ÔN tập PHÂN TÍCH CÔNG cụ

ÔN TẬP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ
Câu 1: Nội dung cơ bản của định luật hấp thụ Lambert-Beer. 3 tính
chất của A và epsilon. Các dạng bài tập ứng dụng phương pháp
đường chuẩn và thêm chuẩn, áp dụng định luật Lambert Beer.
- Định luật Lambert-Beer: Khi chiếu chùm sáng qua dung dịch chất hấp thụ
ánh sáng thì chất đó sẽ hấp thụ chọn lọc tia sáng, tùy màu sắc của dung dịch.
Hay nói cách khác giũa màu sắc dung dịch và khả năng hấp thụ các tia sáng
có mối liên hệ với nhau.
- 3 tính chất của A (độ hấp thụ quang)
+ Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào bước sóng.
+ Sự phụ thuộc A vào nồng độ C.
+ Tính chất cộng tính của độ hấp thụ quang.
- Tính chất của ε (Hệ số hấp thụ mol)
ε đặc trưng cho bản chất hấp thụ ánh sáng, chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh
sáng tới, được xem là tiêu chuẩn khách quan quan trọng nhất đánh giá độ nhạy
của phép đo quang.

Câu 2: Cấu tạo của thiết bị đo phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
 Hệ máy 1 chùm tia


 Hệ máy 2 chùm tia

Câu 3: Nguyên tắc phép đo quang phổ phát xạ nguyên tử (AES).
Nêu rõ các nguồn kích thích trong phép đo quang phổ phát xạ
nguyên tử.
 Nguyên tắc đo
- Chuyển mẫu phân tích thành hơi và trạng thái ngun tử tự do (q trình hóa
hơi, ngun tử hóa mẫu).
- Kích thích đám hơi ngun tử tự do phát tia bức xạ.
- Sử dụng hệ quang học thu, phân ly và ghi toàn bộ phổ phát xạ của mẫu vật

- Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng
 Các nguồn kích thích trong phép đo AES
(1) Ngọn lửa đèn khí
Đặc điểm: nhiệt độ 1700-3200oC, cấu tạo đơn giản, ổn định
Nhiệt độ ngọn lửa phụ thuộc vào bản chất và thành phần khí.
(2) Hồ quang điện
Nhiệt độ của hồ quang điện nằm trong vùng 3500-6000oC
Nhiệt độ phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm điện cực.
Nguồn kích thích cho độ nhạy cao
Hồ quang điện xoay chiều cho kết quả ổn định hơn


(3) Tia lửa điện
Tia lửa điện là nguồn kích thích phổ có năng lượng tương đối cao, nhiệt độ 40006000oC, ổn định, độ lặp lại cao, nhưng độ nhạy kém hơn hồ quang điện.
Yếu tố quyết định nhiệt độ của vùng phát tia lửa điện là mật độ dòng lúc xảy ra sự
phóng điện giữa hai điện cực.
(4) Plasma cao tần cảm ứng
Nguồn năng lượng có nhiệt độ cao. Nhiệt độ ở tầm 6000-10000oC, hóa hơi và
ngun tử hóa hồn toàn mọi trạng thái vật liệu mẫu với hiệu suất cao. Các hợp
chất bền nhiệt cũng bị hóa hơi và phân ly thành nguyên tử tự do.

Câu 4: Nguyên tắc phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
- Chuyển các nguyên tố phân tích thành đám hơi nguyên tử tự do.
- Chiếu chùm bức xạ có bước sóng đúng với bước sóng mà chúng có thể phát
ra khi ở trạng thái kích thích → các nguyên tử sẽ hấp thụ bức xạ đó → tạo
phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố.
- Đo độ hấp thụ quang sẽ xác định được C
A = kC

