phổ hấp thụ phân tử uv-vis

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay ở nước ta, việc ứng dụng các phương pháp phổ đã trở nên phổ biến và
rất cần thiết trong giảng dạy, học tập, nghiên cứu khoa học, trong đời sống và sản xuất
không chỉ ở phạm vi ngành hóa học mà còn ở nhiều ngành khác như hóa sinh, y dược,
nông nghiệp, dầu khí, vật liệu, môi trường… Từ những năm 80 trở lại đây, do tiến bộ
nhảy vọt của khoa học kỹ thuật nói chung và của ngành - tin học nói riêng, các phương
pháp phổ đã phát triển mạnh mẽ cả về kĩ thuật thực nghiệm lẫn kho tàng dữ liệu và cơ
sở lí thuyết, do đó dẫn tới những thay đổi về chất. Nói một cách khác, các phương
pháp phổ đã trải qua một cuộc cách mạng khiến cho những thành tựu và việc ứng dụng
nó trở nên rộng rãi và phổ biến hơn.
Trong số các phương pháp phổ thông dụng, nhóm các phương pháp phân tích
quang học được biết đến như một phương pháp có độ chính xác và độ lặp lại cao.
Nhóm các phương pháp phân tích quang học dựa trên tính chất quang học của chất
phân tích được chia thành các phương pháp như: phương pháp hấp thụ phân tử dựa
trên phép đo lượng ánh sáng do phân tử chất phân tích hấp thụ; phương pháp phát
quang dựa trên phép đo cường độ bức xạ do phân tử chất phát quang phát ra dưới tác
dụng của năng lượng bức xạ rọi nào đó. Phương pháp hấp thụ nguyên tử và phát xạ
nguyên tử dựa trên sự hấp thụ hay bức xạ năng lượng của nguyên tử khi nó chuyển từ
mức năng lượng cơ bản lên mức năng lượng kích thích hoặc ngược lại. Ngoài các
phương pháp trên, còn có các phương pháp phân tích quang học khác như: phương
pháp khúc xạ, phương pháp phân cực, phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phổ
tia X, phương pháp phổ Raman,… Những phương pháp này được sử dụng chủ yếu để
nghiên cứu cấu trúc của chất.
Trong số các phương pháp trên, phương pháp hấp thụ phân tử UV-VIS được sử
dụng nhiều nhất. Bằng phương pháp này có thể định lượng nhanh chóng với độ nhạy
và độ chính xác cao hơn bất kỳ một nguyên tố hóa học nào, trừ các khí trơ. Tách chiết
chất cần phân tích bằng dung môi thích hợp hoặc kết tủa rồi hòa tan kết tủa rồi định
lượng bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử. Để định lượng các cấu tử vô cơ người
ta thường sử dụng phản ứng tạo thành (đôi khi là phản ứng phân hủy) phức màu. Đa số
kim loại và phi kim có khả năng tạo thành các phức chất, trong đó một số có màu hoặc
có khả năng tương tác với phức màu.Để định lượng các hợp chất hữu cơ người ta dựa

trên phản ứng tổng hợp chất màu. Phản ứng tổng hợp còn được dùng để định lượng
một số cấu tử vô cơ như sunfua, nitrit…
Vì vậy tôi quyết định chọn đề tài tiểu luận là : PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-
VIS. Để hiểu được sâu hơn về loại phổ hóa học này.
1
II. SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS
Các phân tử, nhóm phân tử của các chất, đơn chất hay hợp chất, cũng đều được
cấu tạo từ các nguyên tử theo những cách, kiểu liên kết hóa học nhất định của các điện
tử hóa trị của các nguyên tố. Tuy có nhiều chất khác nhau nhưng chỉ có ba loại liên kết
hóa học là liên kết xicma (
σ
), liên kết pi (
π
) và liên kết cho nhận. Ngoài ra, nếu phân
tử chứa chất dị tố thì còn có thể có thêm một đôi điện tử chưa liên kết ký hiệu là n.
Trong phân tử, hay nhóm nguyên tử, các liên kết xicma có năng lượng nhỏ
nhất, rồi đến các liên kết pi và cao hơn là các đôi điện tử tự do n. Ở điều kiện thường
chúng tồn tại ở dạng bền, nghèo năng lượng. Khi có chùm sáng kích thích chiếu vào,
chúng sẽ hấp thụ năng lượng của chùm sáng và chuyển lên trạng thái kích thích có
năng lượng cao hơn. Theo cơ học lượng tử, ở trạng thái cơ bản của phân tử, các điện tử
được sắp đầy và các obitan liên kết
σ
,
π
hoặc n có mức năng lượng thấp trong phân
tử. Các điện tử hóa trị của liên kết
π
này nằm trong các phân lớp p, d, f trong các liên
kết loại p-p, d-d, f-f, d-p. d-f… Các electron hóa trị, khi đi vào liên kết trong phân tử
hình thành các liên kết loại

σ
và
π
. Đồng thờig trong một số nguyên tử vẫn còn các
đôi điện tử tự do n. Khi bị kích thích chúng sẽ có sự chuyển lên các mức năng lượng
cao như sau:
σ

→
σ
*
;
π

→

π
*
Và n
→

σ
*
; n
→

π
*
Lúc này phân tử đã bị kích thích. Hiệu giữa hai mức năng lượng cơ bản và kích
thích chính là năng lượng mà phân tử đã hấp thụ được từ nguồn sáng kích thích tác

dụng vào chúng theo biểu thức:
n 0
E(e) (E E ) .h (h.c / )∆ = − = ν = λ
Song trong quá trình kích thích đó, cùng với sự chuyển mức năng lượng của
electron, còn kèm cả sự quay và dao động của nguyên tử trong phân tử và cả phân tử
dưới tác dụng của nguồn sáng kích thích (năng lượng chùm photon). Vì thế tổng năng
lượng mà phân tử nhận được khi bị kích thích bao gồm ba thành phần:
(ts) (e) (d) (q)
E E E E
= ∆ + ∆ + ∆
Tổng năng lượng này là tương ứng với năng lượng của các chùm sáng nằm
trong vùng UV-VIS. Trong ba thành phần này thì
(e) (d) (q)
E E E
∆ > ∆ > ∆
và chỉ có
(e)
E
∆
là được lượng tử hóa, theo các mức năng lượng, các obitan của phân tử (MO).
Do đó, phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV-VIS không phải là phổ vạch như phổ phát
xạ hay hấp thụ nguyên tử mà là phổ đám có độ rộng từ 10 - 100nm và có các giá trị
cực đại và cực tiểu tại những sóng nhất định. Nghĩa là không có tính đơn sắc như ở các
phổ phát xạ hay hấp thụ nguyên tử.
Như vậy, phổ hấp thụ phân tử UV-VIS là phổ do sự tương tác của các điện tử
hóa trị ở trong phân tử hay nhóm phân tử với chùm tia sáng kích thích (chùm tia bức
xạ trong vùng UV-VIS) tạo ra. Nó là phổ của tổ hợp sự chuyển mức của các điện tử
liên kết, sự quay và dao động của phân tử. Vì thế nó là phổ đám, có các cực đại và cực
tiểu của phổ thường là nằm ở những vùng sóng nhất định tùy theo cấu trúc và loại liên
kết của phân tử hay nhóm nguyên tử có trong hợp chất. Phổ này chủ yếu nằm trong

