skkn hóa học trung học phổ thông

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN
1. Tên sáng kiến: Vận dụng lý thuyết phân tích trắc quang trong bồi dưỡng học sinh giỏi
thi quốc gia và quốc tế.
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi thi Quốc gia, khu vực
và quốc tế.....................................................................................................................
3. Thời gian áp dụng sáng kiến: khơng có
4. Tác giả:

A. MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Phân tích trắc quang là các phương pháp phân tích quang học dựa trên việc đo độ hấp thụ
năng lượng bức xạ điện từ của một chất xác định ở một vùng phổ nhất định. Trong phương pháp này,
chất cần phân tích được chuyển thành một hợp chất có khả năng hấp thụ bức xạ điện từ (chủ yếu ánh
sáng thuộc vùng khả kiến 400-700nm). Hàm lượng của chất được xác định bằng cách đo độ hấp thụ
ánh sáng của hợp chất màu.
Phân tích trắc quang là một phương pháp phân tích hóa lý phổ biến và quan trọng để xác định
hàm lượng các nguyên tố, các chất và hợp chất trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau, ví dụ kiểm
tra các q trình sản xuất trong cơng nghiệp hố học, cơng nghiệp luyện kim, để nghiên cứu các chất
điều tra cơ bản, nghiên cứu sinh học, y học và khoáng vật học.
Phương pháp phân tích trắc quang có độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc khá cao nên
thường được dùng hàm lượng bé, trung bình và hàm lượng lớn các nguyên tố trong nhiều đối tượng
phân tích. Phương pháp này thực hiện được nhanh, thuận lợi, thiết bi đơn giản và dễ tự động hoá nên
được dùng rộng rãi trong nhiều phịng thí nghiệm, nhà máy…. Do đó, phân tích trắc quang có vai trị
hết sức quan trọng trong hóa học phân tích nói chung và phân tích định lượng nói riêng.
Hơn thế nữa, trong xu thế dạy học hóa học chun ở phổ thơng hiện nay, phân tích trắc quang
đang được chú trọng nhiều hơn. Các đề thi HSG Quốc gia, Quốc tế đều có những phần liên quan trực
tiếp đến nội dung trên. Ngoài ra, với việc được học tập về phân tích trắc quang, học sinh khơng
những để phục vụ trực tiếp cho việc giải các bài tập về phân tích trắc quang mà cịn giúp có cái nhìn
khoa học hơn, bản chất hơn về các vấn đề trong hóa học liên quan như sóng ánh sáng, sự kích thích
các electron, vv…
Tuy nhiên, một hệ thống gồm các tài liệu phù hợp với học sinh chuyên và học sinh trong các

đội tuyển thi HSG quốc gia chưa nhiều, phần lớn là tham khảo các giáo trình đại học. Điều này tuy
rất quan trọng, nhưng vẫn chưa hẳn đã phù hợp với đối tượng học sinh.
Trên tinh thần của hội thảo khoa học này, chúng tôi xin biên soạn chuyên đề:
PHÂN TÍCH TRẮC QUANG
với mong muốn xây dựng một bộ tài liệu nhằm giúp bản thân và đồng nghiệp cũng như các
học sinh tham khảo. Đồng thời qua đó, chúng tôi cũng mong muốn sẽ cùng với các đồng nghiệp
trong các trường chuyên tham dự hội thảo xây dựng bộ tài liệu đầy đủ hơn về chuyên đề này, giúp
cho quá trình giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh được thuận lợi hơn.
II. MỤC ĐÍCH CỦA CHUYÊN ĐỀ

1
Sáng kiến kinh nghiệm


Xây dựng hệ thống lý thuyết và bài tập phần phân tích trắc quang nhằm mục đích sử dụng để
giảng dạy cho học sinh các lớp chuyên Hóa và học sinh trong các đội tuyển thi HSG Quốc gia và
Quốc tế, đồng thời làm tư liệu cho quá trình tự học của học sinh.
Chính vì thế, chúng tơi tiến hành các cơng việc sau:
1. Hệ thống lí thuyết về phương pháp phân tích quang.
2. Biên soạn các bài tập cơ bản.
3. Sưu tầm các bài tập về trắc quang trong các đề thi HSG Quốc gia và Quốc tế.

B. NỘI DUNG
I. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG
I.1. Giới thiệu các phương pháp phân tích định lượng
I.1.1. Các phương pháp hóa học.
+ Phương pháp phân tích khối lượng.
+ Phương pháp phân tích thể tích.
I.1.2. Các phương pháp vật lý và hóa lý.
+ Các phương pháp điện hóa.

+ Các phương pháp tách triết.
+ Các phương pháp phân tích quang học (phân tích trắc quang).
I.2. Các phương pháp phân tích quang học và phổ hấp thụ phân tử MAS
Phân tích trắc quang là một phương pháp phân tích hóa lý phổ biến va quan trọng để xác định
hàm lượng các nguyên tố, các chất và hợp chất trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau, ví dụ kiểm
tra các q trình sản xuất trong cơng nghiệp hố học, công nghiệp luyện kim, để nghiên cứu các chất
điều tra cơbản, nghiên cứu sinh học, y học và khoáng vật học.
Phương pháp phân tích trắc quang do có độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc khá cao nên
thường được dùng hàm lượng bé, trung bình và hàm lượng lớn các nguyên tố trong nhiều đối tượng
phân tích. Phương pháp này thực hiện được nhanh, thuận lợi, thiết bị đơn giản và dễ tự động hoá nên
được dùng rộng rãi trong nhiều phịng thí nghiệm, nhà máy…

II. BỨC XẠ ĐIỆN TỪ. PHỔ QUANG HỌC
II.1. Khái niệm về bức xạ điện từ

2
Sáng kiến kinh nghiệm


II.1.1. Bức xạ điện từ (photon): là một dạng vật chất và có tính chất sóng-hạt. Bức xạ điện từ đặc
trưng bằng đại lượng:
- Bước sóng (λ); số sóng  = 1/
- Năng lượng: E = hc/
Trong đó: h là hằng số Plank = 6,625.10-34 (J.s); c là tốc độ ánh sáng, c = 3.108 m.s-1.
- Bức xạ điện từ có độ dài bước sóng λ từ 10-9 nm đến 106 m.
- Các bức xạ điện từ lan truyền trong khơng gian theo dạng sóng, nên goi là sóng điện từ và
tạo ra các giải phổ của nó.
II.1.2. Phân loại bức xạ điện từ
Các bức xạ điện từ được phân chia thành các loại khác nhau tùy theo độ dài của bước sóng.
Bảng 1: Sự phân chia sóng điện từ (phổ)

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Tên bức xạ
< Tia γ
Tia γ
Tia X (X-Ray)
Soft X-Ray
Vacuum-UV
UV
VIS
Near-IR
IR
FAR-IR
Vi sóng

UF&UM
Sóng radio
Sóng dài
Sóng rất dài

Vùng của λ
<0,01 nm
<0,1 nm
0,1-1 nm
1-10 nm
10-200 nm
200-380 nm
380-800
800-0,8 μm
0,8-2,5 μm
2,5-400 μm
0,04-25 cm
1-4 m
4-2500 m
>2500 m
> 25km

Tên gọi của phổ
Sóng siêu ngắn
Phổ Gamma
Phổ tia X
Phổ tia X
Phổ tử ngoại chân không
Phổ tử ngoại
Phổ khả kiến

Phổ hồng ngoại gần
Phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại xa
Phổ sóng ngắn
Phổ sóng TV & UF
Phổ sóng radio
Phổ sóng dài
Phổ sóng rất dài

II.2. Các khái niệm về phổ
II.2.1. Phổ quang học: Phổ là các bức xạ điện từ được sinh ra do sự tương tác không đàn hồi của một
nguồn năng lượng phù hợp với vật chất (nguyên tử, phân tử,…):
- nhiệt năng (ngọn lửa đèn khí, hồ quang,…)
- điện năng
- quang năng (năng lượng chùm sáng,…)

II.2.2. Phổ hấp thụ: được sinh ra do sự hấp thụ năng lượng của chùm sáng kích thích thích hợp
chiếu vào chúng. Trong q trình này, ngun tử, phân tử nhận năng lượng và chuyển từ mức cơ bản
(thấp) lên mức năng lượng kích thích: Bao gồm các phổ: AAS, UV-VIS, IR.