Câu 5: Sơ đồ khối hệ thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Câu 6: Kĩ thuật nguyên tử hoá ngọn lửa và kĩ thuật ngun tử hố
khơng ngọn lửa trong phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
1. Kĩ thuật nguyên tử hố ngọn lửa (F-AAS)
 u cầu:
- Nóng đều mẫu
- Hóa hơi và nguyên tử hóa hiệu suất cao, nhiệt độ ngọn lửa đủ lớn, điều chỉnh
được, ổn định theo thời gian.
- Ngọn lửa thuần khiết
- Có bề dày đủ lớn để tăng độ nhạy của phép đo
- Tiêu tốn ít mẫu
 Quá trình phụ thuộc vào:
- Nhiệt độ ngọn lửa
- Bản chất mẫu và thành phần mẫu
- Chất phụ gia
 Các q trình xảy ra trong ngọn lửa
- Aerosol hố: phun dung dịch mẫu thành các hạt như sương mù
- Bay hơi dung mơi tạo các hạt rắn nhỏ
- Hố hơi và nguyên tử hoá
- Hấp thụ bức xạ và tạo phổ

2. Kĩ thuật ngun tử hố khơng ngọn lửa (GF-AAS)
 Nguyên tắc
Dùng năng lựong nhiệt của dòng điện rất cao (300-500A) để đốt nóng tức khắc
cuvet graphit chứa mẫu phân tích ngun tử hố mẫu cho phép đo AAS (hay
thuyền đặt trong cuvet graphit)
 Đặc điểm
+ Mẫu để trong cuvet graphit hay thuyền Tantan.
+ Q trình ngun tử hố diễn ra theo 3 giai đoạn chính, kế tiếp nhau

+ Xảy ra trong mơi trường khí trơ Ar, He, N.
+ Nhiệt độ cao (2000-3000oC).
+ Thời gian nguyên tử hoá ngắn (từ 3-5s)
+ Phép đo có độ nhạy cao (0,1 -10 ppb)


+ Lượng mẫu nhỏ (10- 50 μL) cho 1 lần đo.
 Các q trình xảy ra với kĩ thuật khơng ngọn lửa:
- Sấy khô mẫu: nhiệt độ 100-150oC, thời gian 25-40s.
- Tro hóa luyện mẫu: nhiệt độ 400-1500oC, thời gian 30-60s.
Nhiệt độ tro hóa phụ thuộc vào bản chất mỗi nguyên tố, dạng hợp chất mà nguyên
tố đó tồn tại, cũng như nền mẫu.
- Nguyên tử hóa mẫu: Giai đoạn cuối cùng của phép đo.
Thời gian rất ngắn, 3-6s.
Tốc độ tăng nhiệt độ rất lớn 1800-2500oC/s.
Nhiệt độ nguyên tử hóa phụ thuộc vào bản chất mỗi nguyên tố, ở mức độ nhất định
phụ thuộc vào trạng thái và thành phần mẫu, nhất là nền mẫu.
- Làm sạch cuvet: nhiệt độ làm sạch cuvet được nâng cao hơn nhiệt độ nguyên
tử hóa để hóa hơi hồn tồn lượng vết ngun tố xác định dính ở thành
cuvet.

Câu 7: Nguyên tắc của các phương pháp cực phổ, von-ampe. Các
đại lượng đặc trưng của sóng cực phổ. Điện cực giọt thuỷ ngân. Cấu
tạo. Ưu nhược điểm.
1. Nguyên tắc của các phương pháp cực phổ, von-ampe.
Phương pháp cực phổ sử dụng điện áp phân cực một chiều đối với điện cực giọt
thuỷ ngân biến thiên tuyến tính với thời gian để nghiên cứu các quá trình khử cực
của các chất điện hoạt (chất phân tích) trên điện cực đó.
2. Các đại lượng đặc trưng của sóng cực phổ.
- E1/2 : Thế ứng với nửa chiều cao của sóng cực phổ

- Igh: Dịng giới hạn khuếch tán, tức là chiều cao của sóng cực phổ tỉ lệ thuận
với nồng độ của chất khử cực trong dung dịch: Igh = K . C
3. Điện cực giọt thuỷ ngân
 Cấu tạo


