Bài giảng Cơ sở hóa phân tích môi trường: Chương 5

Analytical Chemistry 1
Chương 5: Các phương pháp phân tích hóa lí
5.1. Phương pháp phân tích phổ tử ngoại
và ph
ổ khả kiến
5.2.
Phương pháp phân tích đo điện thế
5.3. Phương pháp sắc ký
Analytical Chemistry 2
5.1. Phương pháp phân tích phổ tử ngoại và phổ khả kiến
5.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
5.1.2.
Định luật Bouguer – Lambert – Beer
5.1.3. S
ự hấp thu bức xạ tử ngoại và khả kiến
c
ủa các hợp chất
5.1.4. K
ỹ thuật định lượng bằng phổ UV – VIS
5.1.5. Thi
ết bị đo phổ UV – VIS
5.1.6.
Ứng dụng
Analytical Chemistry 3
5.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
 Nghiên cứu đám phổ từ miền tử ngoại gần tới
mi
ền hồng ngoại gần
Analytical Chemistry 4
Vùng ánh sáng nhìn thấy
Bước sóng, l, tăng

Năng lượ
ng giảm
400 nm 500 nm 600 nm 700 nm
Analytical Chemistry 5
Các thông số liên quan tới phổ
h Hằng số Planck = 6.626×10
-34
J
.
s
c Vận tốc ánh sáng = 2.998×10
8
m
.
s
-1
hνE

λ
c
ν 
1. Sóng Bước sóng, 
Tần số, 
2. Các hạt photon
3.
Năng lượng E = h
Analytical Chemistry 6
Sự chuyển mức năng lượng khi kích thích e
Trạng thái đầu Hấp thụ Phát xạ
Analytical Chemistry 7

Sự chuyển mức năng lượng khi kích thích e
Analytical Chemistry 8
Atomic absorption: electrons excited to higher energy levels
Atomic emission: excited electrons lose energy
Incandescent
Hot Gas
Cold Gas
Continuous
Discrete Emission
Discrete Absorption
Analytical Chemistry 9
E
h

=

E
levels

E = E
f
– E
i
Absorption: E
f
> E
i
Emission: E
f
< E

i
Analytical Chemistry 10
Phân tử hấp thụ và phát xạ
Analytical Chemistry 11
Phổ phân tử
400
500 600
700
 (nm)
Absorption Emission
Intensity
Analytical Chemistry 12
5.1.2. Định luật Bouguer – Lambert – Beer
 Khi chiếu chùm sáng đi qua dung dịch chất hấp thụ
ánh sáng, chất đó chỉ hấp thụ chọn lọc một số tia
sáng tùy theo màu s
ắc của chất
Analytical Chemistry 13
5.1.2. Định luật Bouguer – Lambert – Beer
 Chiếu chùm sáng đơn sắc có cường độ I
0
qua
dung d
ịch có nồng độ C, sau khi qua khỏi dd
cường độ còn lại là I:
 Độ truyền qua của ánh sáng: T
I
0 I
1
T

I
I
0
1

Nồng độ C
Analytical Chemistry 14
5.1.2. Định luật Bouguer – Lambert – Beer
εbC-
0
10
I
I
T 
Trong đó:
-
ε là hệ số hấp thụ phân tử, đặc trưng cho bản
ch
ất của chất hấp thụ as và bước sóng của ánh
sáng chi
ếu vào
- b là b
ề dày của dung dịch (cm)
- C là n
ồng độ dung dịch (mol/L)
Analytical Chemistry 15
5.1.2. Định luật Bouguer – Lambert – Beer


 

εbCA
A
TA
εbC





10log
log
Để thuận tiện cho việc tính toán, chúng ta sử dụng
đại lượng A, mật độ quang (độ hấp thụ):
T có giá tr
ị từ 1 → 0 hay 100% → 0%
A có giá tr
ị từ 0 → ∞
Analytical Chemistry 16
5.1.3. Sự hấp thu bức xạ tử ngoại và khả kiến của các hợp chất
 Một vật có màu hoặc không màu là do kết quả tương tác
khi chiếu ánh sáng vào vật đó
 Nếu as bị khuếch tán hoàn toàn hoặc đi qua hoàn toàn
thì vật đó sẽ có màu trắng hoặc không màu đối với
người qua sát
 Nếu tất cả các tia của ánh sáng trắng đều bị hấp thụ thì
vật có màu đen
 Một vật có màu đỏ là do hấp thụ chọn lọc as vùng khả
kiến theo một trong các kiểu sau:
- Hấp thu tất cả các tia trừ tia màu đỏ
- Hấp thu 2 vùng khác nhau của as trắng sao cho các

tia còn lại cho mắt ta có cảm giác màu đỏ
- Hấp thu tia phụ của tia màu đỏ (tia lục)
Analytical Chemistry 17
Quan hệ giữa tia hấp thu và màu của chất bị hấp thu
lụcđỏ610 – 730
xanh lụcda cam590 – 610
xanhvàng560 – 590
tímlục vàng 530 – 560
đỏ tímlục510 – 530
đỏlục xanh490 – 510
vàng da camxanh430 – 490
vàng lụctím400 – 430
Màuλ, nm
Màu của chấtTia bị hấp thu
Analytical Chemistry 18
5.1.4. Kỹ thuật định lượng bằng phổ UV – VIS
 Thiết bị phân tích:
Nguồn
sáng
Bộ
tán sắc
Mẫu
nghiên cứu
Bộ thu
tín hiệu
Analytical Chemistry 19
Cuvet
Analytical Chemistry 20
Phương pháp chuẩn độ trắc quang
 Điểm tương đương nhận được bằng phương pháp đo

quang
 Yêu cầu của phản ứng dùng trong chuẩn độ trắc quang:
 Thỏa mãn yêu cầu chung của pư pttt
 Cấu tử cần định lượng phải chuyển thực tế thành phức
 Chuẩn độ trắc quang thực tế được sử dụng trong những
trường hợp sau:
 Sản phẩm pư chuẩn độ có màu
 Màu của chỉ thị không biến đổi đột ngột mà thay đổi
chậm
 Chuẩn độ dung dịch có màu
 Chuẩn độ chất hấp thụ as thuộc miền tử ngoại, khả kiến
hoặc hông ngoại gần
 Chuẩn độ dung dịch rất loãng
Analytical Chemistry 21
Phương pháp chuẩn độ trắc quang
R
X
• D
ựng đồ thị A = f(V) trước và
sau điểm tương đương
• Điểm cắt nhau (điểm gãy) của 2
đoạn thẳng chính là điểm tương
đương
Analytical Chemistry 22
Các dạng đường chuẩn độ trắc quang
 Phương trình pư chuẩn độ
X + R = Z
A
V
Cấu tử cần chuẩn độ X và thuốc

thử không hấp thụ as. Sản phẩm Z
hấp thụ as
A
V
X hấp thụ
R, Z không hấp thụ
Analytical Chemistry 23
Các dạng đường chuẩn độ trắc quang
A
V
X, Z không hấp thụ
R hấp thụ
A
V
X, R hấp thụ
Z không hấp thụ
Analytical Chemistry 24
Phương pháp đo quang
Ví dụ: Xác định hàm lượng NO
2
-
trong nước
 Ở môi trường pH = 2 – 2,5; nitrit tác dụng
v
ới acid sulfanilic và naphthylamine tạo
thành acid azobenjol naphthylamine sulfonic
có mà
u đỏ tía

Analytical Chemistry 25