев X, подлежат проверке и могут быть отредактированы. Пожалуйста, подождите один рабочий день для публикации вашего комментария, если он будет принят. Комментарии 24 Привет, Том, Спасибо, что поделились этим. Я уже довольно давно хотел попробовать эту идею и наконец попробую в мае, когда у меня будет несколько дополнительных часов времени, когда мои старшие классы IB ​​закончат. Я дам вам обновленную информацию в то время. Я с нетерпением жду услышать о том, как все пойдет. Не забудьте выслать любые предложения по улучшению. Также дайте мне знать что-нибудь новое, что вы узнаете! Том Привет, Том, я только что установил приложение на свой телефон, и я хочу, чтобы мои старшеклассники, не сдающие экзамен AP, выяснили это, когда мы закончим нашу последнюю часть. Я дам вам знать, как это происходит. Джон: Рад вас слышать! Я надеюсь, что все хорошо. Дайте мне знать, как это работает для ваших учеников. Дайте мне знать, если вы, ребята, столкнетесь с трудностями или у вас возникнут вопросы. Том Том, все хорошо. Передай своей семье, что я поздоровался. Вопрос: Использовали ли вы чистые порошковые красители для определения концентраций исходных растворов фруктового пунша и черники, используемых в качестве стандартов? Или другой метод? Я не использовал чистые порошковые красители. Я использовал известную молярную поглощающую способность красного красителя № 40 и синего красителя № 1, приведенную в ссылке, указанной здесь. Затем я использовал наш абсорбционный спектрометр Hitachi U-2900 для измерения оптической плотности Fruit Punch power ade Zero и Blueberry Pommegranate Gatorade. Концентрации красного красителя № 40 в power ade и синего красителя № 1, обнаруженные в Gatorade, затем были найдены с использованием A = ebc (A - оптическая плотность, e - молярная поглощающая способность, b - длина пути кюветы, c - концентрация). Результаты для концентраций, которые я обнаружил с помощью этого метода, были аналогичны - с точностью до ошибки, которую я цитировал в блоге - с тем, что было найдено по ссылке, найденной здесь. Если вы поэкспериментируете и обнаружите, что указанные мной концентрации не соответствуют действительности, дайте мне знать, чтобы я мог указать более точные значения. Это отличный эксперимент. Студентам это понравится. Спасибо Паскуаль Лахуэрта Валенсия-Испания Большое спасибо за комментарий, Паскуаль! Сообщите мне, что думают ваши ученики. Ура, Том Том - я планирую использовать эту осень для моих онлайн-студентов-химиков в какой-то форме или форме. Я не могу дождаться, чтобы попробовать это сам очень скоро. Вы вообще пытались управлять окружающим освещением в комнате? То есть затемненная комната с единственной лампой на цветной бумаге? Спасибо, что поделились всей своей работой и есть ли планы показать это на BCCE этим летом? Привет, Джон: Большое спасибо за комментарий! Когда я впервые проводил этот эксперимент, я попытался заблокировать окружающий свет от образца так же, как это делается с настоящим спектрофотометром. При этом я использовал свет экрана компьютера в качестве источника света. Чтобы использовать экран компьютера в качестве источника света, вы можете использовать следующую ссылку. Я обнаружил, что лучше всего работает, если я просто позволяю окружающему свету падать на образец и коробку для образцов, как показано на видео. Затем я попробовал использовать цветную плотную бумагу и обнаружил, что она работает, не загораживая окружающий свет. Так что нет, я не пробовал описанную вами установку. Мне бы очень хотелось, чтобы вы попробовали это и доложили! Сообщите мне, если этот эксперимент будет работать так, как вы описываете. По моему опыту, вам не нужно ни слишком много света, ни слишком мало окружающего света. Может быть, ты сможешь улучшить этот эксперимент. Было бы здорово, если бы мы смогли найти способ измерить своего рода спектр - образца, используя этот простой метод? Я думаю, что Дина Каллен представит это на BCCE этим летом, по крайней мере, это план на данный момент. У меня есть кое-что еще в работе ... Том, я жалею, что больше не преподаю. Я вышел на пенсию в прошлом году. Однако слежу за интересными проектами, такими как ваш. Я передал информацию некоторым учителям, чтобы они могли извлечь из нее пользу. С уважением, Паскуаль. Спасибо за предоставленную информацию! Привет, Том, твоя идея - очень умный и живой способ представить такие понятия, как коэффициент пропускания и поглощение, а также отношения с концентрацией. Вскоре я нашел приложение для Android: Color meter Бесплатная палитра цветов, похожая