2
vùng sóng từ 190 - 900nm. Do đó, được gọi là phổ hấp thụ UV-VIS của phân tử hay
nhóm phân tử.
1.Các kiểu chuyển mức electron
Ở trên đã xét sự chuyển electron từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích về
phương diện năng lượng. Đó là sự chuyển từ một mức năng lượng thấp lên một mức
năng lượng cao hơn. Trong phân tử, các electron ở trên các obitan khác nhau ứng với
các mức năng lượng khác nhau. Hình 2 trình bày sơ lược về trật tự phân bố các mức
năng lượng của các obitan phân tử. Khi xét chi tiết, tùy vào mỗi phân tử cụ thể có thể
có các obitan
1 2 1 2 a b
, , , ,n ,nσ σ π π
… với các mức năng lượng khác nhau. Mỗi dạng
tương tự như hình 1.a. Như vậy có thể xảy ra nhiều kiểu chuyển mức electron từ trạng
thái cơ bản lên trạng thái kích thích
(Hình 2)
Chuyển mức N
→
V là sự chuyển electron từ trạng thái liên kết lên phản liên kết
có năng lượng cao hơn. Chuyển mức này đối với electron
σ
gọi là chuyển mức
*
σ → σ
, đối với electron
π
gọi là chuyển mức
*
π → π
. Hình 2 cho thấy chuyển mức

từ
*
σ → σ
ứng với giá trị
E
∆
lớn nhất nên thường thể hiện ở vùng tử ngoại xa.
Chuyển mức
π

→

π
*
ứng với giá trị
E
∆

nhỏ hơn nên có thể thấy ở vùng tử ngoại
gần hoặc vùng khả kiến khi có nhiều electron
π
liên hợp với nhau.
Chuyển mức N
→
Q là sự chuyển electron từ trạng thái không liên kết lên phản
liên kết có năng lượng cao hơn. Chuyển mức này đối với các phân tử có các nguyên tử
3
( phản ứng liên kết)
( phản ứng liên kết)
n (không liên kết)

( liên kết)
( liên kết)
E
∆
*
n
→ π
*
π → π
*
n
→ σ
*
σ → σ
E
r
0
r’
0
0
ν =
1
2
3
E
' 0
ν =
1
2
3

4
II
I
r
với các cặp electron chưa tham gia liên kết. Có hai loại chuyển mức N
→
Q: chuyển
mức n
→

σ
*
(CH
3
OH) và chuyển mức n
→

π
*
(CH
2
=O). Cả hai đều được đặc trưng
bởi cường độ thấp. Chuyển mức n
→

σ
*
thường thể hiện ở vùng tử ngoại trong khi n
→

π
*
thường ở vùng tử ngoại gần hoặc khả kiến.
Chuyển mức N
→
R là sự chuyển electron từ trạng thái cơ bản lên trạng thái có
năng lượng rất cao theo hướng ion hóa phân tử. Chuyển mức này đòi hỏi năng lượng
rất lớn nên thường xuất hiện ở vùng tử ngoại xa. Phổ thu được trong trường hợp này
dùng để xác định năng lượng ion hóa phân tử.
Chuyển mức kèm theo chuyển dịch điện tích: ngoài những chuyển mức mà ở đó
electron bị kích thích một cách định vị thuộc phạm vi một nhóm nguyên tử, còn có
những chuyển mức mà trong đó electron chuyển động từ một hay một nhóm nguyên tử
này đến một hay một nhóm nguyên tử. Người ta gọi đó là chuyển mức kèm theo
chuyển điện tích. Kết quả của chuyển mức này là sự xuất hiện các vân hấp thụ mạnh ở
vùng tử ngoại và cùng khả kiến. Phổ thu được vẫn thuộc loại phổ hấp thụ electron
nhưng còn được gọi là phổ chuyển điện tích.
Sự hấp thụ kèm theo sự chuyển điện tích này thường hay gặp ở các hợp chất vô
cơ và phức chất. Chính sự chuyển electron từ phối tử vào các obitan trống của ion
trung tâm đã giải thích sự xuất hiện của các vân hấp thụ mạnh ở vùng tử ngoại của
nhiều hợp chất phức chất của các kim loại chuyển tiếp. Ở các phức phân tử như
quinhidron, sự chuyển electron lại xảy ra giữa hai phân tử:

O
O
OH
OH

O
O
OH

OH
Phổ hấp thụ electron cũng như màu sắc của các phức kim loại chuyển tiếp được
giải thích thỏa đáng nhờ áp dụng thuyết trường tinh thể và tiếp theo là thuyết trường
phối tử. Theo các thuyết này, ở trạng thái tự do, 5 obitan d của ion kim loại có năng
lượng như nhau (suy biến bậc năm) nhưng khi tạo phức, dưới tác dụng của các phối tử
chúng bị tách ra thành các nhóm có năng lượng khác nhau.
Sở dĩ phức của các kim loại chuyển tiếp có khả năng hấp thụ bức xạ ở vùng khả
kiến (có màu) là do sự chuyển mức electron giữa các mức năng lượng d bị tách ra bởi
trường phối tử. Chuyển mức này gọi là chuyển mức d-d. Chuyển mức d-d thường có
cường độ nhỏ (
ε
khoảng 0,1 đến 100).
2.Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy đo phổ hấp thụ phân tử
UV-VIS
Nguyên tắc phép đo phổ UV-VIS
Phổ hấp thụ phân tử vùng UV-VIS (200 - 800nm) là phổ hấp thụ của các chất
tan ở trạng thái dung dịch đồng thể của một dung môi nhất định như nước, methanol,
benzen, toluen, chloroform… hay một số chất mà phân tử chất trong điều kiện bình
thường ở trạng thái hơi, như khí CH
4
, NH
3
… Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ
này ta phải thực hiện các bước sau:
4
h
ν
→
max
440nm

10.000
λ =
ε ≈
- Nếu chất phân tích có phổ hấp thụ UV-VIS, thì phải hòa tan nó vào trong dung môi
phù hợp, như một số chất hữu cơ: phenol, naphtalen, anthracene. Các chất vô cơ như
I
2
, các muối cromat, pemanganat…). Còn những chất cần xác định mà chúng không có
phổ UV-VIS có thể cho tác dụng với thuốc thử R trong điều kiện thích hợp để tạo hợp
chất phức để tăng độ nhạy trong phép đo phổ UV-VIS, sau đó cho dung dịch này vào
cuvet đo phổ. Nếu mẫu phân tích là chất khí thì phải đưa mẫu vào một ống cuvet đóng
kín để đặt vào buồng đo phổ.
- Chiếu vào cuvet có dung dịch mẫu chứa hợp chất phân tích một chùm tia sáng có
năng lượng phù hợp để chất phân tích hay sản phẩm phức của nó hấp thụ bức xạ đó để
tạo ra phổ hấp thụ phân tử.
- Thu chùm sáng đi qua cuvet, phân ly phổ đó và chọn một hay hai bước sóng hấp thụ
cực đại của chất phân tích và đo cường độ hấp thụ quang A của chất đó trong các điều
kiện đã chọn.
- Ghi giá trị độ hấp thụ quang. Việc này có thể thực hiện bằng nhiều công cụ khác
nhau như đòng hồ đo năng lượng hấp thu, máy tự ghi…
Đó chính là nguyên tắc của phéo đo phổ UV-VIS. Từ nguyên tắc này, các trang
thiết bị đã được chế tạo và nhiều quy trình cụ thể đã được nghiên cứu xây dựng nhằm
phân tích định lượng các chất khác nhau bao gồm vô cơ, kim loại lẫn các chất hữu cơ
và các á kim trong các đối tượng mẫu của thực tế.
Trang bị của phép đo phổ UV-VIS
Theo nguyên tắc đã nêu trên, để thực hiện phép đo ta cần có 1 máy phổ UV-
VIS. Máy này dù đơn giản hay hiện đại cũng có các bộ phận chính sau đây:
- Nguồn cung cấp chùm sáng.
- Buồng đặt cuvet và cuvet chứa mẫu để đo.
- Bộ đơn sắc (hệ quang học) để thu phổ, phân li và chọn tia sáng có bước sóng