3
Sáng kiến kinh nghiệm


II.2.3. Phổ phát xạ: được sinh ra do sự giải phóng n ăng lượng mà các phân tử hay nguyên tử đã
nhận vào khi chúng bị kích thích bằng các nguồn năng lượng phù hợp để trở về trạng thái cơ bản
(AES).
II.3. Nguyên lý các loại phổ quang học
II.3.1. Nguyên lí của sự phát xạ và phổ phát xạ.
Q trình sinh ra loại phổ này gồm 2 giai đoạn: sự kích thích và sự phát xạ

* Sự kích thích:

* Sự phát xạ:

II.3.2. Sự hấp thụ và phổ hấp thụ
Trong môi trường có chất hấp thụ ánh sáng (nguyên tử hoặc phân tử, dạng khí hay lỏng), khi
chiếu chùm tia sáng vào thì có hiện tượng tương tác khơng đàn hồi giữa chùm sáng và vật chất, chùm
sáng mất Em => có sự hấp thụ Em của các chất.
- Nếu chất là nguyên tử hấp thụ Em sẽ sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
- Nếu chất là phân tử hấp thụ Em sẽ sinh ra phổ hấp thụ phân tử.
III. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ SỞ CỦA SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
III.1. Định luật Buge Lambe-Beer
III.1.1. Định luật Buge Lambe
Khi chúng ta chiếu một chùm tia sáng có năng lượng nhất định (chùm sáng đơn sắc) có cường
độ I0 đi qua một dung dịch đồng nhất có bề dày l (cm) thì dịng sáng bị chia làm các phần và có mối
liên hệ sau:
I0  I h  I t  I tx  I fx
Trong đó:
- Ih : phần cường độ chùm sáng bị các chất trong cuvet hấp thụ mất.
- It: phần cường độ chùm sáng đi qua cuvet.
- Itx, Ifx : phần cường độ chùm sáng bị phản xạ và tán xạ theo mọi phương bởi thành
cuvet và dung môi.
Thông thường, phần Itx, Ifx rất nhỏ (< 0,5%), hơn thế nữa trong thực tế trắc quang khi đo mật
độ quang thường dùng hai dung dịch: dung dịch nghiên cứu và dung dịch so sánh. Hai dung dịch này
được chuẩn bị trong dung môi như nhau và chứa trong hai cuvét hồn tồn giống nhau. Vì vậy mà giá
trị Itx và Ifx bị triệt tiêu khi đo. nên ta có thể coi:
I0  I h  I t

4
Sáng kiến kinh nghiệm

Sự thay đổi cường độ dòng sáng khi đi qua dung dịch màu
Biểu thức của định luật biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ quang A ( A  lg

I0
) và bề dày
I

của lớp dung dịch là:
I0
 K.l
I
Trong đó: K là hệ số; l là bề dày của dung dịch.
III.1.2. Định luật Beer
A  lg

(1)

Định luật Beer phát biểu như sau: Sự hấp thụ dòng quang năng tỷ lệ bậc nhất với số phân tử
của chất hấp thụ của dịng quang năng đi qua nó.
Như vậy:
A = lg(I0/I) = K.C
(2)
Trong đó: C là nồng độ của chất hấp thụ. K là hệ số tỉ lệ.
III.1.3. Định luật hợp nhất Buge Lambe-Beer
Biểu thức (1) và (2) cho ta thấy đại lượng hấp thụ ánh sáng của dung dịch (Đại lượng mật độ
quang) tỷ lệ bậc nhất với bề dày của lớp dung dịch l và nồng độ chất hấp thụ C.
Định luật hợp nhất Buge Lambe – Beer được biểu diễn qua biểu thức định lượng sau:
A = log (I0/I) = ε.l.C

(3)
Với: ε là hệ số hấp thụ phân tử;
C là nồng độ chất (mol/lít);
l là bề dày dung dịch đo trong cuvet (cm)
III.2. Định luật cộng tính.
Nội dung định luật cộng tính: Ở một bước sóng đã cho, mật độ quang của một hỗn hợp các
cấu tử không tương tác hóa học với nhau bằng tổng mật độ quang của các cấu tử riêng biệt ở cùng
bước sóng này:

A A,B = A A + A B
Điều này được mô tả trong minh họa dưới đây:
5
Sáng kiến kinh nghiệm


III.3. Các nguyên nhân sai lệch định luật Beer
III.3.1. Sự có mặt của các chất điện giải lạ
Sự xuất hiện các chất điện giải lạ sẽ làm biến dạng các phần tử hoặc các ion phức màu => ảnh
hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng.
III.3.2. Hiệu ứng solvat hóa và hiđrat hóa
Làm giảm nồng độ các phần tử trong dung mội tự do, từ đó dẫn đến việc thay đổi nồng độ của
dung dịch màu, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng.
III.3.3. Hiệu ứng liên hợp
Trong một số trường hợp có sự tương tác của chính các tiểu phân hấp thụ ánh sáng để tạo ra
các tiểu phân polime làm thay đổi nồng độ hợp chất màu và làm sai lệch khỏi định luật Beer.
III.3.4. Ảnh hưởng mức độ đơn sắc của ánh sáng
Dùng ánh sáng đơn sắc chiếu vào dung dịch màu thì có sự tn theo định luật Beer, trong
trường hợp dùng ánh sáng đa sắc làm nguồn chiếu thì quan sát có sự lệch khỏi định luật Beer.
III.3.5. Ảnh hưởng pH của dung dịch
- Ảnh hưởng đến sự phân li của thuốc thử.

- Ảnh hưởng đến sự tạo thành phức hidroxo của ion kim loại tạo phức.
- Ảnh hưởng đến trạng thái tồn tại của phức màu.
III.3.6. Ảnh hưởng của sự pha loãng dung dịch phức màu.
Khi pha lỗng các dung dịch phức màu thì có hiện tượng phân ly của các phức màu và gây ra
sự lệch khỏi định luật Beer. Sau đây ta xét các ba trường hợp pha loãng dung dịch phức màu thờng
gặp trong thực hành phân tích trắc quang:
a) Pha lỗng dung dịch bằng dung mơi khơng có lượng dư của thuốc thử.
Giả thiết dung dịch phức màu có nồng độ ban đầu la C, độ điện ly là α. Ta pha loãng dung
dịch phức màu các lần khác nhau với một thể tích dung mơi như nhau. Sau lần pha lỗng thứ nhất, ta
có C1 và α1, lần pha lỗng thứ hai có C2 và α2,... cho đến lần thứ n có Cn và αn.
Ta có cân bằng sau:

XR
C
[]



C
(1-α)C

Hằng số không bền của phức Kkb là:

X

+

R

αC

[X ][R ]  2C
K kb 

[XR] 1  

Kkb

(1)

αC

(2)

Nếu phức khá bền (là trường hợp thường gặp trong phân tích trắc quang) thì α << 1 và biểu
thức (2) trở thành :
K kb
(3)
C
Mặt khác hằng số không bền là một hằng số không phụ thuộc vào sự pha loãng nên :
K kb   2C  12C1   2 2C2  ...   n 2Cn
K kb   2C �  

6
Sáng kiến kinh nghiệm


C
2
2
2 C

n  . n .
, vì vậy:  C   n Cn   n
hay
n
n
Mật độ quang tỷ lệ với [XR] tức tỷ lệ với (1-α)
Nếu ký hiệu hệ số tỷ lệ là b, ta thấy đối với dung dịch ban đầu có nồng độ là C, độ điện ly α

Lại có: Cn 

và mật độ quang A, dung dịch có lần pha lỗng thứ n có nồng độ C n, độ điện ly αn và mật độ quang
đo được An ta có:
A=b.(1- α) và An=b.(1- αn)
A  An b.(1   )  b.(1   n )  n  


Gọi độ lệch khỏi định luật Beer là:  
A
b.(1   )
1
Vì α<<1 nên    n       . n     .( n  1)

(4)

K kb
(5)
.( n  1)
C
Từ biểu thức (5) ta rút ra một số kết luận quan trọng cho thực hành phân tích trắc quang như
sau: Muốn giảm được độ lệch khỏi định luật Beer, ta cần dùng các phức màu bền (β↑, K kb↓), nồng độ

dung dịch màu C khá lớn và số lần pha loãng vừa phải. Phức màu càng kém bền thì độ lệch khỏi định
luật Beer càng lớn.
III.3.6.2. Pha lỗng phức màu bằng dung mơi có lượng dư thuốc thử (P lần).
Xây dựng công thức tương tự 3.6.1, với lượng dung mơi có dư thuốc thử P lần. Thu được
cơng thức tính độ sai khác định luật Beer như sau:
Kết hợp (4) và (3), ta thu được:  

K kb
(n  1).100%
Như vậy: Từ công thức trên % 
C.P
ta thấy ngoài việc dùng phức bền
(β↑, Kkb↓), nồng độ đủ lớn (C), pha lỗng hợp lý (n) thì lượng thừa thuốc thử (P) có tác dụng làm
giảm độ lệch khỏi định luật Beer.
Phức càng kém bền thì lượng thừa thuốc thử thì lượng thuốc thử
phai càng nhiều để giảm tối thiểu sự lệch khỏi định luật Beer.
III.3.6.3. Pha loãng phức bằng một dung dịch thuốc thử có nồng độ hằng định.
Trong trường hợp này ta dùng một dung dịch thuốc thử HR có nồng độ hằng định để làm
dung mơi pha loãng phức. Xuất phát từ cân bằng phân ly phức:
XR

X +
R
Kkb
(1-α) C
αC
[R] = const
[X][R]
C
K kb 


[R]
[XR]
(1  )C
Trong biểu thức trên, vế trái là một đại lượng hằng định.
Kkb = α[R]
Vế phải cũng là một đại lượng hằng định α[R] = const. Nhưng vì [R] = const nên trong trường
hợp này α = const. Nhưng Δ = αn - α và αn = α = const thì Δ = 0. Như vậy nếu dùng một dung dịch
thuốc thử có nồng độ hằng định để pha loãng dung dịch phức màu thì đảm bảo sự triệt tiêu được sự
lệch khỏi định luật Beer
IV. PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ QUANG PHÂN TỬ UV-VIS.
IV.1. Sự xuất hiện của phổ hấp thụ quang phân tử UV-VIS.
IV.1.1. Sự hấp thụ quang vùng UV-VIS.
- Thông thường, trong các phân tử có chứa các liên kết , , liên kết phối trí, ngồi ra cịn có
các cặp electron chưa liên kết.

7
Sáng kiến kinh nghiệm


- Ở điều kiện bình thường, các phân tử, nhóm phân tử tồn tại ở trạng thái cơ bản, trạng thái
này bền vững và có năng lượng thấp nhất.
- Khi có chùm sáng (có năng lượng thích hợp chiếu vào dung dịch của chất, nó bị kích thích
và các điện tử (electron) hóa trị trong các liên kết và các điện tử tự do trong phân tử sẽ hấp thụ năng
lượng của chùm sáng và chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao Em.

Khi các phân tử hấp thụ ánh sáng, ngồi q trình phân tử bị kích thích (do các electron hóa
trị chuyển lên mức năng lượng cao hơn- (e)) thì cịn kèm theo 2 chuyển động nữa cũng do tác dụng
của chùm sáng kích thích tạo ra đó là:
(1) Sự quay, có năng lượng (q)

(2) Sự dao động, có năng lượng (d) của các nguyên tử trong phân tử mạnh hơn lúc đầu
(trạng thái cơ bản).
Như vậy, tổng năng lượng mà phân tử chất đã nhận của chùm sáng khi bị kích thích bao gồm
ba thành phần:
E(ts) = (e) + (q) + (d)
Năng lượng E(ts) mất đi của chùm tia sáng này đã được các chất hấp thụ để tạo ra phổ hấp thụ
của các chất. E(ts) tương ứng với năng lượng của các bức xạ trong vùng UV-VIS.
Định nghĩa: Phổ hấp thụ quang phân tử UV-VIS là phổ do sự tương tác giữa các điện tử hóa trị
trong các liên kết hóa học ,  và đôi điện tử n ở trong phân tử hay nhóm phân tử của các chất với
chùm tia sáng kích thích thích hợp (chùm tia bức xạ có năng lượng trong vùng UV-VIS) tạo ra. Nó là
phổ của tổ hợp của sự chuyển mức năng lượng của các điện tử hóa trị trong liên kết ,  và đơi điện
tử n, cùng với sợ dao động và quay của phân tử.
IV.2. Nguyên tắc của phép đo phổ hấp thụ quang UV-VIS.
Phổ hấp thụ quang phân tử vùng UV-VIS (190-800 nm) là phổ hấp thụ của các chất tan ở
trạng thái dung dịch đồng thể của chất trong một dung môi nhất định như nước, etanol, metanol,
benzen, toluen,… hay một số chất mà phân tử chất trong điều kiện bình thường là trạng thái hơi như
khí NH3, CH4,… Do vậy, khi đo ta phải thực hiện một số nguyên tắc sau đây:
(1)-Điều chế dung dịch chất hấp thụ quang của chất

8
Sáng kiến kinh nghiệm


- Nếu chất phân tích có phổ hấp thụ UV-VIS thì ta phải hịa tan nó trong dung mơi thích hợp,
tạo ra dung dịch đồng thể. …
- Với chất cần phân tích mà khơng có phổ hấp thụ quang UV-VIS (chủ yếu là các ion kim
loại), thì ta phải cho chất phân tích phản ứng với thuốc thử R ở một điều kiện thích hợp để tạo ra một
hợp chất phức bền có phổ hấp thụ UV-VIS.
(2)-Chiếu vào cuvet có dung dịch mẫu của hợp chất cần phân tích một chùm tia sáng  có
năng lượng phù hợp với chất cần phân tích hay sản phẩm phức của nó hấp thụ năng lượng tia bức xạ

