Bài giảng Phân tích công cụ

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÂN TÍCH CƠNG CỤ
1.1. Đối tượng nghiên cứu
Vấn đề phân tích chất
+ Thuật ngữ “Phân tích” là thu nhận thơng tin từ đối tượng nghiên cứu về 2 phương diện được biểu diễn
bằng hai đại lượng đặc trưnglà hằng số đặc trưng cho đối tượng nghiên cứu (vd: thế điện cực, bước sóng,
thời gian lưu, mơi trường pH, tính tan…) và thơng tin về thành phần định lượng (VD: như lượng điện tiêu
thụ cho quá trình, cường độ dịng, cường độ ánh sáng, nồng độ…).
+ Phân tích cơng cụ: khảo sát các tham số của đối tượng, ghi nhận các tham số này bằng các dụng cụ thiết bị - máy móc từ đơn giản đến phức tạp, tinh vi.
Các bước tiến hành phương pháp phân tích cơng cụ được tóm tắt theo sơ đồ:

Hình 1: Qúa trình thu nhận thơng tin trong phương pháp phân tích cơng cụ.
Câu hỏi: thế nào là sai số ngẫu nhiên, sai số hệ thống (VD)
1.2. Phân loại
+ Hóa học phân tích bao gồm phương pháp hóa ướt cổ điển và phương pháp cơng cụ hiện đại.
+ Trong đó, phương pháp phân tích cơng cụ hiện đại được chia ra làm 3 phần chính.
- Các phương pháp quang học: bao gồm các phương pháp phổ phân tử và phương pháp phổ nguyên tử.
Trong trương trình học sẽ tập chung vào phương pháp phổ hấp thụ phân tử vùng tử ngoại nhìn thấy,
phương pháp phổ phát xạ nguyên tử và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử.
- Các phương pháp phân tích điện hóa: bao gồm điện cực và phương pháp điện thế, phương pháp điện
phân, và phương pháp Vôn – Ampe.
- Các phương pháp tách: Bao gồm chiết, sắc ký khí, sắc ký lỏng và điện di mao quản.
1.3. Thẩm định phương pháp (Method Validation)
+ Trong phân tích, cần lựa chọn đúng phương pháp áp dụng, có tính khoa học, phù hợp với mục tiêu phân
tích để có thể đưa ra kết quả tin cậy, chính xác nhất với giá thành thực hiện thấp nhất.
+ Thẩm định phương pháp là q trình chứng minh một phương pháp phân tích được chấp nhận cho một
mục đích phân tích đề ra. Các thông số trong thẩm định phương pháp bao gồm tính đặc hiệu, độ tuyến
tính, độ chính xác, độ đúng, miền tuyến tính, độ thu hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng.
+ Đối với các phịng thí nghiệm phân tích chuẩn VILAS, việc thẩm định phương pháp là bắt buộc để đáp
ứng được tiêu chuẩn ISO/IEC 17025.
Một số tiêu chí dùng để thẩm định phương pháp bao gồm: Độ đặc hiệu, độ tuyến tính, độ chính xác, độ
chụm, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng, độ ổn định

1.3.1. Độ đặc hiệu
Độ đặc hiệu (specificity) đo khả năng phân tíchcủa một phương pháp để phân biệt các chất phân tích so
với tất các các chất khác có thể có trong mẫu.
VD2:Phương pháp điện di phân tích và tách các chất nhờ tốc độ di chuyển khác nhau của chúng trong
một điện trường mạnh, sắc đồ điện di của Cefotaxim (kháng sinh điều trị nhiễm khuẩn) píc số 4 được thể
hiện trên hình số 1.1, được thêm 0.2% khối lượng tap chất đã được biết. Tạp chất này thường là sản
phẩm phụ trong quá trình tổng hợp Cefotaxim


