Kolorimetrie im virtuellen Labor: Glucose-Kalibrierkurve
Aktualisiert am 2026-10-08
Die Kolorimetrie im virtuellen Labor folgt dem Pflichtpraktikum zu Glucose in AQA A-level Biology: eine Verdünnungsreihe, eine kolorimetrische Kalibrierkurve und eine unbekannte „Urinprobe“. Die Lernenden erhitzen sechs Glucose-Standards mit Benedict-Reagenz, entfernen den roten Niederschlag, wählen einen Filter, nullen mit einer Blindprobe und messen jedes Röhrchen dreimal. Die mittleren Extinktionen ergeben eine Kalibrierkurve, und aus der Kurve folgt die Konzentration der Probe. Jeder Wert unten wurde in der Simulation abgelesen.
Lehrplanbezug
- AQA A-level Biology (7402), Pflichtpraktikum 11 (required practical 11): eine Glucose-Verdünnungsreihe und eine kolorimetrische Kalibrierkurve, um die Glucosekonzentration einer unbekannten „Urinprobe“ zu bestimmen (Spezifikation 3.6.4.2, Regulation der Blutglucosekonzentration).
- AP Chemistry, Topic 3.13 Beer–Lambert law (SAP-8.C): dieselbe Methode wie im Guided-Inquiry-Labor zum Massenanteil von Kupfer in Messing, das eine eigene Voreinstellung hat (siehe Erweiterung).
Simulic ist weder mit AQA noch mit dem College Board verbunden und wird von ihnen nicht unterstützt.
Vor dem Experiment (5 min)
Lassen Sie die Lernenden sich auf eine Vorhersage festlegen, auf Papier oder als Frage 1 des Klassenlinks:
„Standards mit mehr Glucose werden mit Benedict-Reagenz erhitzt, der rote Niederschlag wird entfernt, und die verbleibende Lösung wird durch einen roten Filter gemessen. Was passiert mit der Extinktion, wenn die Glucosekonzentration steigt?“
Viele Lernende erwarten „mehr Glucose, mehr Farbe, höhere Extinktion“.
Durchführung in der Simulation
- Klicken Sie auf den Reiter Kalibrierung. Lassen Sie Bestimmung: Glucose – Benedict-Reagenz (Urinprobe) und Standards: Proportional (auf 10 mL) eingestellt und Rauschen sowie Niederschlag entfernen (zentrifugieren) angehakt.
- Lesen Sie die Verdünnungstabelle: S1 bis S6 enthalten 0 bis 10 mL Stammlösung mit 10 mmol/L, aufgefüllt auf 10 mL, also 0 bis 10 mmol/L.
- Stellen Sie Filter auf Rot 660 nm und drücken Sie Nullen (Blindwert).
- Wählen Sie Standard S1 unter Im Kolorimeter (oder tippen Sie auf das Röhrchen) und drücken Sie dreimal Messen. Machen Sie dasselbe für S2 bis S6.
- Wählen Sie Probe und drücken Sie dreimal Messen. Lassen Sie Anpassung: Kurve durch die Punkte eingestellt und lesen Sie die Konzentration am Ende der Anzeige ab.
- Filtertest: Stellen Sie Filter auf Grün 525 nm, drücken Sie erneut Nullen (Blindwert) und messen Sie jedes Röhrchen dreimal.
- Drücken Sie erst jetzt Wahren Wert zeigen und notieren Sie Ihre prozentuale Abweichung.
| Röhrchen | c (mmol/L) | Mittelwert A, Rot 660 nm | Mittelwert A, Grün 525 nm |
|---|---|---|---|
| S1 | 0 | ||
| S2 | 2,00 | ||
| S3 | 4,00 | ||
| S4 | 6,00 | ||
| S5 | 8,00 | ||
| S6 | 10,0 | ||
| Probe | ? |
Erwartete Ergebnisse
Das Rauschen hängt von der Probennummer ab: Alle mit Probennummer 1 erhalten diese Messwerte.
| c (mmol/L) | 0 | 2,00 | 4,00 | 6,00 | 8,00 | 10,0 | Probe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mittelwert A, Rot 660 nm | 0,898 | 0,780 | 0,676 | 0,583 | 0,498 | 0,432 | 0,521 |
| Mittelwert A, Grün 525 nm | 0,216 | 0,186 | 0,161 | 0,143 | 0,127 | 0,109 | 0,127 |
- Die Kurve fällt. Mehr Glucose lässt weniger blaues Kupfer(II) übrig, das rotes Licht absorbiert. Sie ist leicht gekrümmt; eine Gerade ergab R² = 0,9911.
- Probe: A = 0,521 liegt zwischen S4 und S5 und ergibt 7,45 mmol/L. Der wahre Wert ist 7,82 mmol/L (Abweichung −4,7 %).
- Filter: Über die Standards fiel A mit Rot um 0,466, mit Grün nur um 0,107: Die rote Kurve ist mehr als viermal steiler.
- Über alle 20 Probennummern lagen die Ergebnisse mit Rotfilter nie mehr als 0,37 mmol/L neben dem wahren Wert (Mittel 0,12); mit Grünfilter wichen sie bis zu 1,05 mmol/L ab (Mittel 0,30). S4 ergab bei Rot immer 0,576–0,602.
Fragen für die Lernenden
- (Vorhersage, nach dem Experiment erneut gestellt) Was passiert mit der Extinktion durch einen roten Filter, wenn die Glucosekonzentration steigt?
- Welche Größe ist eine Kontrollvariable?
- Wie groß ist die mittlere Extinktion von S4 (6,00 mmol/L) mit dem roten Filter?
- Wie groß ist die Glucosekonzentration der Probe (Probennummer 1)?
- Warum liefert der rote Filter ein zuverlässigeres Ergebnis als der grüne?
Antworten für Lehrkräfte: (1) Sie fällt, von 0,898 auf 0,432. (2) Der Filter und das Volumen Benedict-Reagenz in jedem Röhrchen. (3) 0,56–0,62 akzeptieren (0,583 bei Probennummer 1). (4) 7,0–8,3 mmol/L akzeptieren (7,45 aus der Kurve; wahrer Wert 7,82). (5) Die blaue Lösung absorbiert rotes Licht, ihre Komplementärfarbe, daher ist die Kurve bei 660 nm am steilsten, und dasselbe Messrauschen ergibt einen kleineren Fehler bei der Konzentration.
Häufige Fehlvorstellungen
- „Mehr Glucose ergibt eine höhere Extinktion.“ Hier wird das übrig gebliebene blaue Kupfer(II) gemessen, und das nimmt ab, wenn die Glucose zunimmt.
- „Der Filter sollte die Farbe der Lösung haben.“ Eine blaue Lösung lässt blaues Licht durch; ein roter Filter misst, was sie absorbiert.
- „Die Blindprobe ist der Standard mit 0 mmol/L.“ Die Blindprobe ist destilliertes Wasser; S1 enthält Benedict-Reagenz und ergibt 0,898.
Erweiterung
- Kupfer in Messing (AP Chemistry): Wählen Sie Bestimmung: Kupfer in Messing (Cu²⁺), stellen Sie Rot 660 nm ein, drücken Sie Nullen (Blindwert) und behalten Sie die Anpassung mit einer Geraden bei. Mit Probennummer 1 ergab die Probe 0,0922 mol/L, also enthielten 0,982 g Messing 0,586 g Kupfer: 59,6 % (wahrer Wert 60,4 %).
Häufige Fragen
Kann der Klassenlink im Reiter Kalibrierung öffnen?
Ja. Stellen Sie in den Startwerten des Links Ansicht auf Kalibrierung. Lassen Sie Bestimmung (Ansicht Kalibrierung) auf Glucose – Benedict-Reagenz (Urinprobe), Verdünnung der Standards (Ansicht Kalibrierung) auf Proportional (auf 10 mL), Nummer der Probe (ändert die unbekannte Konzentration) auf 1 und Messrauschen (Pipettieren, Ablesen) angehakt, damit die Antworten passen.
Was passiert, wenn ich Gruppen verschiedene Probennummern gebe?
Jede Probennummer ergibt eine andere Probe, zwischen 2,5 und 8,5 mmol/L. Die Fragen 1, 2, 3 und 5 funktionieren weiterhin, aber der Bereich für Frage 4 passt nur zu Probennummer 1.
Können die Lernenden einfach Wahren Wert zeigen drücken?
Ja. Lassen Sie sie zuerst ihr Ergebnis notieren und besprechen Sie dann die angezeigte prozentuale Abweichung.
Verwandte Simulationen und Leitfäden
Lösungen herstellen – Massenanteil, Stoffmengenkonzentration und Verdünnen
Nährstoffnachweise – Zucker, Stärke, Proteine und Fette
Zu Extinktion, Schichtdicke und Wellenlänge in den anderen Reitern siehe Lambert-Beer-Gesetz im virtuellen Labor. Zum qualitativen Benedict-Test siehe Nährstoffnachweise im virtuellen Labor.