 để tạo ra phổ hấp thụ quang UV-VIS của nó.
(3)- Thu chùm tia sáng đi qua cuvet, phân li phổ đó và chọn một tia sáng có bước sóng  ở vị
trí hấp thụ cực đại của băng phổ của chất phân tích và đo cường độ hấp thụ quang A  của chất trong
điều kiện đã chọn.
(4)-Ghi giá trị mật độ quang A.
CHÚ Ý: Khi chọn dung môi cho phép đo quang, chúng ta cần chú ý đến sự hấp thụ quang của dung
mơi.
Các dung mơi cũng có hấp thụ quang trong những vùng phổ nhất định. Khi một dung môi hấp
thụ đến 80% năng lượng của chùm sáng i chiếu vào nó thì điểm đó gọi là điểm cutoff. Ta khơng thể
đo quang ở bước sóng bằng và ngắn hơn i.
Bảng 2: Sự hấp thụ quang của 1 số dung môi

No

Hợp chất

Hấp thụ λmax (nm)

εmax

1

CH3OH

167

1.500

2

(CH3)2O

187

2.520

3

CH3Cl

173

200

4

CH3I

258

365

5

(CH3)2S

229

0.140

6

(CH3)2N

227

900

7

CH3NH2

215

610

8

Benzen

255

7.900

9

Nitro-Benzen

277

9.800

10

Axeton

276

25.200

11

Xyclohexanon

290

15.000

12

Xycloheptanon

292

18.600

13

Cholestra-3,5-đien

235

23.000

Bảng 3: Sự hấp thụ và điểm Cutoff của 1 số dung môi.

No

Dung môi

λ (ở 80% Abs), nm

1

H2O

180

2

Etanol

220

3

n-Heptan

200

4

Methanol

210

5

Cyclohexan

200

9
Sáng kiến kinh nghiệm


6

CCl4

266

7

CHCl3

245

8

Di-ethyl-ether

210

9

Acetone

230

10

Aceto Nitril (ACN)

214

11

Dioxane

320

12

Benzen

218

13

Butanol

212

14

Toluen

234

15

Tetrahydrofurane (THF)

200

Bảng 4: Sự liên quan giữa màu sắc của chất và tia sáng bị hấp thụ.

No

Màu của vật chất ta nhìn thấy

Các tia sáng đã bị hấp thụ

1

Lục ánh vàng

Vùng tím (400-450 nm)

2

Vàng

Vùng chàm (450-480 nm)

3

Da cam

Vùng chàm lục (480-490 nm)

4

Đỏ

Vùng lục chàm (490-500 nm)

5

Đỏ tía

Vùng lục (500-560 nm)

6

Tím

Vùng lục sáng (560-575 nm)

7

Chàm

Vùng vàng (575-590 nm)

8

Chàm lam

Vùng da cam (590-620 nm)

9

Lục chàm

Vùng đỏ (625-720 nm)

10

Lục

Vùng đỏ tía (720-800 nm)

IV.3. Trang thiết bị của máy đo phổ hấp thụ quang phân tử UV-VIS.

10
Sáng kiến kinh nghiệm

IV.4. Phản ứng và thuốc thử trong phép đo quang UV-VIS.
Trong trường hợp chất cần phân tích khơng có phổ hấp thụ vùng UV-VIS, ta phải cho chất cần
phân tích phản ứng với một thuốc thử phù hợp nào đó để tạo ra một chất bền hay một phức chất bền
có độ hấp thụ quang cao có thể đo quang phổ hấp thụ của chúng. Do đó, thuốc thử sử dụng trong
phép đo quang thỏa mãn các yêu cầu sau:
(1)-Thuốc thử R (Reagent) của phép đo quang phổ hấp thụ quang phân tử UV-VIS là những
chất vô cơ và hữu cơ (axit, bazơ, muối của axit hữu cơ với kim loại kiềm,…) tan được trong dung
môi nước hay dung môi hữu cơ.
(2)-Thuốc thử này phải có các liên kết đơi pi () và liên kết đôi liên hợp (-- ) và các đôi
điện tử tự do n của dị tố.
(3)-Thuốc thử R phải tạo được hợp chất bền (ít phân li) với chất phân tích theo một phản ứng
hóa học có tỷ lượng nhất định mà ta xác định được.
nX + mR = XnRm
(n, m là các số nguyên xác định được)
Để đơn giản, ta bỏ qua điện tích của ion kim loại và phối tử.
(4)-Phản ứng giữa thuốc thử R và chất phân tích X phải xảy ra nhanh, hoàn toàn theo một
hướng tạo ra sản phẩm bền, hấp thụ quang mạnh và có tính chất định lượng tn theo định luật hấp
thụ quang Lambe-Beer.
(5)-Tạo ra được sản phẩm là hợp chất phức bền. Có tỷ lượng chính xác, ít phân li, ổn định và
không thay đổi thành phần trong 1 thời gian nhất định để thực hiện được phép đo phổ của nó.
(6)-Sản phẩm phải có hệ số hấp thụ quang phân tử  lớn ( > n.103).
(7)-Không có các phản ứng phụ sinh ra những sản phẩm phụ khác làm cản trở hay làm mất
chất phân tích vào các sản phẩm phụ.
(8)- Sản phẩm sinh ra để đo phổ phải có  hấp thụ cực đại UV-VIS phải khác với cực đại hấp
thụ của thuốc thử R.
IV.5. Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo phổ
11
Sáng kiến kinh nghiệm

IV.5.1. Ảnh hưởng của sự chen lấn phổ.

Không đo riêng được từng chất

Đo riêng được từng chất

Để hạn chế ảnh hưởng của phép chen lấn phổ, ta có thể tiến hành các biện pháp sau:
- Thêm chất che (chất phụ gia) vào mẫu: để tạo được với các chất có phổ ảnh hưởng các hợp
chất có hấp thụ quang trong vùng khác. Hoặc tạo kết tủa để loại bỏ chất ảnh hưởng, cũng có thể dùng
chất oxi hóa khử để thay đổi dạng tồn tại của chất ảnh hưởng,…
- Chọn pH hay mơi trường thích hợp: thay đổi mơi trường của dung dịch để hạn chế sự hấp
thụ của các chất khác
- Đổi dung mơi hịa tan mẫu.
- Chọn vùng đo khác.
IV.5.2. Ảnh hưởng của pH.
Mỗi phức chỉ bền ở một môi trường nhất định. Do vậy pH của dung dịch mẫu có ảnh hưởng
đến độ hấp thụ quang.
Ví dụ: Fe(SCN)3 chỉ bền trong môi trường axitt 0,01 M đến 2 M (pH < 2). Nếu pH lên quá cao
thì chuyển sang dạng muốn bazơ Fe(SCN)2OH hoặc FeSCN(OH)2 hoặc tạo kết tủa Fe(OH)3. Ngồi
ra, pH cịn ảnh hưởng đến sự tạo phức hidroxo hoặc dạng proton hóa của phối tử.

12
Sáng kiến kinh nghiệm


Hình vẽ: Phức các ion kim loại -PAN trong sự phụ thuộc pH.
IV.5.3. Thời gian bền của phức đo phổ
Trong một số trường hợp, độ hấp thụ quang của phức tăng dần theo thời gian và đến một lúc
thì hằng định, cũng có một1 số phức sau một thời gian thì độ hấp thụ quang giảm dần theo thời gian.
Từ đó, cần tính tốn để chọn thời gian đo phù hợp cho phép đo quang.