Hình 2:Sắc đồ điện di của thuốc cefotaxim (pic số 4) và các tạp chất đã được biết đến trong quá trình
sản xuất thuốc (pic số 1-3 và 5-9)
Quan sát thấy ngồi pic chính (số 4) thể hiện sự có mặt của cefatoxim, còn xuất hiện rất nhiều các pic
gây nhiễu của tạp chất (xuất hiện trong quá trình tổng hợp cefatoxim), làm giảm độ đặc hiệu của phương
pháp. Để tăng độ đặc hiệu, trước khi phân tích cần phải tách loại các tạp chất có trong nền mẫu.
Như vậy, độ đặc hiệu của phương pháp có thể được cải thiện được bằng các biện pháp phù hợp.
1.3.2. Miền tuyến tính
+ Trong phân tích thườn sử dụng phương pháp đường chuẩn, các đường chuẩn ban đầu được thực nghiệm
và xây dựng bằng phương pháp hồi quy tuyến tính.
+ Độ tuyến tính (linearity) là chỉ tiêu đánh giá mức độ đường hiệu chuẩn tuân theo hàm bậc nhất (hàm
tuyến tính) như thế nào, được tính thơng qua giá trị bình phương của hệ số tương quan R:
𝑅2 =

[∑(𝑥𝑖 − 𝑥̅ ) (𝑦𝑖 − 𝑦̅)]2
∑(𝑥𝑖 − 𝑥̅ )2 ∑(𝑦𝑖 − 𝑦̅)2

Trong đó,𝑥̅ và ӯ lần lượt là giá trị trung bình của tất cả các giá trị x, y tại mỗi điểm chuẩn.
+ Thơng thường, đường hiệu chuẩn có 5 điểm chuẩn ở khoảng nồng độ từ 0,5 đến 1,5 lần so với nồng độ
chất cần phân tích (qua phép phân tích sơ bộ), mỗi điểm chuẩn cần thực nghiệm lấy số liệu ít nhất 3 lần
lấy giá trị trung bình.
Ví dụ:

Hình 3 là đường hiệu chuẩn của Holmi – một nguyên tố đất hiếm, có độ tuyến tính cao R2 = 0,9999.

Hình 3: Xây dựng đường hiệu chuẩn trong phân tích
Giá trị R càng gần 1 chứng tỏ đường hiệu chuẩn càng chính xác. Tùy vào từng mục đích phân tích, giá trị
R2 được chấp nhận ở nhiều mức độ khác nhau, thơng thường R2 ≥ 0,995 được coi là có độ tuyến tính cao.
2

Câu hỏi: tìm cách bấm máy tính để tính Giá trị R2
1.3.3. Độ chụm
+ Độ chụm (precision) hay cịn gọi là độ hội tụ mơ tả khả năng lặp lại của các kết quả phân tích khi sử
dụng cùng một phương pháp phân tích.
+ Nếu đo kết quả nhiều lần và các kết quả có giá trị rất gần nhau, ta nói chúng có độ chụm cao.Độ chụm
thường được biểu diễn bởi một trong số các thông số sau:phương sai, độ lệch chuẩn, và hệ số biến thiên


+ Phương sai (SD2) của mộ bộ số liệu là số đặc trưng cho độ phân tán của các số liệu so với giá trị trung
bình
+ Độ lệch chuẩn là giá trị chênh lệch trong tập dư liệu so vói gía trị TB: SD
+ Đểtínhđộlệchchuẩnbạncầnxácđịnhgiátrịsau:
- Giátrịtrungbình: x
- Độlêchchuẩn:
n

SD =

 (x

i

− x) 2

i

n −1

- Hệ số biến thiên (coefficient variation-CV) càng nhỏ, độ chụm càng cao và đc định nghĩa là tỷ số giữa
SD
độ lệch chuẩn và giá trị trung bình: CV =
x
Trong đó SD (Standard Deviation) là Độ lệch chuẩn, x là giá trị trung bình của các kết quả thực nghiệm
- Người ta sử dụng hệ số biến thiên dưới dạng phần trăm (Độ lệch chuẩn tương đối):
SD
RSD =
 100, (%)
x
+ Nếu độ chụm của phép phân tích khơng cao, cần kiểm tra lại trong mỗi lần đo các yếu tố: có cùng người
thực hiện, thực hiện có cùng thao tác, có đo trên cùng một thiết bị, các yếu tố ngoại cảnh ở các thời điểm
đo có giống nhau…(các yếu tố sai số ngẫu nhiên)..
Câu hỏi: tìm cách bấm máy tính để tính phương sai và độ chuẩn cho một bộ số liệu
1.3.3. Độ chính xác
+ Độ chính xác (accuracy) là mức độ gần nhau của giá trị đo được (thường lấy giá trị trung bình) với giá
trị “thực” hoặc giá trị được chấp nhận. Một phép đo có thể có độ chụm rất cao, nhưng kết quả vẫn bị sai.
Hoặc ngược lại, phép đo có kết quả đúng nhưng độ chụm thấp. Một phép đo có số liệu tin cậy là phép đo
có độ chụm và độ chính xác đều cao.