Điện cực thủy ngân gồm mao quản bằng thuỷ tinh có chiều dài khoảng 10 đến
15cm, với đường kính lỗ khoảng 0,03 đến 0,08 mm, cung cấp những giọt Hg
đường kính khoảng 1mm nhỏ đều đặn đồng thời để thực hiện phản ứng điện hóa
trên đó.
 Ưu điểm
- Điện cực luôn sạch: giọt rơi liên tục với tốc độ đều nên bề mặt giọt luôn
luôn được đổi mới và bề mặt giọt không bị bẩn bởi sản phẩm của phản ứng
điện cực, dịng điện phân đo được vì vậy sẽ rất ổn định.
- Đối tượng áp dụng rộng: Quá thế của hidro trên điện cực Hg rất lớn, khoảng
thế ghiên cứu rộng (từ +0,25V đến -2V tuỳ thuộc môi trường và chất điện li)
nên phương pháp cho khả năng xác định một lượng lớn các chất vô cơ cũng
như hữu cơ.
- Kết quả đo chính xác, độ lặp lại cao: Kích thước của giọt rất nhỏ, nên diện
tích bề mặt rất nhỏ vì vậy lượng chất bị giảm nồng độ theo thời gian thực tế
không xảy ra. Kết quả đo có ổn định và chính xác.
- Kết cấu gọn nhẹ: Điện cực có kích thước khá nhỏ, nên việc thiết kế các bình
điện phân thể tích nhỏ, ứng dụng rất tốt trong các phương pháp vi phân tích.

Câu 8: Các loại dòng điện trong phương pháp cực phổ von-ampe.
Dòng khuếch tán đến điện cực giọt thuỷ ngân. Phương trình
Ilkovich.
 Các loại dòng điện trong phương pháp cực phổ von-ampe: khuếch tán, điện
di chuyển và đối lưu
 Khuếch tán chất đến điện cực giọt Hg là sự khuếch tán động đến điện cực

hình cầu có kích thước thay đổi theo thời gian, nên đó vừa là sự khuếch tán
động vừa là sự khuếch tán đối lưu.
 Phương trình Ilkovich:
Ikt = 0,732.n.F.D1/2.m2/3.t1/6.(C0-C +), trong đó

- C0 là nồng độ chất khử cực trong lòng dung dịch, mol/cm3
- C+ là nồng độ của nó trên bề mặt điện cực (mol/cm3).


- D là hệ số khuyếch tán, cm2/s
- m là tốc độ chảy của thủy ngân, giọt/s
- t là chu kỳ giọt, s
- n là số e trao đổi
Với dòng giới hạn khuếch tán thì C+ = 0, ta có phương trình dịng giới hạn
khuếch tán: Ighkt = 0,732.n.F.D1/2.m2/3.t1/6.Co
Ilkovic đã đưa ra dịng trung bình:
Īghkt = 0,627.n.F.D1/2.m2/3.t11/6. C0 =K.C

Câu 9: Nguyên tắc phương pháp tách sắc kí. Phân loại các phương
pháp sắc kí. Các đại lượng đặc trưng sử dụng trong phương pháp
sắc kí.
1. Nguyên tắc phương pháp tách sắc kí
Tách riêng từng chất sau đó xác định hàm lượng các chất bằng cách đo mật thụ
quang của các chất.
2. Phân loại các phương pháp sắc kí.
 Theo pha động
- Sắc kí khí: pha động là khí
- Sắc kí lỏng: pha động là lỏng
- Sắc kí chất lỏng siêu tới hạn: CO2 lỏng
 Theo cơ chế:

-

Sắc kí hấp phụ
Sắc kí phân bố
Sắc kí ion
Sắc kí rây phân tử

 Theo khơng gian:
- Sắc kí cột


3.
-

Sắc kí lớp mỏng
Sắc kí giấy
Các đại lượng đặc trưng sử dụng trong phương pháp sắc kí.
Thời gian lưu (tR) : tính từ lúc bắt đầu bơm mẫu vào đầu cột tới khi pic đạt
giá trị cực đại
- Thời gian trống (chết): tm (đối với các cấu tử không bị lưu giữ trên cột)
- Thời gian lưu hiệu chỉnh: tR’ = tR -tm
- Thể tích lưu: VR = F.tR
F: tốc độ chảy của pha động
- Thể tích lưu hiệu chỉnh: VR’ = F.tR’