IV.5.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử
Để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thường dùng dư thuốc thử: Nếu thuốc thử q dư thì có khả
năng tạo sản phẩm phụ hoặc do chính thuốc thử cũng hấp thụ quang tại bước sóng đo.
IV.5.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiều trường hợp, độ bền của phức màu phụ thuộc vào nhiệt độ. Vì thế cần khảo sát nhiệt độ
phù hợp với phức màu trong quá trình nghiên cứu đo quang.
IV.5.6. Ảnh hưởng của chất nền của mẫu
Tạo ra phổ nền gây nhiễu và làm giảm độ nhạy của chất chính. Mặt khác, trong một số trường
hợp, sự tương tác giữa chất nền của mẫu với thuốc thử tạo ra sản phẩm phụ cũng hấp thụ quang dẫn
đến sự chen lấn phổ của chất chính
IV.5.7. Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ
Một số dung môi cũng làm thay đổi đến độ hấp thụ quang của chất chính.
IV.6. Phân tích định lượng bằng phổ UV-VIS.
IV.6.1 Phương pháp đường chuẩn.
Nguyên tắc:
Dựa vào phương trình: A = k.Cxb
A: độ hấp thụ quang của chất đo phổ trong cuvet.
k: hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào hệ số hấp thụ phân tử  của chất.
Cx: nồng độ của chất ở trong dung dịch mẫu trong cuvet.
b: hằng số, phụ thuộc bản chất của mỗi chất (b  1).
Thông thường: trong khoảng tuyến tính (b = 1). Ta có thể xác định được nồng độ Cx của dung
dịch có độ hấp thụ quang Ax theo biểu thức: CX = AX/k
Các bước xây dựng đường chuẩn:

13
Sáng kiến kinh nghiệm


- Chuẩn bị một dãy các dung dịch có nồng độ chính xác của nguyên tố hay chất cần phân tích
X cùng trong điều kiện với mẫu phân tích, như chất nền, pH,.... Thông thường phải chuẩn bị một dãy

gồm tối thiểu 5 dung dịch với 5 nồng độ (theo thứ tự tăng dần) nằm trong vùng tuyến tính giữa C X và
AX. Còn tất cả các yếu tố khác phải giống nhau.
- Chọn điều kiện thích hợp nhất để đo phổ UV-VIS của chất phân tích trong tất cả các mẫu
dãy chuẩn và mẫu phân tích như: các thơng số máy đo, điều kiện đo, thời gian đo, loại cuvet,...
- Đo độ hấp thụ quang của tất cả các mẫu chuẩn và mẫu phân tích theo các điều kiện đã chọn.
- Từ các giá trị A – C tương ứng, sử dụng thuật tốn bình phương tối thiểu để xây dựng đường
chuẩn trong hệ tọa độ A – C. Đường chuẩn thu được sẽ có dạng A = k.C+k’.
Ví dụ: Để xác định hàm lượng tạp chất Pb(II) trong natri nitrat, người ta tiến hành như sau: Cân 2,0
gam muối natri nitrat nói trên, hịa tan trong nước rồi định mức vào bình định mức 100 mL thu được
dung dịch A. Hút 1,0 mL dung dịch A, thêm 0,5 mL gồm dung dịch thuốc thử PAR + đệm rồi tiến
hành đo mật độ quang của dung dịch, giá trị mật độ quang đo được là A = 0,272.
Biết rằng, đường chuẩn được xây dựng từ các dung dịch chuẩn thu được kết quả như sau:

Xác định hàm lượng Pb2+ trong mẫu trên.
Hướng dẫn:

Đường chuẩn thu được từ giá trị V và (An-A0) có dạng A=1,2919.V+0,0847.
Thay giá trị A=0,272, xác định được lượng Pb2+ tương đương với có trong V(Pb2+ 10-4M) =
= 0,144980262 mL.
Từ đó tính được số mol Pb trong mẫu ≈ 0,0155 mmol
=> mPb = 0,32085 mg = 3,2085.10-4 g.
Ưu, nhược điểm và yêu cầu của phương pháp:
Ưu điểm: Tiện lợi để phân tích hàng loạt mẫu của cùng một chất trong cùng một loại đối
tượng mẫu, nhanh chóng, hiệu suất cao.

14
Sáng kiến kinh nghiệm


Nhược điểm: Với những mẫu có nồng độ rất nhỏ (lượng vết, siêu vết) hoặc là các mẫu có

thành phần phức tạp thì dễ mắc sai số.
Yêu cầu: Áp dụng phương pháp này đối với các mẫu có thành phần đơn giản. Nồng độ của
chất cần phân tích trong mẫu phải nằm trong khoảng tuyến tính.
IV.6.2. Phương pháp đường thêm chuẩn.
Nguyên tắc:
Dùng ngay một mẫu phân tích đại diện (ví dụ mẫu CX) làm chất nền để pha chế một dãy mẫu
chuẩn, bằng cách lấy một lượng nhất định mẫu cần phân tích (theo khối lượng hay thể tích) và thêm
vào các mẫu đó những lượng chính xác chất phân tích sao cho nồng độ C chính xác theo cấp số
cộng. Chúng ta sẽ có dẫy mẫu chuẩn là C 0, C1, C2, C3, C4, C5. Ở đây CX là nồng chất phân tích X
được thêm vào các mẫu.
Chọn các điều kiện ghi phổ và tiến hành các bước như trong phương pháp đường chuẩn.
Dựng đường chuẩn biểu diễn mối liên hệ: A - CX.
Dùng phương pháp ngoại suy để suy ra giá trị nồng độ CX.
Cách tính tốn:
1. Dựng đường chuẩn trong hệ tọa độ A- C.
2. Xác định nồng độ CX của mẫu đại diện.
3. Tịnh tiến trục tung của đồ thị sang vị trí CX ta vừa tìm được.
4. Xác định nồng độ của các mẫu phân tích khác CX1, CX2,... Theo đường chuẩn mới.

Ưu điểm và yêu cầu của phương pháp:
Ưu điểm: Loại trừ được ảnh hưởng của nền mẫu. Vẫn sử dụng để phân tích hàng loạt mẫu
được. Xác định được lượng vết của chất cần phân tích.
Yêu cầu: Chọn được mẫu đại diện hợp lí.
IV.7. Xác định thành phần của phức.
IV.7.1. Phương pháp biến đổi liên tục một thành phần
Nguyên tắc: Giữ cho 1 thành phần khơng đổi, thường là chất phân tích X, còn thành phần kia, là
thuốc thử tạo phức R sẽ được biến thiên liên tục từ nhỏ đến lớn qua điểm tương đương.
- Có thể giữ cố định nồng độ chất phân tích X cịn thay đổi thành phần của thuốc thử R 
Biểu diễn mối quan hệ giữa A-f(CX/CR).
- Giữ cố định nồng độ của thuốc thử R, thay đổi nồng độ của chất phân tích X  Biểu diễn

mối quan hệ giữa A-f(CR/C)
Tiến hành:
- Pha một dãy các dung dịch chuẩn của chất X (ví dụ 8 mẫu) mà giá trị nồng độ của
chất X trong các mẫu đó là như nhau cịn nồng độ của thuốc thử R được thay đổi tăng dần.
- Chọn các điều kiện thích hợp đo phổ hấp thụ của dãy chuẩn này.
- Đo phổ của cả dãy chuẩn ta được các giá trị A1-A8.
- Dựng đường cong biểu diễn mối quan hệ A = f(Cx/CR).