Hình 4:Độ thu hồi và độ chính xác
Thơng thường, các phép đo có độ chụm cao, nhưng độ chính xác thấp có ngun nhân do các sai sót có
tính hệ thống (sai số của máy đo, sai do thao tác...)
Một số phương pháp xác định độ chính xác:
- Cùng một chỉ tiêu phân tích, nếu các phương pháp phân tích khác nhau cho các kết quả giống hoặc rất

gần nhau, kết quả đó có thể coi là có độ chính xác cao.
- Phân tích mẫu chuẩn (đã biết kết quả đúng) trong cùng một nền mẫu tương tự như dung dịch phân tích.
- Phân tích mẫu trắng với việc thêm vào một lượng chất phân tích đã biết.


- Dùng phương pháp thêm chuẩn.
Thêm chuẩn (spiking) là phương pháp phổ biến nhất để đánh giá độ chính xác vì việc áp dụng các phương
pháp phân tích khác trong phịng thí nghiệm để so sánh kết quả thường khó khăn, các mẫu chuẩn và mẫu
trắng cũng khơng có sẵn.
Trong phương pháp thêm chuẩn, độ chính xác được đánh giá qua độ thu hồi (spike recovery), độ thu hồi
được định nghĩa theo cơng thức:
𝑅𝐸𝐶 =

𝐶𝑚ẫ𝑢đượ𝑐𝑡ℎê𝑚 − 𝐶𝑚ẫ𝑢𝑘ℎơ𝑛𝑔𝑡ℎê𝑚
𝐶𝑡ℎê𝑚

∗ 100(%)

Trong đó, Cmẫu không thêm là nồng độ dung dịch trước khi thêm chuẩn, Cmẫu được thêm là nồng độ của dung dịch
sau khi thêm một lượng chuẩn biết trước; Cthêm là nồng độ chất chuẩn đã thêm.
Ví dụ:
Một mẫu nước uống được xác định có nồng độ nitrat là 10,0 µg/l. Người ta thêm 5,0 µg/l nitrat vào mẫu
trên rồi lặp lại q trình phân tích. Kết quả phân tích cho 14,6 µg nitrat. Phần trăm thu hồi được tính như
sau:
𝑅𝐸𝐶 =

14,6 − 10,0
∗ 100(%) = 92%
5,0

Nếu yêu cầu độ thu hồi chấp nhận trong phạm vi từ 96% đến 104% thì kết quả trên khơng được chấp
nhận, phương pháp phân tích cần phải được nghiên cứu thêm để cải thiện kết quả
1.3.5.Khoảng tuyến tính
+ Là khoảng nồng độ ở đó độ tuyến tính, độ chính xác và độ chụm được chấp nhận
VD: Độ tuyến tính R2 (hệ số tương quan bình phương)  0,995; độ chính xác R’ (độ thu hồi) 2%, độ
chụm RSD (hệ số biến thiên)  3%.

Hình 5: Xác định khoảng tuyến tính
1.3.7.Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
+ Giới hạn phát hiện (LOD) hay còn gọi là giới hạn phát hiện dưới, làsố lượng nhỏ nhất của chất phân
tích có sự khác biệt “đáng kể” so với mẫu trắng.
+ Giới hạn định lượng: là số lượng nhỏ nhất của chất phân tích có thể đo được cho kết quả pt chấp nhận
được
+ Cách xác định giới hạn phát hiện:
- Sau khi ước lượng giới hạn phát hiện từ các thí nghiệm, chuẩn bị 1 mẫu với nồng độ lớn hơn từ 1 đến 5
lần so với giới hạn phát hiện
- Đo tín hiệu với số lần lặp là n(n>7)
- Tính độ lệch chuẩn SD cho sơ lần lặp n
- Đo các tín hiệu với mẫu trắng và xác định giá trị TB ymầu trắng
- Giới hạn phát hiện lý thuyết ydl= ymầu trắng + 3SD