thích hợp để đo.
- Detector và module điện tử.
- Máy hay trang thiết bị ghi nhận và hiển thị kết quả đo
Sơ đồ nguyên lí của một máy quang phổ tử ngoại - khả kiến được trình bày ở hình 3.
Hình 3: Sơ đồ máy quang phổ UV-VIS: 1) Nguồn phát bức xạ; 2) Bộ tạo tia đơn sắc
3) Bộ chia chùm sáng; 4) Dung dịch chất nghiên cứu
5) Dung môi; 6) Detector; 7) Bộ tự ghi
5
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6) (7)
Các thế hệ máy phổ hiện nay thường được nối với máy tính do đó việc ghi phổ
hết sức thuận lợi nhờ có những chương trình đo tự động theo các chế độ khác nhau.
Ngoài ra còn có thể lưu phổ, đối chiếu và so sánh khi cần thiết.
Để phát bức xạ tử ngoại người ta dùng đèn đơteri (D
2
) còn để phát bức xạ khả
kiến người ta dùng đèn W/I
2
. Bộ tạo đơn sắc (thường dùng lăng kính thạch anh hoặc
cách tử) có nhiệm vụ tách riêng từng dải sóng hẹp (đơn sắc). Bộ chia chùm sáng sẽ
hướng chùm sáng đơn sắc luân phiên đến cuvet đựng dung dịch mẫu và cuvet đựng
dung môi. Detector sẽ so sánh cường độ chùm tia đi qua dung dịch (I) và dung môi
(I
0
). Tín hiệu quang sẽ chuyển thành tín hiệu điện. Sau khi được phóng đại, tín hiệu sẽ
chuyển sang bộ phận ghi để vẽ đường cong sự phụ thuộc của lg(I

0
/I) vào bước sóng.
Dung môi dùng để đo trong phổ UV-VIS phải thỏa mãn điều kiện không hấp
thụ ở vùng cần đo. Để nghiên cứu vùng tử ngoại gần, người ta dùng dung môi như n-
xiclohexan, methanol, ethanol, nước là những chất chỉ hấp thụ ở vùng tử ngoại xa. Khi
chỉ quan tâm đến sự hấp thụ ở vùng khả kiến thì ngoài các dung môi kể trên, còn có
thể dùng các dung môi không màu bất kì như chloroform, dioxan, benzen. Dung môi
dùng để đo phổ UV-VIS cần được tinh chế một cách cẩn thận vì một lượng rất nhỏ của
tạp chất trong đó cũng làm sai lệch kết quả đo.
Người ta cũng có thể đó phổ UV-VIS của các chất ở trạng thái lỏng hoặc khí.
Đối với các muối vô cơ phân li trong dung dịch thì phổ thu được là phổ của các ion
solvat hóa. Để có được thông tin về các ion không solvat hóa, người ta đo phổ của
chúng ở dạng rắn: hoặc dùng các đơn tinh thể hoặc dùng cách ép viên với KCl hoặc
NaCl hoặc đo ở trạng thái huyền phù…
III. CÁC NGUYÊN NHÂN LÀM CHO SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG CỦA
DUNG DỊCH KHÔNG TUÂN THEO ĐỊNH LUẬT BOUGUER LAMBERT-
BEER
Ta biết biểu thức của định luật bouguer lambert-beer là: A =
ε
lC cho thấy A là
hàm của
λ
, l, C (tức là A= f(
λ
, l, C)). Nếu ta đo bằng một cuvet có bề dày l cm không
đổi thì những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch phức màu là:
1. Do ánh sáng không đơn sắc :
Giả sử dòng sáng tới có cường độ là I
0
không phải là tia đơn sắc mà là một chùm tia,

giả sử có 4 tia I
01
, I
02
, I
03
, I
04
thì I
0
= I
01
+I
02
+I
03
+ I
04
. Nếu chất nghiên cứu chỉ hấp thụ
I
02
, không hấp thụ các tia còn lại, thì khi ánh sáng ra khỏi dung dịch ta có I = I
01
+ I
2
+
I
03
+ I
04

. Khi đó :
A = lg
I
I
0
= lg
0403201
04030201
IIII
IIII
+++
+++
Nếu tăng nồng độ C lên I
2
sẽ giảm và nếu tăng C tới mức độ hấp thụ hoàn toàn I
02
tức
là I
2
= 0, khi đó độ hấp thụ quang A của dung dịch không đổi mặc dù C tăng.
6
A = lg
040301
04030201
III
IIII
++
+++
= const
Đường biểu diển A = f(C) sẽ không tuyến tính nữa.Vì vậy các máy đo quang

chính xác phải có nguồn sáng cung cấp được dải sóng tập trung quanh một bước sóng
nhất định. Tốt nhất là chọn các bước sóng thích hợp tại pic hấp thụ của chất nghiên
cứu.
2. Các điều kiện đo A, như bề dày cuvet, độ trong suốt của bề mặt cuvet không
thật đồng nhất, bề mặt cuvet gây các hiện tượng quang học phụ, như tán xạ hấp phụ
… vv
3. Các yếu tố làm sai lệch nồng độ C thực của chất cần đo độ hấp thụ quang,
nguyên nhân của các sai lệch này có thể :
a. Sự phân li của các phân tử chất đo quang. Vì độ phân li
α
= f(C) nên khi C
khác nhau thì
α
khác nhau. Vì thế để khắc phục yếu tố này các hợp chất đo quang
phải là hợp chất, hay các phức rất bền , tức là sự phân li của chúng rất nhỏ, không
đáng kể và
α
càng nhỏ càng tốt.
b. Môi trường pH của dung dịch màu. Vì yếu tố này ảnh hưởng đến sự hình
thành, độ bền và sự tồn tại của các hợp chất trong dung dịch, nhất là các hợp chất có
chứa các gốc axit hay bazơ yếu.Ví dụ như phức Fe(CNS)
3
chỉ bền và tồn tại trong môi
trường axit 0,01M đến 2M. Nếu pH > 3 thì phức này bị thủy phân cho muối bazơ và
Fe(OH)
3
. lúc này dung dịch mẫu sẽ là một hỗn hợp của phức Fe(CNS)
3
, Fe(OH)
3