15
Sáng kiến kinh nghiệm


A
Phức có dạng XR (n=m)
- Ngồi ra, chúng ta có thể tiến hành nghiên cứu với việc giữ nguyên nồng độ thuốc thử R,
thay đổi nồng độ chất phân tích X. Xác định tương tự như trên đê tìm cơng thức phức.
IV.7.2. Phương pháp đồng phân tử gam
Nguyên tắc: Phương pháp đồng phân tử gam được tiến hành dựa trên nguyên tắc đo độ hấp thụ quang
của phức chất tạo thành trong các trường hợp có tỉ lệ số mol của chất phân tích X và thuốc thử R
khác nhau nhưng tổng số mol là không đổi.
Dựa trên việc xác định tỉ số các nồng độ của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực
đại của phức tạo thành dạng X nRm. Thành phần của phức được xác định thông qua tỉ lệ nồng độ của
các thành phần tham gia tạo phức mà tại giá trị đó, mật độ quang hấp thụ là cực đại.
Cách tiến hành:
1. Pha một dung dịch chất cần phân tích X và một dung dịch thuốc thử R có cùng nồng độ
mol/lít (phân tử gam). Ví dụ 0,1 mM.
2. Pha một dãy dung dịch các hỗn hợp của X và R, ví dụ 9 dung dịch trong bình 25 mL, bằng
cách đem trộn dung dịch chất X 0,1 mM và dung dịch thuốc thử R 0,1 mM đã pha theo một tỉ lệ thể
tích khác nhau, nhưng tổng thể tích (VX + VR) là như nhau  tổng nồng độ (CX + CR) là như nhau.
3. Chọn các điều kiện thích hợp để đo độ hấp thụ quang của hợp chất phức XnRm.

4. Đo độ hấp thụ của tất cả các dung dịch trên, ghi các giá trị A1-A9 như trong bảng.
5. Dựng đường cong biểu diễn mối quan hệ A- f(CR/CX+CR).
Dãy mẫu chuẩn của phương pháp đồng phân tử gam.

16
Sáng kiến kinh nghiệm


A

Trong trường hợp khi thay đổi nồng độ nghiên cứu của chất X tác dụng với thuốc thử R chỉ
tạo thành một phức chất có thành phần cố định thì các đường ứng với các dãy đồng phân tử gam
của X và R có nồng độ khác nhau chỉ có một tỉ lệ giữa nồng độ C R/CX. Các cực đại nằm trên 1 đường
thẳng song song với trục tung.
Trong trường hợp ở các nồng độ khác nhau mà cực đại có hồnh độ khác nhau thì chứng tỏ
khi pha lỗng thì thành phần của hợp chất phức bị thay đổi. Nghĩa là ở mỗi tỉ lệ nồng độ khác nhau
của X và R thì phức sinh ra có thành phần khác nhau.
Điều này được minh họa bởi đồ thị như sau:

Nếu ta đo phổ ở các giá trị bước sóng 
khác nhau ta lại thu được các đường cong
có giá trị cực đại khác nhau đối với mỗi
bước sóng kích thích , điều đó có nghĩa là
chất phân tích X tác dụng với thuốc thử R
sinh ra nhiều sản phẩm phức có thành phần
khác nhau. Và mỗi phức hấp thụ cực đại ở
một bước sóng riêng.

Điều kiện áp dụng của phương pháp:
- Phương pháp này chỉ áp dụng trong trường hợp

hệ chỉ tạo ra một phức bền, các cấu tử X và L
không phân li, không thủy phân và không tạo ra các hợp chất polime.
17
Sáng kiến kinh nghiệm


- Kết quả chính xác cho tỉ lệ X : R = 1:1; 1:2; 1:3.
- Thường chỉ xác định được tỉ lệ n: m chứ không xác định được giá trị tuyệt đối của n và m.
IV.8. Chuẩn độ đo quang.
Nguyên tắc: Chuẩn độ đo quang là quá trình đo độ hấp thụ quang A  của chất phân tích trong quá
trình chuẩn độ để theo dõi sự biến đổi độ hấp thụ quang A  của một chất X khi ta thêm liên tục thuốc
thử R vào dung dịch chuẩn độ. Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thụ quang A  của chất
phân tích và thể tích thuốc thử R thêm vào (V mL) được gọi là đường cong chuẩn độ.
Từ đường cong chuẩn độ => xác định điểm tương đương => nồng độ của chất phân tích X.
Theo cơng thức: CV = CoVo => Co = CV/Vo
Trong đó:
- C, Co là nồng độ đương lượng của thuốc thử R và chất phân tích X.
- Vo là thể tích của dung dịch chất phân tích X.

Các dạng đường cong chuẩn độ đo quang
Chuẩn độ hỗn hợp ion Bi3+; Cu2+.
Phức Bi3+ - EDTA không hấp thụ
quang.
Phức Cu2+ - EDTA hấp thụ quang.

IV.9. Phạm vi ứng dụng của phép đo phổ UV-VIS.
Phương pháp đo quang UV-VIS được sử dụng rộng rãi để xác định hàm lượng nhỏ các chất (>
0,1 ppm) với các ưu điểm như: phương pháp đơn giản, xử lý mẫu đơn giản, dễ thực hiện, máy móc
khơng q đắt tiền, phạm vi ứng dụng rộng rãi:
- Xác định các chất:

+ Phân tích chất hữu cơ.
18
Sáng kiến kinh nghiệm


+ Phân tích thuốc, dược phẩm, sản phẩm nơng nghiệp.
+ Phân tích các ion kim loại.
- Xác định thành phần phức, hằng số phân li của phức, hằng số bền của phức.

C. BÀI TẬP ÁP DỤNG
I. Các bài tập cơ bản.
Trong các bài tập này, chúng tôi biên soạn những dạng bài cơ bản, nhằm giúp học sinh có thể
áp dụng trực tiếp để giải quyết vấn đề, đồng thời thơng qua các bài tập này, học sinh có thể củng cố
kiến thức đã học về phân tích trắc quang.
CÂU 1. Trong dung môi là nước, anilin hấp thu bước sóng 280nm với  = 1430 l.mol-1.cm-1. Nếu
muốn pha chế 100mL dung dịch anilin có độ truyền suốt 30% đối với bức xạ trên thì phải cần bao
nhiêu gam anilin (C6H5NH2) nguyên chất (dùng cuvet đo có l = 1cm).
A. 3,4.10-2 g
B. 3,4.10-3 g
C. 3,4 g
D. 34 g
Hướng dẫn:
I
100
 C  3, 66.105 M
Áp dụng công thức: A  lg 0  .l.C  lg
I
30
=> manilin = 3,4.10-3 gam.
CÂU 2. Trong phương pháp đo quang, để giảm cường độ dòng sáng sau khi đi dung dịch có nồng độ

7,9.10-5 M xuống 10 lần thì chiều dày của cuvet chứa dung dịch là bao nhiêu? Biết rằng hệ số hấp
thụ mol phân tử  = 6300 l.mol-1.cm-1.
A. 1cm
B. 2cm
C. 4cm
D. 5cm
Hướng dẫn:
I
Áp dụng công thức: A  lg 0  .l.C  lg10  l  2 (cm)
I
CÂU 3. Để xác định hàm lượng sắt tổng trong mẫu nước sông người ta tiến hành xây dựng đường
chuẩn, đo mật độ quang A và thu được kết quả như sau:

Phương trình đường hồi quy tuyến tính là:
A.
0,028 + 0,0532C
B.
0,028C + 0,0532
C.
0,014 + 0,0532C
D.
0,028 + 0,032C
Hướng dẫn:
Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu đề xây dựng đường chuẩn.