- LOD xácđịnh ở trênlà LOD lýthuyết, giờ ta cầnxácnhậnlại LOD đóđểxemnócóphảilà LOD thựctếkhơng
- Tín hiệu đúng (yphân tích - ymầu trắng) tỷ lệ với C nồng độ của mẫu: yphân tích - ymầu trắng = m×C
m: độ dốc của đường chuẩn hóa
3SD
- Giới hạn phát hiện thực tế (nồng độ thấp nhất có thể đo được): LOD =
m
10 SD
- Giới hạn định lương: LOQ =

m
VD: GT (T.22)
1.3.8. Độ ổn định
+ Độ ổn định là khả năng cuả một phương pháp phân tích khơng bị ảnh hưởng bởi những thay đổi nhỏ.
+ VD: phương pháp tách sắc ký là ổn định nếu nó cho kết quả chấp nhận được khi thành phần dung môi,
pH, nồng độ đệm, nhiệt độ, khối lượng tiêm mẫu, bước sóng…
1.4. Một số phương pháp hiệu chuẩn
1.4.1Phương pháp đường chuẩn
+ Hàm toán phổ biến xây dựng đường chuẩn là: y = a.x hoặc y = a.x + b
+ Các dung dịch chuẩn của các đối tượng cần nghiên cứu được chuẩn bị sao cho nồng độ của các dung
dịch chuẩn chia đều trên dải tuyến tính
Nhược điểm: không khắc phục được ảnh hưởng của nền mẫu
1.4.2.Phương pháp thêm chuẩn
Phương pháp tính
+ Trong phương pháp thêm chuẩn: một lượng biết trước của chất phân tích đc thêm vào dung dịch cần
phân tích. Phương pháp này địi hỏi sự phản hồi tuyến tính của chất phân tích
+ Tiến hành phân tích mẫu phân tích ban đầu, ghi lại giá trị tín hiệu. Sau đó, một lượng biết trước của
chất phân tích được thêm vào dung dịch cần phân tích, phân tích mẫu sau pha, ghi lại giá trị tín hiệu. Ta
có đẳng thức sau:
𝑛ồ𝑛𝑔độ𝑐ℎấ𝑡𝑝ℎâ𝑛𝑡í𝑐ℎ𝑡𝑟ướ𝑐𝑡ℎê𝑚𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛
𝑛ồ𝑛𝑔độ𝑐ℎấ𝑡𝑝ℎâ𝑛𝑡í𝑐ℎ𝑠𝑎𝑢𝑡ℎê𝑚𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛

=

𝑡í𝑛ℎ𝑖ệ𝑢đ𝑜𝑡𝑟ướ𝑐𝑡ℎê𝑚𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛
𝑡í𝑛ℎ𝑖ệ𝑢đ𝑜𝑠𝑎𝑢𝑡ℎê𝑚𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛

Gọi [X]i là nồng độ dung dịch cần xác định, Vo là thể tích dung dịch chất phân tích ban đầu, Vs là thể tích
dung dịch chất chuẩn với nồng độ [S]i và thể tích tổng V= Vo + Vs.
Phương trình tính tốn có dạng:

[𝑋]𝑖
𝐼𝑋
𝑉𝑜
𝑉𝑠
=
→ [𝑋]𝑓 = [𝑋]𝑖 ; [𝑆]𝑓 = [𝑆]𝑖
[𝑋]𝑓 + [𝑆]𝑓 𝐼𝑆+𝑋
𝑉
𝑉
[𝑋]𝑖
[𝑋]𝑖

𝑉𝑜
𝑉

+ [𝑆]𝑖

𝑉𝑠
𝑉

=

𝐼𝑋
𝐼𝑆+𝑋

Ví dụ:Huyết thanh chưa Na+ cho tín hiệu trên thiết bị phân tích là 4,27mV. Nếu thêm 5,00mL dung dịch
NaCl 2.08 M vào 95 ml huyết thanh. Mầu sau khi thêm cho tín hiệu 7,98 mV. Hãy xd nồng độ bân đầu
Na+
Phương pháp đồ thị
Phương pháp thực hiện:

+ Sử dụng ít nhất 5 bình định mức.
+Thêm một thể tích như nhau chất cần phân tích vào các bình


+ Sau đó thêm một lượng dịch chuẩn vào các bình theo cấp số cộng
+Cuối cùng thêm nước cất đến vạch và lắc đều, phân tích các mẫu pha theo thứ tự từ loãng đến đặc.
Đồ thị của phương pháp có dạng như sau:

I X +S (

V
I
V
) = I X + X [ S ]i ( s )
V0
[ X ]i
V0

Note: Phương pháp này là cần thiết khi chất phân tích bị phân hủy một phần trong dung dịch
+ Đối với chất phân tích ko bị mất đi trong dung dịch, thì khơng cần phải chuẩn bị riêng cho từng phép
đo.
1.4.3Phương pháp nội chuẩn
+ Chất nội chuẩn là một lượng hợp chất đã biết, khác với chất phân tích, được thêm vào dung dịch cần
phân tích.
+ Tín hiệu của chất phân tích được so sánh với tín hiệu với chất nội chuẩn để từ đó tìm ra nồng độ của
dung dịch cần phân tích.
+ Phương pháp nội chuẩn đặc biết hữu ích cho việc pt khi hàm lượng mẫu pt(F: hệ số tỷ lệ)
+ Chúng ta chuẩn bị một hỗn hợp gồm chất nội chuẩn đã biết nồng độ và chất phân tích. Sau đó đo tín
hiệu và xác định tỷ số tín hiệu chất nội chuẩ và phân tích.
𝑇í𝑛ℎ𝑖ệ𝑢𝑐ℎấ𝑡𝑝ℎâ𝑛𝑡í𝑐ℎ

𝑛ồ𝑛𝑔độ𝑐ℎấ𝑡𝑐ℎấ𝑡𝑝ℎâ𝑛𝑡í𝑐ℎ

= 𝐹

𝑡í𝑛ℎ𝑖ệ𝑢𝑐ℎấ𝑡𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛
𝑛ồ𝑛𝑔độ𝑐ℎấ𝑡𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛

1.4.4 Phương pháp pha loãng đồng vị
+ Chuẩn pha loãng đồng vị là trường hợp đặc biệt của chuẩn nội chuẩn
+ Trong phương pháp này, chất nội chuẩn chính là chất phân tích nhưng dưới dạng được đánh dấu đồng
vị ổn định hay nói cách khác là dạng đồng vị làm giàu, được thêm vào mẫu trước khi xử lý mẫu.
+ Phép xác định nồng độ nguyên tố (Qs) được thực hiện bằng cách đo tỷ lệ đồng vị trong hỗn hợp mẫuchuẩn pha thêm (X) so sánh với tỷ lệ trong mẫu S và trong đồng vị chỉ thị làm giàu mức cao (T) sử dụng
pt:


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Hóa và Mơi Trường – Bộ mơn KT Hóa học

PHÂN TÍCH CƠNG CỤ

Tên giảng viên: Lê Thu Hường
Email:
ĐT: 0971611795
1


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH QUANG HỌC

2

I. Đại cương về phương pháp phân tích quang học
II. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-vis)

III. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
IV. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)


I. Đại cương về phương pháp phân tích quang học


1. Bức xạ điện từ (quang phổ)

❑ Thuật ngữ “quang phổ” ở đó ánh sáng được phân giải tạo thành các bước sóng để tạo
thành một dải phổ, biểu diễn dưới dạng hàm của cường độ với bước sóng hoặc tần số của
bức xạ.

❑ Phân loại “”quang phổ”: phổ như bức xạ nằm ngồi và trong vùng nhìn thấy (200700 nm); phổ tia X (0.01-10 nm), phổ IR (700-1mm); tử ngoại (10-380nm)…


2. Tính chất cơ bản của bức xạ điện từ (quang phổ)
❑ Bức xạ điện từ có tính lưỡng tính sóng - hạt, hai tính chất này bổ sung cho nhau để
giải thích nhiều cơ chế, hiện tượng xảy ra đối với bức xạ điện từ.
❑ Tính chất sóng:
+ Thể hiện ở tính chất giao thoa

+ Trong mơ hình sóng, bức xạ điện từ là
dao động có hai thành phần điện trường và
từ trường lan truyền theo một phương. Hai

thành phần này được biểu diễn bằng các
sóng phân cực phẳng hình Sin và vng
góc với nhau.