và
muối bazơ của Fe, Fe(OH)(CNS)
2
, Fe(OH)
2
(CNS),… các chất phụ này làm kết quả đo
sai lớn.Như vậy mỗi hợp chất phức màu chỉ bền trong những điều kiện nhất định, có
thành phần xác định, giá trị
ε
nhất định và tồn tại ổn định trong một vùng pH thích
hợp mà thôi. Điều này có liên quan chặt chẽ đến hằng số phân li K
a
hay K
b
của thuốc
thử R. Nếu R là gốc của các axit hay bazơ càng yếu thì ảnh hưởng của pH (nồng độ
H
+
) đến sự hình thành phức phức X
n
R
m
càng mạnh. Thuốc thử R thường là các axit
yếu,do đó có thể giới hạn nồng độ R bằng cách đơn giản là thiết lập giá trị pH. Có thể
tính được giá trị pH cần thiết nếu biết hằng số phân li của axit HR.
c. Sự tồn tại lượng dư nhiều hay ít của thuốc thử tạo phức sinh ra hợp chất cần
đo quang. Khi cho một thuốc thử R tác dụng với một chất phân tích X để tạo ra chất
sản phẩm X
n
R

m
có khả năng hấp thụ quang, muốn cho phản ứng xảy ra hoàn toàn
người ta thường phải thêm dư thuốc thử R. nhưng nếu dư quá nhiều thì lại có thể xảy
ra phản ứng phụ sinh ra chất khác làm mất chất phân tích, hay tạo ra nhiều hợp chất
phức có thành phần khác nhau và gây ra sai số lớn cho phép định lượng.Do đó trong
mỗi trường hợp cần phải khảo sát cụ thể để biết cần thêm dư bao nhiêu lượng thuốc
thử là tốt nhất cho phản ứng đó.
d. Sự có mặt của các ion, chất lạ khác có trong dung dịch mẫu, các chất lạ đó
có khả năng gây ảnh hưởng cho quá trình tạo phức của XR và cho sự hấp thụ ánh sáng
7
của nó. Ảnh hưởng đó thể hiện qua các hiện tượng sau: chính nó có phổ hấp thụ chen
lấn, cũng tạo phức tương tự chất phân tích và có phổ gần phức chính ta cần đo, lấy hay
giữ chất phân tích không cho hingf thành phức cần đo, làm tăng khả năng phân ly của
phức chính. Để loại trừ chất có phổ ảnh hưởng đến phổ của chất phân tích, ta có thể
thực hiện các biện pháp sau :
- Thêm chất che(chất phụ gia) vào mẫu để làm mất khả năng hấp thụ của chất
gây ảnh hưởng, hay chuyển dịch sự hấp thụ của chất đó ra vùng xa vùng phổ của chất
phân tích cần đo, để tại điểm đó không có phổ của chất nhiễu nữa. Các chất che vào có
thể tạo ra những phản ứng :
+ Tạo phức, kết tủa. Ví dụ khi xác định Fe mà có Cu
2+
thì thêm Na
2
S
2
O
3
để
loại bỏ Cu
2+

ở dạng kết tủa Cu S
2
O
3
và lọc bỏ.
+ Dùng phản ứng oxi hóa khử để thay đổi dạng ion tồn tại của chất, để tạo ra
những chất có hóa trị khác không gây ảnh hưởng.
- Chọn pH. Thay đổi môi trường pH của dung dịch mẫu, để hạn chế sự hấp thụ
của các chất khác.
- Đổi dung môi hòa tan mẫu. Thay đổi dung môi hòa tan mẫu đo phổ, như chiết
chất phân tích hay phức của nó vào một dung môi khác….
- Chọn vùng đo khác. Khi chọn vùng đo khác của chất phân tích có thể có độ
hấp thụ kém, nhưng không có ảnh hưởng của phổ của chất khác có trong mẫu .
Nếu bằng tất cả các biện pháp trên mà vẫn không có kết quả tốt, thì bắt buộc ta phải
tách bỏ các chất ảnh hưởng ra khỏi mẫu trước khi xác định nó.
4. Ảnh hưởng của yếu tố thời gian : có nhiều hợp chất phức màu có độ hấp thụ
UV-VIS tăng theo thời gian, và đến một lúc thì hằng định. Song cũng có những chất
sau một thời gian thì giảm nhanh. Có chất vừa sinh ra hấp thụ tốt, song chỉ sau một
thời gian ngắn khả năng hấp thụ đã mất. Vì thế phải chọn thời gian đo phù hợp đối với
mỗi chất cụ thể. Muốn thế ta phải khảo sát sự phụ thuộc của mật độ quang A vào thời
gian t. Rồi từ đó chọn thời gian đo là bao nhiêu sau phản ứng tạo phức màu.
5. Ảnh hưởng của nhiệt độ : Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến cường độ sự hấp
thụ UV-VIS của các chất, nhưng ảnh hưởng này không lớn. Nhiều chất trong vùng
nhiệt độ từ 25-40
0
C thường có phổ hấp thụ UV-VIS ổn định, lúc đầu nhiệt độ tăng, độ
hấp thụ có tăng theo nhưng chậm và đến một giá trị nhất định thì không đổi, nếu tiếp
tục tăng nhiệt độ thì khả năng hấp thụ có khi bị mất. Yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ,
chủ yếu và thường là gắn liền với độ bền của các hợp chất phức. Vì khi nhiệt độ tăng
các phức, nhất là các phức của ion kim loại với các phối tử hữu cơ thường dễ bị phân

hủy, hay thay đổi dạng. Vì thế phải khống chế nhiệt độ không đổi.
8
6. Ảnh hưởng của chất nền của mẫu : các chất nền trong một số trường hợp
cũng ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của chất phân tích hay hợp chất phức đo quang.
Sự ảnh hưởng này thường thể hiện qua hai yếu tố:
- Tạo ra phổ nền và gây nhiễu làm giảm độ nhạy của chất chính.
- Có phổ chen lấn với phổ của chất chính cần đo quang, làm việc đo khó khăn
và có khi không thể đo được ở vùng có sự hấp thụ nhạy. Trong trường hợp này, chúng
ta phải tìm cách che chất nền, hay phải tách chúng ra khỏi mẫu phân tích, để loại trừ
ảnh hưởng.
7. Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ : một số dung môi hữu cơ cũng có tác dụng
nhất định đến sự hấp thụ quang của các chất, đặc biệt là các dung môi chiết được các
hợp chất phức cần đo quang. Các dung môi này thường làm tăng độ nhạy của phép đo
và tính chọn lọc của sự hấp thụ. Vì thế nhiều dung môi hữu cơ, như MIBK,CHCl
3
,
CCl
4
,….được dùng làm dung môi chiết trong phép đo phổ hấp thụ UV-VIS. Nói chung
các dung môi hữu cơ có tác dụng :
- Để chiết các hợp chất phức cần đo quang.
- Tạo ra sự hấp thụ chọn lọc và tăng độ nhạy, loại trừ chất cản trở.
IV.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PHỔ HẤP THỤ PHÂN
TỬ UV – VIS
1.Phương pháp dãy tiêu chuẩn
Chuẩn bị 10 – 15 ống nghiệm so màu (ống nghiệm có đường kính như nhau và
chất lượng thủy tinh như nhau). Lấy vào những ống nghiệm đó dung dịch chuẩn của
cấu tử cần định lượng những lượng khác nhau, pha loãng đến thể tích như nhau. Thêm
vào cả dãy lượng thuốc thử như nhau và tiến hành chế hoá cần thiết để chuyển cấu tử
cần định lượng thành hợp chất màu. Dung dịch nghiên cứu cũng được chuẩn bị như