19
Sáng kiến kinh nghiệm


CÂU 4. Định lượng Fe3+ trong nước bằng phương pháp trắc quang, thuốc thử KSCN, môi trường

HNO3 (pH = 12). Phức tạo thành có màu đỏ, hấp thu ở  = 480nm với  = 6300 l.mol-1.cm-1. Tính
nồng độ mol của Fe3+ khi phức tạo thành có độ hấp thu A = 0,45 dùng cuvet đo có l = 1cm.
A. 7,14.10-5
B. 71,4.10-2
C. 7,14.10-4
D. 7,14.10-6
Hướng dẫn:
I
5
Áp dụng công thức: A  lg 0  .l.C  0, 45  C  7,14.10 M
I
CÂU 5. Lấy 20,00 ml dung dịch mẫu có chứa sắt cho tạo phức với thuốc thử thích hợp rồi pha loãng
thành 50,00ml dung dịch đo. Đo đo hấp của dung dịch ở  = 510nm được giá trị A = 0,225 (sử dụng
cuvet có l = 1cm).
Lấy 20,00 ml dung dịch mẫu chứa sắt khác thêm vào 4mL dung dịch sắt chuẩn 10 mg Fe/L
cho tạo phức với thuốc thử thích hợp rồi pha lỗng thành 50,00ml dung dịch đo. Đo đo hấp của dung
dịch ở  = 510nm được giá trị A = 0,358.
Tính nồng độ ppm của dung dịch mẫu sắt ban đầu.
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức: A  lg

I0
�20C �
 .l � �
 0, 225
I
�50 �

Thêm 4ml dung dịch sắt chuẩn 10 mg Fe/L vào dung dịch đầu => C1=

C.20  4.0, 01/ 56
50

4.0, 01 �
�
�C.20  56 �
I0
 0,358
=> A  lg  .l.C1  .l �
�
I
50
�
�
�
�
C.20  4.0, 01/ 56 0,358

→
→ C=8,84.10-5M ⟺ 4,95ppm
20.C
0, 255
CÂU 6. Trong phương pháp đo quang, khi đo độ truyền quang một dung dịch trong cuvet có l=1cm
thì A = 0,245. Xác định độ truyền qua (T).
A. 68,30%
B. 61,08%
C. 56,88%
D. 57,60%
Hướng dẫn:

20
Sáng kiến kinh nghiệm


I0
  lg T  0, 245 => T = 0,5688
hay T% = 56,88%.
I
CÂU 6. Cường độ của dòng sáng Io sau khi đi qua lớp dung dịch có chiều dày l 1 = 1 cm giảm đi
10%. Hỏi cường độ dòng sang sẽ giảm bao nhiêu % sau khi đi qua dung dịch nói trên có bề dày l 2 =
10 cm.
ĐS: I2 = 0,349I0
CÂU 7. Hai hợp chất hữu cơ X và Y có độ hấp thụ quang cực đại lần lượt tại 255 nm và 330 nm.
Trong dung dịch chỉ chứa riêng chất X thì (255) = 4,60; (330) = 0,46.
Trong dung dịch chỉ chứa riêng chất Y thì (255) = 3,88; (330) = 30,00.
Khi đo dung dịch hỗn hợp gồm X và Y dung cuvet có bề dày 1 cm thì A(255) = 0,274 và
A(330) = 0,111.
Tính nồng độ của hai chất X và Y trong dung dịch hỗn hợp kể trên.
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật cộng tính, ta có:
A(255) = 0,274 = 4,6.1.CX + 3,88.1.CY
A(330) = 0,111 = 0,46.1.CX + 30.1.CY
=> CX = 0,057M và CY= 2,82.10-3M
A  lg

CÂU 8. Hằng số cân bằng của chất chỉ thị được xác định bằng cách chuẩn bị ba dung dịch, trong
từng dung dịch, tổng nồng độ của chỉ thị là 1,35x10-5 M.
Điều chỉnh pH của dung dịch sang mơi trường axit để đảm bảo tồn bộ chất chỉ thị nằm ở
dạng axit, độ hấp thụ quang là 0,673.
Điều chỉnh dung dịch thứ 2 sao cho toàn bộ chất chỉ thị ở dạng bazơ, độ hấp thụ quang của

dung dịch thứ 2 là 0,118.
Dung dịch thứ 3 được điều chỉnh đến pH 4,17, mật độ hấp thụ quang là 0,439.
Tính hằng số phân li axit của chỉ thị nói trên.
Hướng dẫn:
Phương trình phân ly axit:
��
�H   X 
Ka
HX ��
�
Ta có:
0,673   HX .l.1,35.10 5 ��
� HX  49851,85
0,118   X  .l.1,35.105 ��
� X   8740, 74
�
0, 439   HX .l.[HX ]   X  .l.[X  ] �
�
[HX ]  7,81.106
[X  ].[H  ]
�
�
�
K

 104,31
�
� 
a
6

5

[HX ]
[X ]=5,69.10
CHX  1,35.10  [HX ]  [X ]
�
�
CÂU 9. Hãy xác định độ lệch tương đối khỏi định luật Beer khi pha loãng dung dịch màu 0,2 M của
phức Fe3+ với SNC- 20 lần, nếu biết nồng độ dư của thuốc thử là 400% và hằng số không bền của
phức Fe(SCN)2+ bằng 9,3x10-4
Đáp số: 1,77%.
CÂU 10. Hãy xác định độ lệch tương đối khỏi định luật Beer khi pha loãng dung dịch Fe(III) salisilat
0,2M thành 100, 500 và 1000 lần khi:
a) Nồng độ thuốc thử dư là 20%.
b) Khi không dư thuốc thử.
Cho biết hằng số không bền của phức bằng: 4x10-17.
Đáp số:
a/ 1,65x10-12%; 8,32x10-12%; 1,67x10-11%.
b/ 1,27x10-5%; 3,01x10-5%; 4,32x10-5%.

21
Sáng kiến kinh nghiệm


II. Các bài tập nâng cao
Trong phần này, chúng tôi sưu tầm một số bài tập nâng cao, nhằm kết hợp nhiều phần kiến
thức về phân tích trắc quang nói riêng và các phương pháp phân tích định lượng nói chung. Ở trong
phần này, một số bài tập có hướng dẫn và một số bài tập khơng có hướng dẫn.
CÂU 1. Brown và Lin mô tả kết quả xác định hàm lượng methanol dựa theo nguyên tắc ảnh hưởng
của methanol đến phổ hấp thụ ánh sáng của metylen xanh như sau. Khi khơng có methanol phổ hấp

thụ ánh sang của metylen xanh chỉ ra 2 bước sóng cực đại là 610 nm và 663 nm, tương ứng với dạng
monomer và đimer. Với sự có mặt của methanol thì cường độ hấp thụ ánh sáng của dạng dimer giảm
còn của dạng monomer tăng. Khi tiến hành với nồng độ của methanol từ 0% đến 30% thì tỉ số mật độ
quang ở bước sóng 663 nm, A663, và 610 nm, A610, là các hàm tuyến tính với nồng độ của methanol.
Sử dụng các số liệu chuẩn sau đây, hãy xác định nồng độ của methanol (nồng độ %) trong dung dịch
có A610 là 0,75 và A663 là 1,07.