2. Tính chất cơ bản của bức xạ điện từ (quang phổ)
Các tham số sóng:
❑Tần số ν (Hz) là số dao động mà bức xạ thực hiện trong 1 giây

❑ Bước sóng λ (m) là độ dài một dao động
❑Vận tốc bức xạ vi (m/s) là tích số giữa tần số và bước sóng vi = ν.λ (m/s)

+ Vận tốc của bức xạ điện từ phụ thuộc vào thành phần của môi trường mà bức xạ đi qua
+ Vận tốc bức xạ điện từ đạt cực đại trong môi trường chân không, giảm đi trong các môi
trường khác. Do tần số sóng khơng đổi nên bước sóng trong các mơi trường khơng phải là

chân khơng cũng giảm đi.
❑ Số sóng ῡ (cm-1) là số dao động bức xạ thực hiện trên quãng đường 1 cm, thường được
tính bằng nghịch đảo của bước sóng. ῡ = 1/λ


2. Tính chất cơ bản của bức xạ điện từ (quang phổ)
❑ Tính chất hạt

+ Ánh sáng là tập hợp của các hạt mang năng lượng (photon), biểu thức biểu diễn năng
lượng hạt photon có dạng: E = hν (h là hằng số Planck)
+ Có thể biểu diễn năng lượng của photon dưới dạng bước sóng và số sóng:

E

hc

hc


3. Phổ bức xạ điện từ
❑ Khi các bức xạ điện từ tương tác mơi trường vật chất, có thể xảy ra theo 2 khả năng
trạng thái năng lượng của phân tử hoặc nguyên tử thay đổi hoặc không thay đổi. Khi có
sự thay đổi năng lượng, nghĩa là đã có sự hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng.
+ Gọi trạng thái năng lượng ban đầu của phân tử là E1, sau khi tương tác là E2, ta có:

ΔE = E1 - E2 = hc/λ= hcῡ
+ Nếu E1 > E2 (∆E > 0 ) thì xảy ra sự hấp thụ, phổ sinh ra trong quá trình này là phổ hấp
thụ
+ Nếu E1 < E2 ( ∆E < 0 ) thì xảy ra sự phát xạ năng lượng, phổ sinh ra trong quá trình này
là phổ phát xạ.

+ Các phương pháp phân tích dựa vào tương tác của bức xạ với môi trường vật chất: máy
quang phổ hấp thụ phân tử UV-vis, máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS, máy quang
phổ phát xạ nguyên tử AES, FT-IR.


3. Phổ bức xạ điện từ
+ Phân loại: quang phổ của bức xạ điện từ bao gồm một dải rất lớn các bước sóng.


II. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-vis)

1. Sự hình thành phổ hấp thụ phân tử
❑ Các phân tử vật chất tồn tại ở các trạng thái năng lượng cụ thể, mỗi trạng thái năng
lượng tương ứng với một mức năng lượng.


1. Sự hình thành phổ hấp thụ phân tử
❑ Năng lượng phân tử có thể coi là tổng năng lượng lưu trữ của 3 dạng chuyển động sau:
- Chuyển động của các điện tử quanh các hạt nhân: các điện tử hóa trị và các điện tử
khơng tham gia tạo liên kết hóa học - gọi chung là chuyển động điện tử.
- Chuyển động thay đổi tuần hoàn các vị trí của các hạt nhân so với nhau - gọi là chuyển
động dao động của phân tử.
- Chuyển động thay đổi phương hướng của tồn phân tử trong khơng gian - gọi là chuyển
động quay của phân tử, chuyển động này chỉ có ở các phân tử các chất ở trạng thái khí và

hơi.


1. Sự hình thành phổ hấp thụ phân tử
❑ Khi các phân tử hấp thụ năng lượng từ bên ngoài có thể dẫn đến các q trình thay đổi

trong phân tử.
+ Sự thay đổi trạng thái lượng tử của phân tử sẽ dẫn đến sự biến thiên năng lượng ΔE
của phân tử tuân theo định luật Plack:

Ecao

E thao

h

+ Năng lượng của phân tử được lưu giữ dưới ba
dạng: quay, dao động và điện tử.