Câu 10: Thuyết đĩa lí thuyết. Thuyết tốc độ. Phương trình VanDeemter. Các cách làm tăng độ phân giải của phép tách sắc kí.
1. Thuyết đĩa lí thuyết
- Đĩa lý thuyết: Chia cột thành nhiều phần nhỏ, tại đó có cân bằng phân bố của
chất phân tích giữa pha động và pha tĩnh.
- Hiệu suất cột được quyết định bởi số đĩa lý thuyết: số đĩa lý thuyết càng lớn,

hiệu suất tách càng lớn.


2. Thuyết tốc độ
Các yếu tố như đường kính hạt nhồi, kỹ thuật nạp cột và các yếu tố tốc độ của pha
động, hệ số khuếch tán của chất phân tích trong pha động và pha tĩnh ảnh hưởng
nhiều đến sự dãn rộng vùng chất phân tích hay độ rộng của pic thu được.
Chiều cao đĩa lý thuyết H, được hình thành do 3 thành phần H1, H2, H3:
H = H1 + H2 +H3.
3. Phương trình Van-Deemter


4. Các cách làm tăng độ phân giải của phép tách sắc kí.
a) Độ phân giải

R>1,5 => tách tốt

b) Các cách để tăng độ phân giải




-

Thay đổi cấu trúc cột
Tăng chiều dài cột
Giảm kích thước hạt nhồi
Thay đổi pha tĩnh
Giảm đường kính cột
Tối ưu vận hành cột:

Chỉnh tốc độ pha động tối ưu (ứng với H nhỏ nhất)
Giảm nhiệt độ cột (với GC)
Thay đổi thành phần pha động (với LC)

Câu 11: Nguyên tắc lựa chọn pha tĩnh trong sắc kí khí và sắc kí
lỏng.
- Chọn theo nguyên tắc: các chất tương tự nhau sẽ hòa tan vào nhau.
Chất phân cực: pha tĩnh phân cực
Chất phân tích khơng phân cực: pha tĩnh khơng phân cực
- Ít bay hơi, không phân hủy ở nhiệt độ ̣làm việc của cột
- Khơng có phản ứng bất thuận nghịch giữa chất phân tích và pha tĩnh cũng
như khí mang

Câu 12: Các loại cột tách trong sắc kí khí và sắc kí lỏng (cột nhồi,
cột mao quản).
 Sắc kí khí

 Sắc kí lỏng


Loại 1: Cột nhồi
Ống thép khơng rỉ, đường kính 2.1 - 4.6 mm; chiều dài: 30- 300 mm.
Bên trong nhồi hạt silica xốp, đường kính 3-10 μm.
Hiệu suất tách: 40 000 - 60 000 đĩa lý thuyết/m
Loại 2: Cột mao quản
Silica nung chảy, đường kính trong: 44-200 μm; chiều dài: 50-250 mm.
Bên trong nhồi hạt silica xốp, đường kính hạt 3-5 μm.
Hiệu suất tách: 250000 đĩa lý thuyết

Câu 13: Nguyên tắc làm việc, khả năng ứng dụng và độ nhạy của

detector FID, ECD, NPD, MS trong phuơng pháp sắc kí khí. Vai trị
của nhiệt độ trong sắc kí khí.
1. Các detecter
Nguyên tắc

Khả năng ứng
dụng

FID
+ Các hợp chất
khi bị đốt cháy
trong ngọn lửa
sẽ bị ion hóa tạo
điện tử và các
ion.
+ Đặt một điện
trường đủ lớn →
tạo dòng điện, tỷ
lệ với lượng chất
phân tích.

ECD
+ Các electron
trong detector
ion hóa pha
động → Tạo
dịng điện
+ Chất phân tích
có khả năng bắt
giữ điện tử →

giảm nồng độ
electron → giảm
dòng điện

Làm việc được
với hầu hết các
hợp chất hữu cơ
(Hợp chất có

Rất nhạy với các
hợp chất có
nhóm ái điện tử:
halogen, nitro.

