Eine Kalibrationskurve ist eine Methode, die in der analytischen Chemie verwendet wird, um die Konzentration einer unbekannten Probenlösung zu bestimmen. Es ist ein experimentell erzeugter Graph, bei dem die Konzentration der Lösung auf der x-Achse und die beobachtbare Variable – zum Beispiel die Extinktion der Lösung – auf der y-Achse aufgetragen ist. Die Kurve wird erstellt, indem die Konzentration und Extinktion mehrerer vorbereiteter Lösungen gemessen werden, die als Kalibrierstandards bezeichnet werden. Nachdem die Kurve gezeichnet wurde, kann die Konzentration der unbekannten Lösung bestimmt werden, indem sie auf der Grundlage ihrer Extinktion oder einer anderen beobachtbaren Variablen auf die Kurve gelegt wird.
Chemische Lösungen absorbieren je nach Konzentration unterschiedlich viel Licht. Diese Tatsache wird in einer Gleichung quantifiziert, die als Beersches Gesetz bekannt ist und eine lineare Beziehung zwischen der Lichtabsorption einer Lösung und ihrer Konzentration zeigt. Forscher können die Absorption einer Lösung mit einem Laborinstrument namens Spektrophotometer messen. Dieser Vorgang wird insgesamt als Spektrophotometrie bezeichnet.
Spektrophotometrie kann nützlich sein, um die Konzentration einer unbekannten Lösung zu bestimmen. Wenn ein Forscher beispielsweise eine Probe von Flusswasser hat und deren Bleigehalt wissen möchte, kann er diesen bestimmen, indem er mit einem Spektralfotometer eine Kalibrierungskurve erstellt. Zunächst erstellt der Forscher mehrere Standardlösungen von Blei, die von weniger bis hin zu konzentrierter reichen. Diese Proben werden in das Spektrophotometer gegeben, das für jede eine andere Extinktion aufzeichnet.
Die experimentell ermittelten Extinktionswerte werden in einem Diagramm gegen die bekannte Konzentration jedes Kalibrierstandards aufgetragen. Es entsteht eine Punktmenge, die im Fall der Extinktion nach dem Beerschen Gesetz annähernd linear sein sollte. Eine Linie wird gezogen, um diese Datenpunkte zu verbinden und die Kalibrierungskurve zu bilden. In fast allen Fällen sind die Datenpunkte mathematisch nicht exakt, daher sollte die Linie so gezogen werden, dass sie die maximale Anzahl von Punkten durchschneidet – es ist eine Linie mit der besten Anpassung. Obwohl die Beziehung zwischen Extinktion und Konzentration linear ist, gilt dies nicht immer für andere experimentell bestimmte Variablen, und gelegentlich müssen Kurven verwendet werden, um die Beziehung zu beschreiben.
In diesem Stadium kann die unbekannte Lösung analysiert werden. Die Probe wird in das Spektrophotometer eingeführt und ihre Extinktion wird gemessen. Da diese Probe gegen mehrere Standards gemessen wird, die dieselbe Verbindung enthalten, müssen ihre Extinktion und Konzentration irgendwo entlang der Eichkurve für diese Verbindung liegen. Das bedeutet, dass, sobald die Extinktion der Lösung bekannt ist, ihre Konzentration mathematisch oder grafisch abgeleitet werden kann.
Aus dem y-Wert der unbekannten Lösung – ihrer gerade gemessenen Extinktion – kann eine horizontale Linie gezogen werden. Der Punkt, an dem die Linie die Kalibrierkurve schneidet, zeigt den x-Wert an – die Konzentration. Eine senkrechte Linie, die von diesem Punkt nach unten gezogen wird, gibt die Konzentration der unbekannten Lösung an. Die Gleichung für die Linie der Kalibrierkurve kann auch zur mathematischen Bestimmung der Konzentration der Lösung verwendet werden.