Etp = Ee + Ev + Er

hc /

hc
E (eV)

E

hυ

ΔEe là năng lượng liên quan đến chuyển động của
e
điện tử - gọi là năng lượng điện tử.
ΔEv là năng lượng liên quan đến chuyển động dao động của hạt nhân ( vibration ) - gọi
là năng lượng dao động.
ΔEr là năng lượng liên quan đến chuyển động quay của phân tử ( rotation ) - gọi là năng
lượng quay.


1. Sự hình thành phổ hấp thụ phân tử
+ Các phân tử vật chất và bức xạ điện từ trao đổi năng lượng với nhau không phải bất
kỳ và liên tục mà có tính chọn lọc và gián đoạn. Mỗi một q trình biến đổi đều địi hỏi
năng lượng đặc trưng, nghĩa là địi hỏi bức xạ điện từ có tần số riêng.

+ Khi chiếu một chùm bức xạ điện từ với các tần số khác nhau, phân tử chỉ hấp thụ
được các bức xạ có tần số phù hợp với nó, chùm bức xạ sẽ mất đi các bức xạ này.

+ Đây là cơ sở để thực hiện các phép phân tích quang phổ. Có hai loại phổ hấp thụ
phân tử được sử dụng để phân tích là phổ hồng ngoại và phổ UV-VIS, trong nội dung
môn học, chúng ta chỉ nghiên cứu phương pháp phổ UV-VIS.


2 . P h ổ h ấ p t h ụ p h â n t ử ( U V- v i s )
❑ Phổ hấp thụ mơ tả tính chất hấp thụ của vật chất, biểu diễn ở dạng hàm của sự giảm
cường độ tia bức xạ và bước sóng. Các đại lượng thường dùng để biểu diễn bao gồm: độ

truyền quang (T) và độ hấp thụ quang (A).
❑ Độ truyền quang (T): là tỷ số giữa cường độ ánh sáng đi qua mẫu (I) và ánh sáng
ban đầu (I0) .

❑ Độ hấp thụ quang (A): được định nghĩa bởi biểu thức.

- Độ hấp thụ quang còn được gọi là mật độ quang (optical density)
+ Nếu ánh sáng không bị hấp phụ: I = I0 và A = 0.
I
1
=
+ Nếu 90% ánh sáng bị hấp phụ, 10% đã được truyền quang → I
10
0

+ Nếu 1% đã được truyền quang A=2

và A=1


3. Định luật cơ bản về hấp thụ bức xạ điện từ

❑ Định luật Lambert – Beer
+ Định luật về mối quan hệ giữa độ hấp phụ quang A và nồng độ (A: đại lượng khơng có
thứ ngun)

❑ Thiết lập biểu thức định luật
+ Gỉa sử chiếu một chùm tia sáng đơn sắc đi qua mơi trường vật chất có chiều dày b,
nồng độ C, cường độ tia sáng ban đầu là I0 giảm đi chỉ còn I.


3. Định luật cơ bản về hấp thụ bức xạ điện từ
+ Năm 1760, Lambert đã cho rằng tỷ số giửa độ giảm cường độ (-dI) và đường đi (dx)
của ánh sáng tỷ lệ thuận với cường độ tia sáng ban đầu I

−

dI
I Hoặc
dx

dI
dx

k 'I

+ Khi đi qua môi trường vật chất, ánh sáng bị hấp thụ nhiều hay ít phụ thuộc vào bản
chất phân tử, số phân tử mà nó gặp, số phân tử lại phụ thuộc vào nồng độ và quãng
đường đi.

β: hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào bản chất phân tử
C: Nồng độ (mol/l)

dấu trừ thể hiện sự giảm đi của cường độ I


3. Định luật cơ bản về hấp thụ bức xạ điện từ

+ Lấy tích phân hai vế phương trình ta có:

+ Áp dụng quan hệ ln(a) = ln(10).lg(a), ta có:
Đây chính là biểu thức của định luật Lambert-beer
+ Trong phân tích đo quang, với dung dịch phân tích xác định, bước sóng tia tới là đơn
sắc thì ε cũng xác định, người ta có thể chọn b xác định nên định luật hấp thụ có thể viết
dưới dạng: