Phương pháp phân tích quang phổ

I. PHƯƠNG PHÁP TÍCH QUANG QUANG PHỔ
I.1. Phương pháp phân tích bằng quang phổ hấp thụ phân tử
1.1. Phổ hấp thụ
D

 max



Hình 4-1

Các đại lượng đặc trưng cho sự hấp thụ ánh sáng của vật chất mà trong lí
thuyết hấp thụ ánh sáng đã đề cập đến như mật độ quang D truyền qua T, hệ số
hấp thụ phân tử...v.v... đều phụ thuộc bước sóng ánh sáng tới bản chất của môi
trường. Đồ thò biểu diễn sự phụ thuộc của một trong các đại lượng này vào bước
sóng đối với một bản chất cho trước gọi là phô hấp thụ của chất đó.
Mỗi chất đầu có một miền bước sóng mà ở đó chúng hấp thụ ánh sáng
mạnh hơn các miền khác, ta gọi đó là miền hấp thụ (hay dãy hấp thụ). Trong
miền hấp thụ các chất không hấp thụ như nhau với mọi bước sóng và thường tồn
tại một bước sóng và với bước sóng này chất đó hấp thụ mạnh nhất (cực đại
)người ta gọi đó là bước sóng hấp thụ cực đại (  max). Do thường tồn tại bước
sóng hấp thụ cực đại nên phổ hấp thụ hay có dạng hình chuông như hình vẽ.
1.2. Phương pháp phân tích đònh tính bằng phổ hấp thụ.
Dựa trên sự liên quan giữa bản chất và tính chất quang phổ của chúng,
người ta có thể tiến hành việc phân tích đònh tính các chất..
Những chất có cấu trúc phân nguyên tử khác nhau sẽ có những bước sóng
hấp thụ cực đại (  max) và dạng phổ khác nhau. Do đó dựa trên vò trí cực đại của
phổ hấp thụ và dạng phổ hấp thụ ta có thể xác đònh một chất là chất gì hay một
hỗn hợp có những chất gì.
Trong phương pháp này, bằng các thiết bò quang điển người ta có thể khảo
sát sự thay đổi của mật độ quang theo bước sóng từ đó vẽ nên phổ hấp thụ (bằng

tay hoặc bằng máy tự ghi). Sơ đồ hoạt động đơn giản của thiết bò này như sau:


Ánh sáng từ nguồn S được dẫn qua hệ tán sắc T để tạo các chùm đơn sắc
có bước sóng khác nhau. Hệ tán sắc này có thể di chuyển để quét các tia sáng
đơn sắc này qua một khe hẹp K1 như vậy ta có thể từng bước sóng khác nhau
qua khe này ánh sáng sau khi qua khe được dẫn đến cuvet C đựng dung dòch và
cường độ của ánh sáng ló ra khỏi dung dòch này sẽ được đo bằng một máy đo
cường độ sáng M đặt ngay sau dung dòch..
Từ máy đo cường độ này ta có thể xác đònh được mật độ quang D theo. Vẽ
đường biểu diễn D  f (  ) ta được phổ hấp thụ là bước sóng cực đại.
1.3. Phương pháp phân tích đònh lượng.
Ngoài việc đònh tính người ta còn dùng phương pháp phổ hấp thụ để phân
tích đònh lượng, tức là xác đònh nồng độ các chất.
 Đối với các dung dòch loãng.
Đònh luật Bouguer – Lambert – Beer khá chính xác đối với các nồng độ
thấp, do đó trong trường hợp dung dòch loãng ta có thể ứng dụng tốt đònh luật để
xác đònh nồng độ dung dòch.
Như đã biết mật độ quang D, tỉ lệ với nồng độ C của dung dòch theo biểu
thức:
D   .I .c

Từ biểu thức này ta có thể tiến hành đònh lượng dung dòch loãng theo hai
phương pháp sau:
 Phương pháp đo trực tiếp:
Đầu tiên ta lập phổ hấp thụ để tìm  max. Từ đó xác đònh mật độ quang
Dmax tương ứng : DM =  M  C
Với  M: giá trò của  ứng với bước sóng  max
Suy ra: C 

DM
M

Giá trò  M của mỗi chất có thể viết được bằng cách tra bảng (giá trò  thì
dùng thước vi cấp để đo) như vậy ta tính được C.
Phương pháp này ít được dùng thiếu chính xác đo các chất lỏng phải được
chứa trong cuvet nên xảy ra các hiện tượng phản xạ và hấp thụ trên thanh bình.
 Phương pháp pha chuẩn so sánh:
Đầu tiên ta pha một dung dòch chuẩn cùng chất với dung dòch cần đo theo
một nồng độ Co nào đó. Đo mật độ quang Do của dung dòch chuẩn này, ta có:
Do =   Co

(1)


Sau đó đo mật độ quang Dx của dung dòch chưa biết nồng độ nói trên, gọi
Cx là nồng độ dung dòch này ta có:
Dx =   Cx

(2)

Lập tỉ số giữa (1) và (2) ta có:
D C
DX C x

 CX  X 0
D0 C 0
D0

 Đối với dung dòch đậm đặc:

Đối với dung dòch đậm đặc thì đònh luật Bouguer – Lambert – Beer không
còn chính xác nữa, lúc đó D không còn tuyến tính với C nữa (mặc dầu 1 cố
đònh). Do đó để xác đònh nồng độ các dung dòch đậm đặc ta dùng các phương
pháp sau:
 Phương pháp pha loãng:
Ta pha loãng có tính toán dung dòch này cho đến khi nào nồng độ giảm
xuống vào trong khoảng tuyến tính của hàm D  f ( C ) . Sau đó thực hiện phép
đo giống như đối với dung dòch pha loãng sau khi xác đònh được nồng độ pha
loãng này ta tính toán ngược lại để suy ra nồng độ ban đầu của nó.
 Phương pháp lập đường chuẩn:
Ta pha dung dòch cùng chất với dung dòch cần đo thành nhiều nồng độ
chuẩn đã biết từ thấp đến cao: Co, C1, C2,…..Cn sao cho ước lượng nồng độ Cx
của dung dòch chưa biết nằm trong khoảng các nồng độ này (tức là nhắm chừng
sao
cho
Co>C x).
Dx2
Dx
D3
D2
D1
D0

C 0 C1 C 2 C 3 C x C x2
Hình 4-2

Lần lượt đo các mật độ quang D1, D2 …Dn của các dung dòch chuẩn này. Từ
đó vẽ đường biểu diễn D = f( C )bằng cách nối các cặp điểm (D1, C1) tương ứng
trên hai trục đồ thò D, C.
Kể từ đó ta đo mật độ quang Lx của dung dòch chưa biết này.

Từ giá trò D x ta chiếu lên đồ thò và hạ thẳng góc xuống trục ghi nồng độ C,
từ đó suy ra được giá trò Cx. Lưu ý khi vẽ đồ thò cần biết tính toán sai số và lập
các ô sai số.
Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lónh vực. Trong y học dược học người ta sử dụng phương pháp này để
nhận biết và xác đònh nồng độ các chất trong máu, huyết tương các dòch chất
trong cơ thể các thành phần dược phần dược chất trong thuốc…v.v...