trên.
Đem so sánh màu của dung dịch nghiên cứu với màu của các dung dịch chuẩn.
Dung dịch phân tích có màu bằng màu của dung dịch chuẩn nào thì lượng chất X trong
dung dịch nghiên cứu bằng lượng chất X trong dung dịch chuẩn. Nếu màu của dung
dịch nghiên cứu không trùng với màu nào của dãy tiêu chuẩn mà nằm giữa hai dung
dịch nào đó thì hàm lượng chất X trong dung dich phân tích có hàm lượng gần đúng
bằng giá trị trung bình cộng hàm lượng của hai dung dịch chuẩn.
Trong một sô trường hợp, để thu được những kết quả chính xác hơn ta phải
chuẩn bị một dãy dung dịch tiêu chuẩn trung gian, dãy dung dịch này được pha chế
giống như trên nhưng có hàm lượng chất X trong dung dịch chuẩn biến thiên trong
khoảng hàm lượng hai dung dịch có màu gần bằng dung dịch phân tích rồi lại so sánh
màu như trên.
Phương pháp này có điều tiện là màu của dung dịch tiêu chuẩn phải bền. Song
các dung dịch màu thường bị phai màu theo thời gian; cho nên dãy dung dịch chuẩn
9
phải pha lại thường xuyên. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng các dung dịch
màu giả và bộ kính thuỷ tinh màu chuẩn.
Phương pháp dãy tiêu chuẩn có thể sử dụng để xác định các dung dich có sư
hấp thu ánh sáng không tuân theo đinh luât cơ bản của Beer,nó có thể tiến hành nhanh
không cần dụng cụ gì phức tạp. Nhươc điểm của phương pháp này là ta chỉ có thể biết
được gần đúng nồng độ của dung dịch nghiên cứu. Những dung dịch chuẩn thường
không bền nên phải thay bằng các dung dịch giả thì găp khó khăn trong việc tuyển lựa
đúng màu sắc ứng với hàm lượng chất nghiên cứu. Phương pháp này chủ yếu đươc
dùng để phân tích hàng loạt mẫu.
2.Phương pháp đường chuẩn
Khi phân tích hàng loat mẫu, dùng phương pháp đường chuẩn sẽ cho phép phân
tích và tính toán kết quả khá nhanh.
Trước hết phải pha chế một dãy dung dich chuẩn rồi tiến hành đo D của dãy
dung dịch và lập đồ thị D = f(C) gọi là đường chuẩn.
Sau khi lập đồ thi chuẩn xong, ta pha chế các dung dịch cần xác định trong điều

kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn rồi đem đo mật độ quang của chúng với
điều kiện đo như khi xây dựng đường chuẩn được các giá trị D
x
đo được, dùng đồ thị
chuẩn sẽ tính được C
x
.
D
D
x
C
x
C
x
Hình 3: Dạng của đường chuẩn
Đường chuẩn này có thể dùng được khá lâu, hằng ngày trước khi dùng cần hiệu
chỉnh lại cho đúng với điều kiện thí nghiệm của ngày hôm đó.
Phương pháp này có ưu điểm là xác định được hàng loạt mẫu nên nhanh, kinh
tế và kết quả chính xác. Nhưng để đo D cần phải có máy, máy càng chính xác thì kết
quả xác đinh được càng tin cậy, so sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch phải tuân theo
định luật Beer.
2.Phương pháp thêm
Lấy một dung dịch nghiên cứu (hàm lượng chất nghiên cứu cần xác định có
tropng đó là C
x
), sau khi thực hiện phản ứng hiện màu (ở điều kiện ưu đã chọn) bằng
thuốc thử R, đem đo mật độ quang được giá trị D
x
.
10

Lấy một lượng dung dịch nghiên cứu như trên, thêm vào đó một lượng xác định
dung dịch chuẩn của chất nghiên cứu (C
a
), thực hiện phản ứng hiện màu và đo mật độ
quang (các điều kiện hoàn toàn giống như trên) được gía trị D
a
.
Theo định luật Beer ta có: D
x
= εbC
x
D
a
= εb(C
x
+ C
a
)
⇒
ax
x
a
x
CC
C
D
D
+
=
⇒

xa
ax
x
DD
CD
C
−
=
Dùng phương pháp này có thể loại trừ được ảnh hưởng của các ion lạ có lẫn
trong dung dịch nghiên cứu, đồng thời phương pháp này thường được dùng để xác
định khi hàm lượng chất X trong dung dịch nghiên cứu thấp đặc biệt là để kiểm tra độ
lặp lại của phương pháp.
3.Phương pháp thêm chuẩn
Chuẩn bị một dãy dung dịch chứa một lượng như nhau chất phân tích X, thêm
vào đó từ dung dịch thứ hai những lượng khác nhau và tăng dần của dung dịch chuẩn
chứa chất phân tích đó, thực hiện phản ứng hiện màu ở điều kiện ưu đã tìm được. Tiến
hành đo mật độ quang của các dung dịch này.
Nồng độ C
x
C
x
+ C
1
C
x
+ C
2
C
x
+ C

3
C
x
+ C
4
C
x
+ C
5
Mật độ quang (D) D
x
D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
Dựng đồ thị D theo hàm lượng C
1
, C
2
, C
3
, C
4
, C

5
. Ngoại suy ta sẽ tính được C
x
.
D
D
3
D
2
D
1
C
X
0 C
1
C
2
C
3
C
Hình 3: Đồ thị xác định C
X
bằng phương pháp thêm chuẩn
4.Phương pháp vi sai
4.1.Phương pháp vi sai mật độ quang lớn.
11
Nội dung của phương pháp này như sau: một dung dịch có nồng độ C
f

lớn nên

hấp thụ ánh sáng nhiều, nếu đo mật độ quang của dung dịch này với dung dịch so sánh
là dung môi thì D có giá trị rất lớn (kết quả không chính xác). Để tăng độ chính xác
của phép đo lên, người ta dùng cách đo như sau:
Dung dịch phức có nồng độ C
1
(lớn), nếu đo D so với dung môi được giá trị D
1
(lớn).
Dung dịch phức có nồng độ C
2
(lớn), nếu đo D so với dung môi được giá trị D
2
(lớn).
Nếu C
1
< C
2
, ta dùng dung dịch 1 làm dung dịch so sánh để đo D của dung dịch
2 thì giá trị mật độ quang thu được trên máy quang phổ hấp thụ hay sắc kế (D
tđ
- mật
độ quang tương đối) là hiệu giữa giá trị mật độ quang tuyệt đối của dung dịch 2 và
dung dịch 1: D
tđ
= D
2
- D
1
(tính chất cộng tính của mật độ quang).
Tương tự nếu dung dịch phân tích có nồng độ C

x
(lớn) (C
x
> C
1
) nếu đo mật độ
quang của dung dịch phân tích so với dung dịch 1 thì: D
xtđ
= D
x
- D
1
Theo định luật Lambert - Beer ta có: D
td
= D
2
- D
1
= εbC
2
- εbC
1
= εb(C
2
- C
1
)
D
xtd
= D

x
- D
1
= εbC
x
- εbC
1
= εb(C
x
- C
1
)
Vậy:
1
12
CC
CC
D
D
xxtd
td
−
−
=
⇒
1
12
)(
C
D