NPD
Các hợp chất
được đốt cháy
trong plasma
bao quanh một
hạt rubidi được
cung cấp hydro
và khơng khí.
Các hợp chất
chứa nitơ và
photpho tạo ra
các ion bị hút
vào bộ thu. Số
lượng các ion
đập vào bộ thu
được đo và một

tín hiệu được tạo
ra.
Các hợp chất
chứa nitơ và
photpho

MS
+ Ion hóa chất
phân tích thành
những mảnh nhỏ
+ Tách các mảnh
nhỏ bằng điện
trường hoặc từ
trường

Detecter vạn
năng


Độ nhạy
(giới hạn phát
hiện càng thấp
thì detecter càng
nhạy)

liên kết C-H.
Phản ứng kém
đối với một số
chất hữu cơ
không chứa

hydro)
Giới hạn phát
hiện tương đối
thấp (0,1-10 ng)

Giới hạn phát
1-10 pg
hiện thấp: 0,1-10
pg (các hợp chất
halogen hóa); 1100 pg (nitrat);
0,1-1 ng
(cacbonyl)

Giới hạn phát
hiện thấp

2. Vai trị của nhiệt độ trong sắc kí khí.
- Rất quan trọng đối với sắc kí khí
+ Thời gian lưu và thể tích lưu giảm khi tăng nhiệt độ
+ Độ phân giải (R) giảm khi tăng nhiệt độ
+ Hệ số tách thay đổi khi tăng nhiệt độ (thường là giảm)
+ Hiệu lực của cột tách tăng nhẹ (số đĩa lý thuyết tăng)
- Chế độ đẳng nhiệt: nhiệt độ không đổi và thấp hơn một chút so với nhiệt độ
sôi của cấu tử tan.
- Chế độ chương trình nhiệt độ: trong trường hợp các cấu tử có nhiệt độ sơi
q khác nhau. Ban đầu đặt nhiệt độ không đổi với cấu tử có nhiệt độ sơi
thấp sau đó tăng nhiệt độ lên gần nhiệt đơ sơi của cấu tử có nhiệt độ sơi cao.

Câu 14: Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC). Nguyên
tắc. Sơ đồ khối hệ thiết bị.

 Nguyên tắc
- Mẫu ở dạng lỏng được bơm vào pha động lỏng
- Tách dựa trên sự phân bố khác nhau của chất phân tích giữa pha tĩnh và pha
động.
- Cần áp suất cao để đẩy dung môi qua cột.
 Thiết bị


Câu 15: Khái niệm sắc kí lỏng pha thường và pha đảo. Vai trị của
dung mơi trong sắc kí lỏng.
1. Sắc kí lỏng pha thường và pha đảo
Tùy thuộc vào gốc R pha tĩnh có thể có các tính chất khác nhau.
- Nếu R chứa nhóm chức phân cực (cyano, amino, diol,..) → pha tĩnh là phân
cực, pha động không phân cực hoặc ít phân cực: sắc kí pha thường.
- Nếu R không phân cực (n-octyl C8 hoặc n- octyldecyl C18) → pha tĩnh
không phân cực, pha động phân cực: sắc kí pha đảo.
Sắc kí pha đảo được sử dụng phổ biến hơn nhiều so với sắc kí pha thường.
2. Vai trị của dung mơi trong sắc kí lỏng.
Tách các chất theo nguyên tắc các chất tương tự nhau sẽ hòa tan vào nhau


- Trong săc ký pha thường, pha động là dung mơi kỵ nước như n-hexan, nheptan, benzen, cloroform, tetrachlorocarbon. Nói chung pha động dung mơi
khơng phân cực hay ít phân cực.Do hạn chế về tính kỵ nước của hệ pha
thường nên ít sử dụng trong thực tế.
- Trong sắc ký pha đảo, pha động là hệ dung môi phân cực, nó là dung mơi tan
được trong nước, trong nhiều trường hợp nước lại là một thành phần chính
của pha động. Dung môi phố biến trong hệ pha đảo là metanol, axetonitril
hay hỗn hợp metanol -nước, axetonitril – nước, axeton-nước...