Hướng dẫn:
Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc giữa %
methanol và tỉ lệ mật độ quang giữa 2 bước sóng:

Với tỉ lệ mật độ quang = 1,07/0,75=1,4267
=> % methanol = 10,61%
CÂU 2. Để xác định hàm lượng Fe(III) trong mẫu dung dịch A bằng phương pháp thêm chuẩn, người
ta dùng thuốc thử là axit sulfosalisilic và tiến hành thí nghiệm như sau: Lấy 5,0 mL dung dịch mẫu

22
Sáng kiến kinh nghiệm


phân tích trên rồi pha chế thành dung dịch màu thì đo độ hấp thụ quang Ax = 0,550. Nếu như cũng
lấy 5,0 mL dung dịch mẫu thử trên, rồi cho thêm vào 0,15 mg Fe(III) rồi tiến hành pha chế thành
dung dịch màu như trên và đo độ hấp thụ quang thì A 1 = 0,850. Biết rằng cả 2 dung dịch đều được
pha chế với qui trình giống hệt nhau, thể tích dung dịch trước khi đo mật độ quang là bằng nhau, đo
cùng bước sóng và cuvet đo có độ dày như nhau. Tính nồng độ Cx của Fe(III) trong dung dịch A.
Hướng dẫn:
A1 = 0,550 = ε.l.C
C.5  0,15 / 56
A2  0,850   .l.
5

0,550
C.5

� C  9,821.104 M
=>
0,850 C.5  0,15 / 56
CÂU 3. Để xác định hàm lượng nguyên tố đồng (Cu) trong mẫu nước (mẫu A), người ta tiến hành
phép chuẩn độ đo quang với dung dịch thuốc thử EDTA 2,0  10-3 M. Cách tiến hành như sau: chuẩn
bị 9 cốc (đánh số thứ tự từ 1 đến 9), mỗi cốc đựng 10,0 mL mẫu A. Thêm vào mỗi cốc 1,0 mL dung
dịch đệm để điều chỉnh pH, sau đó thêm lần lượt vào các cốc dung dịch EDTA và nước cất với thể
tích tương ứng như trình bày trong bảng sau. Lắc để trộn đều các dung dịch, để yên trong thời gian 5
phút rồi tiến hành đo độ hấp thụ quang của các dung dịch thu được ở bước sóng 720 nm. Kết quả đo
mật độ quang được đưa ra trong bảng sau:
STT
VEDTA(mL)
VH2O (mL)
Abs

1
0
2,4
0,004

2
0,3
2,1
0,227

3
0,6

1,8
0,450

4
0,9
1,5
0,686

5
1,2
1,2
0,908

6
1,5
0,9
1,125

7
1,8
0,6
1,134

8
2,1
0,3
1,142

9
2,4

0
1,140

a) Hãy cho biết, những cấu tử nào (ion Cu 2+, EDTA, phức của Cu2+-EDTA) hấp thụ quang ở
bước sóng 720 nm? Giải thích?
b) Từ dữ liệu thực nghiệm trong bảng, hãy xác định nồng độ mol/L của Cu2+ trong mẫu A.
Hướng dẫn:
a) Khi chưa cho EDTA, dung dịch chỉ có Cu 2+ thì mật độ quang = 0,004 ≈ 0. Như vậy tại bước sóng
720 nm thì Cu2+ khơng hấp thụ quang.
Bắt đầu cho EDTA thì mật độ quang tăng, vì vậy phức Cu2+-EDTA hấp thụ quang.
Khi dư EDTA thì mật độ quang đo được không đổi, như vậy EDTA không hấp thụ quang.
b) Dựa vào biểu đồ để xác định điểm tương đương của phép chuẩn độ.

Xây dựng đường chuẩn độ dựa vào việc chọn các điểm trên vùng tuyến tính khi thêm EDTA.
Thu được A=0,7513.VEDTA + 0,003.
Tại giá trị dư EDTA thu được A=1,140.
23
Sáng kiến kinh nghiệm


Vậy điểm tương đương sẽ là tại thời điểm A=1,140=0,7513.VEDTA+0,003
VEDTA=1,513 mL => CCu2+ = 3,026.10-4M
CÂU 4. Để xác định thành phần của phức tạo bởi Mn(II) với thuốc thử PAN (1-(2-Pyrydilazo)-2Naphtol), người ta tiến hành như sau: Chuẩn bị một dãy các dung dịch thuốc thử PAN có nồng độ
hằng định là CPAN = 410-5M, nồng độ của Mn2+ thay đổi từ 510-6 M đến 510-5M ở pH = 10,15.
Chiết các chất tan trong dung dịch bằng 5 ml benzen rồi tiến hành đo mật độ quang của dung dịch
chiết tại bước sóng 565 nm. Kết quả thu được như sau:

Yêu cầu: Xác định thành phần của phức tạo bởi Mn-PAN biết phức là phức đơn nhân.
Hướng dẫn:
Dựa vào dữ kiện chuẩn độ, ta xây dựng phương trình tuyến tính sự phụ thuộc giữa mật độ

quang vào nồng độ Mn2+ thêm vào.

Dựa vào đồ thị, ta thấy khoảng tuyến tính nằm từ giá trị C(Mn 2+) từ 0,5 đến 1,4M, thu được
đường chuẩn A = 0,8655.C + 0,1008.
Với lượng dư Mn2+ thì mật độ quang khơng đổi, từ đó xác định điểm tương đương của phép
chuẩn độ: 1,7 ≈ 0,8655.C + 0,1008 => C=1,8477.10-5M
Như vậy, tỉ lệ Mn/PAN ≈ 1/2
CÂU 5. Tính tỉ số các hệ số tỷ lượng (m/n) của phức có thành phần M mRn bằng phương pháp tỷ số độ
dốc từ các dữ liệu thực nghiệm sau đây (cố định điều kiện pha chế và đo mật độ quang A ở điều kiện
 và l như nhau):
- Thí nghiệm 1: CR = const, CM biến đổi.
CM.106 mol/L
2,20
4,30
A
0,103
0,215
- Thí nghiệm 2: CM = const, CR biến đổi.

6,50
0,316

8,60
0,407

CR.105 mol/L
A

1,30
0,296

1,71
0,388

0,43
0,091

0,86
0,196

24
Sáng kiến kinh nghiệm


Hướng dẫn:
Dựa vào dữ kiện hai thí nghiệm, ta xây dựng đường phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ
phối tử hoặc ion kim loại như sau.

Thí nghiệm 1: Đường màu xanh, thể hiện sự phụ thuộc mật độ quang vào CM.
A=0,0473.CM+0,0047.
Thí nghiệm 2: Đường màu đỏ, thể hiện sự phụ thuộc mật độ quang vào CR.
A=0,0232.CR-0,0062.
Như vậy tỉ số m/n được xác định theo tỉ lệ hệ số góc: m/n = 0,0232/0,0473 = 1/2.
=> Công thức phức là MR2.
CÂU 6. Để xác định hệ số tỉ lượng trong phức Kim loại – phối tử, người ta dùng phương pháp biến
đổi liên tục 1 thành phần. Một dãy các dung dịch được chuẩn bị trong đó nồng độ của ion kim loại
được giữ cố định ở nồng độ 3,65x10 -4 M còn nồng độ phối tử được thay đổi trong khoảng từ 10 -4 đến
10-3 M. Tiến hành đo mật độ hấp thụ quang của các dung dịch và kết quả được đưa ra trong bảng sau:

Hãy xác định thành phần của phức biết rằng phức là đơn nhân.

CÂU 7. EDTA có thể tạo phức màu với nhiều ion kim loại. Do vậy ta có thể định lượng hàm lượng
các ion kim loại bằng phương pháp quang học. Hệ số hấp thụ phân tử của các phức của các kim loại
Cu2+; Co2+ và Ni2+ với EDTA tại 3 bước sóng lần lượt như trong bảng sau:

25
Sáng kiến kinh nghiệm