CCD
C
td
xtd
x
+
−
=
⇒
1
. CFDC
xtdx
+=
)
)(
(
12
td
D
CC
F
−
=
Ta cũng có thể thực hiện phép xác định bằng phương pháp đường chuẩn. Thực
chất của phương pháp vi sai là mở rộng thang đo làm cho kết quả đo D được chính xác
hơn do đó kết quả phân tích sẽ chính xác.
Dung dịch có nồng độ C
1
(lớn) giả sử hấp thụ 90% ánh sáng nên T
1

= 10, nếu ta
dùng nó làm dung dịch so sánh tức là ta coi dung dịch không hấp thụ ánh sáng T
1
=
100%. Dung dịch có nông độ C
x
(lớn) giả sử hấp thụ 95% ánh sáng chiếu vào nó nên
T
x
= 5%. Nếu dùng dung dịch C
1
làm dung dịch so sánh thì T
1
= 100% khi đó T
x
=
50%.
' ' ‘ Thang thường
5 10 50 100
‘ Thang đo mở rộng bằng vi sai
0 50 100
Hình 4: Hình ảnh mở rộng thang đo D bằng phương pháp vi sai nồng độ lớn
Nếu đo với dung dịch so sánh là dung môi (thang thường) giá trị T là 5 - 10 thì
khi đo bằng vi sai dùng dung dịch so sánh là dung dịch có nồng độ C
1
ta đã mở rộng
được giá trị T thành 50 - 100 tức là mở rộng thang đo ra 10 lần do đó phép đo sẽ tăng
độ chính xác lên 10 lần. Rõ ràng, để đo được ta phải dùng dòng sáng có cường độ lớn
(I
'

o
) để sau khi qua dung dịch so sánh (C
1
) cường độ dòng sáng sẽ còn là I
o
bằng cường
độ dòng sáng I
o
khi đi qua dung môi trong phép đo thường. Trong thực tế ta không thể
12
tăng cường độ dòng sáng lên quá nhiều được nên trong phép đo ta đưa dòng sáng sau
khi đi qua dung dịch so sánh (C
1
) lên I
o
bằng cách dùng điện kế rất nhạy.
4.2.Phương pháp vi sai mật độ quang nhỏ
Nội dung và thực chất của phương pháp này giống phương pháp vi sai nồng độ
lớn, tức là cũng mở rộng thang đo để kết quả xác định chính xác hơn.
Dung dịch 1 có nồng độ C
1
(rất loãng) giả sử nó chỉ hấp thụ 10% ánh sáng
chiếu vào nó (T = 90%) nên việc đo khó chính xác, bây giờ ta quy ước dung dịch này
hấp thụ hoàn toàn tức là T = 0%.
Dung dịch phân tích có nồng độ C
x
(rất loãng, loãng hơn C
1
) giả sử nó chỉ hấp
thụ 5% tức T =95%. Khi đó nếu so với C

1
có T = 0% thì tất nhiên C
x
phải có T = 50%.
' ' ' Thang thường
50 90 95 100
' Thang đo mở rộng bằng vi sai
0 50 100
Hình 5: Hình ảnh mở rộng thang đo D bằng phương pháp vi sai nồng độ nhỏ
Như vậy nếu đo bằng thang thường thì giá trị T là 90 - 95%, nhưng chuyển sang
thang đo vi sai thì T là 0 - 50% tức là đã mở rộng thang đo được 10 lần do đó độ chính
xác của phép đo tăng lên 10 lần.
5.Chuẩn độ trắc quang
Phương pháp chuẩn độ trắc quang rất gần với phương pháp trắc quang, hai
phương pháp này thường sử dụng thuốc thử và máy móc như nhau. Trong phương
pháp chuẩn độ trắc quang người ta căn cứ vào thể tích thuốc thử tiêu thụ để suy ra hàm
lượng chất cần phân tích nên chuẩn độ trắc quang là một dạng của phân tích thể tích
điểm tương đương của quá trình chuẩn độ được xác định bằng dòng điện sinh ra bởi tế
bào quang điện hoặc dùng phép đo D cũng được.
Cần lưu ý rằng không thể sử dụng mọi phản ứng của phân tích trắc quang. Điều
quyết định là độ bền của phức màu. Khi phân tích trắc quang có thể sử dụng những
phức chất không thật bền nếu lấy dư thuốc thử. Còn trong chuẩn độ trắc quang cấu tử
cần định lượng phải chuyển thực tế hoàn toàn thành phức khi cho lượng tương đương
thuốc thử. Ví dụ có thể chuẩn độ Fe
3+
bằng Natri Salixilat hay xylenol da cam, nhưng
không thể chuẩn độ bằng thioxianat hay clorua được vì các phức này không bền song
trong phân tích trắc quang vẫn dùng những thuốc thử này được.
Phương pháp trắc quang được sử dụng trong chuẩn độ trắc quang phải thoả mãn
yêu cầu chung cho phản ứng dùng trong phân tích thể tích (phản ứng phải xảy ra tức

thời, định lượng và độ bền của phức phải lớn). Chuẩn độ trắc quang được sử dụng
trong những trường hợp:
- Sản phẩm phản ứng chuẩn độ có màu
- Màu của chỉ thị không biến đổi đột ngột mà thay đổi chậm
- Chuẩn độ dung dịch có màu
13
- Chuẩn độ chất hấp thụ ánh sáng thuộc miền tử ngoại hay hồng ngoại gần
- Chuẩn độ dung dịch rất loãng
Phương pháp chuẩn độ trắc quang còn có ưu điểm là có thể tiến hành tự động.
Khi chuẩn độ trắc quang có thể dùng chỉ thị màu hoặc không dùng chỉ thị. Trường hợp
dùng chỉ thị đã gặp trong chuẩn độ bằng mắt và nó cũng áp dụng được trong chuẩn độ
trắc quang, khi chuẩn độ mật độ quang của dung dịch thực tế không đổi, khi đạt tới
điểm tương đương màu chỉ thị thay đổi nên mật độ quang của dung dịch đo ở bước
sóng xác định cũng thay đổi đột ngột, nếu chuẩn độ trắc quang không dùng chỉ thị thì
dung dịch chuẩn độ hoặc sản phẩm phản ứng phải có đám hấp thụ đặc trưng.
Dựa vào các số liệu thu được khi chuẩn độ, ta dựng đồ thị biểu diễn của hai
đoạn thẳng (điểm gãy) ứng với điểm tương đương. Đường thẳng góc hạ từ điểm đó
xuống trục hoành cho biết số ml dung dịch tiêu chuẩn cần để đạt điểm tương đương.
Các dạng đường chuẩn độ trắc quang được trình bày ở hình sau
D D D D D D D
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
(g)
V V V V V V V
Hình 6: Các dạng đường chuẩn độ trắc quang
Tổng quát có phương trình phản ứng chuẩn độ: X + R = Z
X: chất cần định lượng ; R: thuốc thử ; Z: sản phẩm
a. X và R không hấp thụ ánh sáng còn Z hấp thụ ánh sáng.
b. X hấp thụ ánh sáng còn R và Z không hấp thụ ánh sáng.
c. X và Z không hấp thụ ánh sáng còn R hấp thụ ánh sáng.
d. Z không hấp thụ ánh sáng còn R và X hấp thụ ánh sáng.