на I-phone. Вы пробовали проверить стабильность G%, изменив рассеянное освещение? Альфредо Спасибо за комментарии, Альфредо. Это отличный способ представить коэффициент пропускания, оптическую плотность, закон Пива и т. Д. Спасибо за информацию о приложении для Android! Мы не проверяли, как освещение влияет на результаты. В принципе, мы считаем, что вам не нужно ни слишком много, ни слишком мало окружающего света в комнате. Том, как всегда, еще одна отличная идея. Спасибо за то, что поделился этим! Итак, вот моя проблема. Со времени вашего поста (2016 г.) Apple выпустила iOS 11. На днях я искал приложение, которое вы продемонстрировали, и оказалось, что iOS 11 не поддерживает это приложение (конечно!). Есть ли какие-нибудь другие приложения, о которых вы знаете, или какое-либо другое дешевое / доступное оборудование, которое может аналогичным образом измерять R, G, B свет? Спасибо, что указал на это, Бен. Я тоже столкнулся с этой проблемой. В настоящее время лучшее решение (бесплатно), которое я нашел для телефона i, - это Color Analyzer от Сатоши Накамуры, который дает живые значения RGB для одного выбранного пикселя в поле зрения камеры. Сообщите мне, как это работает для вас, или если вы найдете приложения, которые, по вашему мнению, работают лучше. Придется это проверить, спасибо! Привет, Том, это фантастическая идея! Но я не получил данных, что соответствует закону Пива. Тем не менее, я получаю очень хорошую линейность (r2 = 0,988), но линия не проходит через (0,0). Я думаю, это потому, что в моем приложении (измерителе цвета) нет кнопки «заблокировать». Могу ли я как-нибудь исправить свои измерения? Или можете порекомендовать другое приложение (у меня Color Analyzer тоже не работает). Я использую экран ноутбука в качестве источника света. Работает фантастически. С наилучшими пожеланиями, Ким Хай Ким: Я не сталкивался с этой ситуацией раньше ... Мне очень любопытно, что могло вызвать этот эффект. К сожалению, не видя, как именно вы проводите эксперименты, мне будет сложно ответить на ваш вопрос. Что касается другого приложения, которое можно попробовать, подумайте об использовании «Цветного имени» для телефона i. В этом приложении нет кнопки блокировки, но я все равно добиваюсь хороших результатов. Вы можете увидеть, как я использую это приложение на видео, которое можно найти здесь. Дай мне знать, как все работает. Привет, Том, спасибо за быстрый ответ! Это приложение (название цвета) мне тоже порекомендовал коллега, но проблема в том, что бесплатной версии больше нет. Вы должны зарегистрироваться с вашим банковским счетом. У вас может быть три дня бесплатно, но я не хочу просить студентов регистрироваться - некоторые забудут расторгнуть свой контракт. Я использую - вдохновленный вашим другим видео - картонную коробку с прорезью в качестве спектрофотометра. Экран компьютера сзади и смартфон перед щелью. И пустой стеклянный флакон в виде кюветы. Я мог бы отправить вам свои результаты и фотографию установки, но я не знаю, как это сделать с этой страницы. С уважением, Ким. Уважаемый Том, Спасибо, что поделились своим экспериментом. Я использовал вашу установку для другого эксперимента, где была построена кривая pH с использованием бикарбоната в качестве основы, уксуса в качестве кислоты и индикатора красной капусты. В этом эксперименте мы измеряли значения RGB на белом фоне. С уважением, Мариана. Я хотел бы увидеть, что вы с этим сделали. У вас есть рецензия? Насколько хорошо это сработало? Привет том! Я попробовал это и поделился этим на нашем виртуальном мероприятии дня PD для нашего округа. Мне удалось добиться хороших результатов, не собирая картонную коробку - я установил яркость своего компьютера на 100%. и собирали данные, когда на улице было еще светло. Другой учитель аналогичным образом быстро собрал данные на своей кухне во время занятия и тоже получил хорошие результаты. Вот презентация, которая включает краткое руководство по приложению, а также образцы данных и фотографии: https://digitalcommons.imsa.edu/proflearningday/2021/session2/6/ Спасибо за это! Учителя были признательны за альтернативу использованию спектрофотометра, а также у них были идеи о том, как они могут адаптироваться к физике или естественным наукам в средней школе :) Карен Привет Карен: Спасибо, что обратились к нам. Вы сделали фантастическую презентацию Power Point. Я поделюсь вашими слайдами со своими учениками в следующий раз, когда мы выполним это задание в лаборатории. Большое спасибо за то, что поделились этим с нами! Том
RELATED ARTICLES