e. X, R và Z đều hấp thụ ánh sáng
1. X hấp thụ ánh sáng yếu hơn Z
2. X và Z có độ hấp thụ ánh sáng như nhau còn R yếu hơn hoặc mạnh
hơn
3. X hấp thụ ánh sáng mạnh hơn Z
f. Z và R hấp thụ ánh sáng còn X không hấp thụ
1. Z hấp thụ ánh sáng mạnh hơn R
2. R hấp thụ ánh sáng mạnh hơn Z
g. X và Z hấp thụ ánh sáng còn R không hấp thụ ánh sáng
1. Z hấp thụ ánh sáng mạnh hơn X
2. X hấp thụ ánh sáng mạnh hơn Z
14
Phương pháp chuẩn độ trắc quang không nhạy bằng phương pháp trắc quang.
Nói chung phương pháp chuẩn độ trắc quang chỉ được sử dụng khi định lượng chất
cần xác định lớn (vào khoảng 0,01 - 0,001 đương lượng gam).
PHẦN BÀI TẬP
Bài 1: Hãy xác định độ lệch tương đối khỏi định luật Beer khi pha loãng dung dịch
salisilat Fe (III) 0,2M thành 100 lần khi:
a) Nồng độ thuốc thử dư 20%.
b) Không dư thuốc thử, biết K = 4.10
-17
.
Giải
a) Áp dụng công thức:
( )
12
17
10.65,1100).1100(
2,0.2,1
10.4

100.1
−
−
=−=−=∆ n
pC
K
b) Khi thuốc thử không dư:
( )
5
17
10.27,1100).110(
2,0
10.4
100.1
−
−
=−=−=∆ n
C
K
Bài 2: Định lượng Fe
3+
trong nước bằng phương pháp so màu, thuốc thử KSCN, môi
trường HNO
3
, pH = 1 – 2. Phức tạo thành có màu đỏ, hấp thu ở λ = 480nm với ε =
7000 (cm
-1
.mol
-1
.l).

a.Tính khoảng nồng độ mol thích hợp cho loạt dung dịch chuẩn đo, nếu dùng máy đo
có A thích hợp trong khoảng 0,2 – 0,8 và máy đo có A ≤ 3,0 với cuvet có b = 1cm?
b. Dùng 20,00ml mẫu nước, tạo phức thành 50,0ml dung dịch đo, có C
m
= 9.10
-5
M.
Tính nồng độ Fe trong nước theo đơn vị ppm?
Giải
a. * Máy đo có 0,2 ≤ A ≤ 0,8:
0,2 0,8A≤ ≤
⇒
0,2 0,8bC
ε
≤ ≤
↔
0,2 0,8
C
b b
ε ε
≤ ≤
⇒
5 5
2,8.10 11,4.10M C M
− −
≤ ≤
(ε = 7000 cm
-1
.mol
-1

.l; b = 1cm)
* Máy đo có A ≤ 3,0:
3,0A ≤
⇒
3,0bC
ε
≤
⇒
3,0
C
b
ε
≤
⇒
4
4,3.10C M≤
15
b. Nồng độ Fe trong nước theo đơn vị ppm (số mg Fe/1l nước):
3
5 3 3
10
9.10 .10 .50. .56.10 12,6
20
ppmFe ppm
− −
= =
Bài 3: 4,47g dầu mỏ được xử lý theo phương pháp thấm ướt và pha loãng cho đến thể
tích 500 ml trong bình định mức. Người ta tiến hành xác định Co trong các điều kiện:
V mẫu đã
pha loãng

(ml)
V Co(II)
3,00µg/ml
(ml)
V thuốc thử
(ml)
V H
2
O
(ml)
Mật độ quang
25,00 0,00 20,00 5,00 0,398
25,00 5,00 20,00 0,00 0,510
Nếu chấp nhận rằng dung dịch phác chelat của Co(II) – ligan tuân theo định
luật Beer. Hãy tính hàm lượng % Co trong mẫu ban đầu.
Giải
Áp dụng phương pháp thêm ta có:
xax
xa
x
ax
x
ax
x
axax
xx
AA
AC
C
CC

C
A
A
CClA
lCA
−
=⇒
+
=⇒



+=
=
++
+
;
)(
)(
ε
ε
.
Mặt khác C = m/MV nên trong 25,00 mL dung dịch mẫu ta có hàm lượng Co(II) là:
⇒
−
=
+
;
)(
xaxx

xa
x
x
AAVM
Am
VM
m
g
AA
Am
m
xax
xa
x
6-
53,304.10g53,304
398,0510,0
398,0.00,5.00,3
==
−
=
−
=
+
µ
Vậy trong 500mL dung dịch mẫu ta có:

0,0215%100.
97,4
001066,0

)(%
001066,01066,08.10
25
500
53,304.10
6-6-
)(
==
===
IICo
gm
IICo
Bài 4: Một mẫu thép chứa cả Cr và Mn (ngoài Fe).
Hàm lượng Cr và Mn được xác định bằng phương pháp phân tích trắc quang.
16
1) Mật độ quang của dung dịch KMnO
4
, nồng độ Mn 10 mg/l, ở λ = 500 nm,
bề dày cuvét l = 1,00 cm bằng 0,310. Mật độ quang của dung dịch K
2
Cr
2
O
7
(môi trường axit), nồng độ Cr 200 mg/l, ở λ = 500 nm, bề dày cuvét l = 1,00
cm bằng 0,492.Tính hệ số hấp thụ mol của MnO
4
-
và Cr
2

O
7
2-
.
2) Một mẫu thép được chế hoá trong axit để chuyển thành duncg dịch. Cr, Mn
được chuyển thành Cr
2
O
7
2-
và MnO
4
-
.
Mật độ quang của dung dịch ở 500 nm, l = 1,00 cm bằng 0,688. Chế hoá
dung dịch với KNO
2
. KMnO
4
bị mất màu hoàn toàn chỉ còn lại Cr
2
O
7
2-
.
Mật độ quang của dung dịch thu được bằng 0,306 (l = 1,00 cm, λ = 500 nm).
Tính nồng độ Cr và Mn trong dung dịch thu được khi hoà tan mẫu thép.
Giải
1) Ở bước sóng λ = 500 nm:
113

3
10.7,1
938,54
10.10
00,1
310,0
4
−−
−
===
−
cmmoll
lC
A
MnO
ε
11
64
2.996,51
200,0
00,1
492,0
2
72
−−
===
−
cmmoll
lC
A

OCr
ε
2) Mật độ quang của dung dịch ở λ = 500 nm:
Vì mật độ hấp thụ quang có tính cộng tính nên ta có:
lClCA
OCrOCrMnOMnO

2
72
2
7244
−−−−
+=
εε
Đặt
.;
2
724
yCxC
OCrMnO
==
−−
Ta có:
(*)6410.7,1688,0
3
yxA +==
Khi chế hoá bằng KNO
2
thì KMnO
4

bị khử hoàn toàn:
OHMnNOHNOMnO
OHMneHMnO
eHNOOHNO
2
2
324
2
2
4
322
325652
4582
225
++++
+++
+++
+−+−−
++−
+−−
Sau khi phản ứng kết thúc thì mật độ quan của dung dịch ở λ = 500 nm là:
306,0
2
72
2
72
==
−−
lCA
OCrOCr

s
ε
M
l
A
yC
OCr
OCr
3
10.78,4
64.1
306,0
2
72
2
72
−
====
−
−
ε
17
Từ (*) ta suy ra:
M
l
AA
xC
MnO
s
MnO

4
3
10.20,2
10.70,1.1
306,0680,0
4
4
−
=
−
=
−
==
−
−
ε
Bài 5 : Định lượng Fe trong mẫu khoáng bằng phương pháp so màu. Mẫu được hòa
tan trong dung môi, cấu tử xác định được chuyển sang dạng Fe
2+
và được tạo phức
bằng 1,10-phenanthroline(C
12
H
8
N
2
, kí hiệu L) trong môi trường đệm acetat với [A
-
]
0

=10
-2
M và [L
’
] = [L]
0
=10
-4
M. Biết rằng phức FeA có lg
β
1.3
= 8,3 và HL co pK
=4,7.
a. Cho biết mọi cân bằng xảy ra trong dung dịch phức?.tính
β
’
FeL
trong
khoảng pH = 3-7. chọn pH thích hợp tạo phức ?
b. Phức hấp thụ cực đại ở
λ
= 510 nm với
ε
= 11000 cm
-1
mol
-1
l. tính
khoảng nồng độ Fe (mg/l) thích hợp cho dung dịch đo nếu dùng máy

đo có A thích hợp trong khoảng 0,2 đến 0,8 và máy đo có A
≤
3,0 , với
chậu đo có b= 2cm?
c. Nếu dùng 8,000g mẫu rắn, hòa tan thành 100,0ml dung dịch mẫu,
dùng 20,00ml dung dịch tạo phức, pha thành 50,0ml dung dịch đo.
Dung dịch chuẩn được pha trong bình định mức 100,0ml từ dung dịch
Fe
2+
0,001M. Số liệu pha chế, trị số đo của dãy chuẩn và mẫu được
tóm tắt trong bảng sau:
Dung dịch chuẩn Dung dịch mẫu
C
o
C
1
C
2
C
3
C
4
C
5
M
0
M
1
Thể tích dd Fe
2+

0,001M
0,0
0
1,0
0
2,0
0
3,0
0
4,0
0
5,0
0
- -
Độ hấp thụ A
0,0
0
0,22 0,43 0,65
0,8
7
1,09 0,005 0,543
C
0
: trắng chuẩn (thực hiện giống như chuẩn nhưng không chứa
Fe
2+
chuẩn )
M
0
: trắng mẫu (thực hiện giống như mẫu nhưng không chứa mẫu)

Tính lượng Fe(ppm) trong mẫu?
Giải
a. Cân bằng tổng quát :
Fe
2+
+ 3L
→
¬ 
FeL
3

β
(FeL
3
) = 10
21,3
+ +
HA
→
¬ 
H
+
+
A
−

OH
−
3H
+

18

↓↑

↓↑

↓↑
Fe(A) Fe(OH) 3HL
(không màu) (không màu)
β
’(FeL
3
) =
β
(FeL
3
)
3
1
( , ). ( )Fe OH A L H
α α
− −
( )L H
α
= 1 + 10
4,7
[H
+
]
( , )Fe OH A

α
− −
=
( )Fe OH
α
−
+
( )Fe A
α
−
- 1

( )Fe OH
α
−
= 1+ 10
5,56
[
OH
−
]+ 10
9,77
[
OH
−
]
2
+ 10
9,67
[

OH
−
]
3
+ 10
8,56
[
OH
−
]
4

( )Fe A
α
−
≈
1+ 10
8,3
[
A
−
]
3
= 1+ 10
8,3

3
0
3
[ ]

( )
A
A H
α
−

( )Fe A
α
−
≈
1+ 10
8,3

2 3
4,67 3
(10 )
{1 10 [ ]}H
−
+
+
Lập bảng giá trị của
( )L H
α
,
( )Fe OH
α
−
,
( )Fe A
α

−
,
( , )Fe OH A
α
− −
,
β
’(FeL
3
)
trong khoảng pH từ 3 đến 7 :
pH 3 4 5 6 7
lg
( )L H
α
1,7 0,7 0 0 0
lg
( )Fe OH
α
−
0 0 0 0 0
lg
( )Fe A
α
−
0 0,3 2,3 2,3 2,3
lg
( , )Fe OH A
α
− −

0 0,3 2,3 2,3 2,3
lg
3
'( )FeL
β
16,2 18,9 19,0 19,0 19,0
Chọn pH thích hợp tạo phức, là vùng pH thõa mãn đồng thời cân bằng
chính và phụ dưới đây:
+ điều kiện cân bằng chính:
3
2
[ ]
[ ]
FeL
Fe
+
> 10
3

⇔
3
3
3
( ).[ ']
( , ). ( )
FeL L
Fe OH A L H
β
α α
− −

> 10
3

⇔
21,3 4
3
10 .10
( , ). ( )Fe OH A L H
α α
−
− −
>10
3
⇔
3
( , ). ( )Fe OH A L H
α α
− −
< 10
14,3
(1). Điều kiện (1) : pH > 3
+ điều kiện cân bằng phụ :
2
1,2
[ ]OH
β
−
< 10
-3

⇔
10
9,77
.
2
[ ]OH
−
< 10
-3

⇔
2
[ ]OH
−
<
12,77
10
−
⇔
[ ]OH
−
<
6,38
10
−
⇔
pH < 7,6.
Kết luận : có thể tạo phức ở mọi pH từ 3 đến 7.
b. * máy đo có
0,2 0,8A≤ ≤

19

0,2 0,8A≤ ≤
⇔
0,2 0,8bC
ε
≤ ≤

⇔

0,2 0,8
C
b b
ε ε
≤ ≤

⇔

5 5
0,91.10 3,63.10M C M
− −
≤ ≤
(
ε
= 11000
1 1
mol cm l
− −
; b = 2cm)
* máy đo có

3,0A ≤
:
A
≤
3,0
⇔

ε
.b.C
≤
3,0
⇔
C
≤

3,0
b
ε

⇔
C
≤

4
1,36.10 M
−
c. Nồng độ Fe trong dung dịch đo được xác định bằng phương pháp lập
đường chuẩn. Từ đồ thị A = f(C) hay bằng phương pháp bình phương
cực tiểu, tương ứng với giá trị A
m

( mẫu) = A
m
(mẫu+ trắng)-
A
m0
(trắng)= 0,543 – 0,005 = 0,538. xác định được C
m
(dung dịch đo) =
2,45.10
-5
M.Nồng độ Fe trong mẫu rắn theo đơn vị ppm( số gam Fe/10
6
g mẫu được tính từ biểu thức :
mFe = 2,45.10
-5
. 10
-3
. 50,0.
100,0
20,00
.
6
10
8,000
.56
;
42,9 ppm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân
Trung.Hóa học phân tích : các phương pháp phân tích công cụ.Đại Học Quốc

Gia Hà Nội, trường đại học KHTN.
2. Prof.Dr. Phạm Luận .Bộ môn hóa phân tích khoa hóa ĐHTN Hà
Nội.Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
20
3. Đào Đình Thức .Một số phương pháp phổ ứng dụng trong hóa
học.NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
4. Nguyễn Thị Thu Vân . Bài tập hóa phân tích. Trường ĐHKT TP.Hồ Chí
Minh
21