Tổng hợp lý thuyết Hóa phân tích

3/20/2018

4.1. PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ

HÓA PHÂN TÍCH
Hệ đào tạo: DHCQ

Lớp: DHHO12
Số tín chỉ: 4
Năm học: 2017-2018
2

4.1. Các phương pháp phân tích quang phổ (12t)
ĐỊNH NGHĨA – NGUYÊN TẮC
 Phân tích quang học là các phương pháp phân tích dựa trên
sự tương tác chọn lọc giữa chất cần phân tích với năng
lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng

4.1.1. Đại cương về phương pháp quang phổ

4.1.2. Phương pháp phổ hấp thu phân tử UV-VIS
4.1.3. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS

ngoại.
 Nguyên tắc của phương pháp quang học là dựa vào hiệu

ứng của ánh sáng khi chiếu qua chất cần phân tích để định
tính hoặc định lượng chất cần phân tích.

3

4

1


3/20/2018

4.1.1. Đại cƣơng về phƣơng pháp quang phổ

4.1.1. Đại cƣơng về phƣơng pháp quang phổ
Các đại lƣợng đặc trƣng của bức xạ điện từ

Tính chất của bức xạ điện từ

 Bước sóng : là khoảng cách giữa hai điểm dao động đồng

pha gần nhất, đơn vị đo là A0, m, , nm...(1nm=10A0=10-

Các bức xạ (ánh sáng

9m).

nhìn thấy, tia hồng ngoại,
tia tử ngoại, tia rơnghen,

sóng radio) đều là có bản
chất sóng và hạt.
Sóng điện từ
5

4.1.1. Đại cƣơng về phƣơng pháp quang phổ

4.1.1. Đại cƣơng về phƣơng pháp quang phổ

 Tần số sóng  : số lần bước sóng truyền qua một điểm trong
không gian trong một đơn vị thời gian.



6

 Năng lƣợng bức xạ điện từ:

E=

hc
λ

c

 Khi hấp thu ánh sáng nội năng của phân tử tăng từ mức



cơ bản E0 đến mức E1 cao hơn. Phần năng lượng hấp thu là

 trong đó tốc độ ánh sáng c trong chân không bằng 3.108 m/s

năng lượng của photon, nó tỉ lệ với tần số ánh sáng:

hoặc 3.1017 nm/s;

 E = E1 - E0 = h =

 khi  ở đơn vị cm và c - đơn vị cm/s thì đơn vị của  là s-1 (Hz).

hc
λ

Bức xạ có λ càng dài thì E càng nhỏ, số sóng càng
 Số sóng:



1

lớn thì E càng lớn.



là số bước sóng trên 1cm chiều dài, đơn vị là cm-1.

7

8

2


3/20/2018

Các đại lƣợng đặc trƣng của bức xạ điện từ

Bài tập:
Bức xạ
Tính chất sóng

Số sóng (cm-1) các đường phổ của Na ở 589 nm là:

E  h 

Bước sóng λ (m, cm, nm, A0…);

Năng lượng:

Tần số ν (Hz, Hec);

h = 6,6262.10-34 J.s.

Số sóng:

t



1



a) 1,11.109 cm-1 ; b) 1,20.108 cm-1 ;

Tính chất hạt

hc

c) 1,71.107 cm-1 ; d) 1,70.104 cm-1 ;



E (eV, kcal/mol, cal/mol).

Bức xạ có λ càng dài thì E càng nhỏ, số sóng  càng
lớn thì E càng lớn.
9
10

Các vùng bức xạ điện từ hay đặc trƣng năng lƣợng
Các vùng bức xạ điện từ hay đặc trƣng năng lƣợng
của các vùng phổ

của các vùng phổ

10 nm

11

• Ultraviolet: 190~400nm

•

Green: 490 - 570 nm

• Violet: 400 - 420 nm

•

Yellow: 570 - 585 nm

• Indigo: 420 - 440 nm

•

Orange: 585 - 620 nm

• Blue: 440 - 490 nm

•

Red: 620 - 780 nm
12

3


3/20/2018

Tƣơng tác của bức xạ điện từ với vật chất

Tƣơng tác của bức xạ điện từ với vật chất

Các dạng tƣơng tác giữa bức xạ và phân tử
 Hấp thu là quá trình mà nguyên tử hoặc phân tử khi

Phản xạ

hấp thụ năng lượng từ tia bức xạ chuyển lên một

Nguồn sáng

Mẫu

Tán xạ

trạng thái năng lượng mới, không bền vững gọi là
trạng thái kích thích.

Hấp thụ một phần

Phát quang
13

14

Tƣơng tác chọn lọc giữa năng lƣợng bức xạ điện từ và
vật chất

Tƣơng tác của bức xạ điện từ với vật chất
 Vật chất ở dạng nguyên tử hay phân tử, nhận năng
lượng bức xạ thích hợp, chuyển từ mức năng lượng
thấp (bền) lên mức năng lượng cao hơn (kém bền), có

khuynh hướng trở về mức năng lượng thấp hơn và có
thể phát ra bức xạ, đó là hiện tượng phát xạ.

15

16

4


3/20/2018

Tƣơng tác chọn lọc giữa năng lƣợng bức xạ điện từ và vật
chất
Vùng (phƣơng
pháp)

Đặc trƣng lƣợng tử năng lƣợng
λ, m

Sóng radio (NMR,
EPR*)

Vi sóng

–

Các phƣơng pháp phân tích quang học

Quá trình

Các đại lƣợng khác

101 – 10-1

10-1

Phân loại các phƣơng pháp quang phổ

10-3

ν = 10 MHz – 1GHz Thay đổi spin hạt nhân
và electron

ν = 0,1 – 10

cm-1

Thay đổi trạng thái
quay của phân tử

 PP quang phổ hấp thu UV-VIS

Hồng ngoại (IR)

–

10-6

ν = 10 – 13000

cm-1

Thay đổi trạng thái
dao động của phân tử

* EPR – phương pháp cộng hưởng thuận từ electron
Vùng thấy được
(VIS)

λ = 750 – 400 nm
10-6 – 10-8

Vùng tử ngoại (UV)
Vùng tia X (X – Ray)

17

 PP QP phát xạ nguyên tử (AES)

 PP phổ hấp thu IR

 PP QP huỳnh quang nguyên tử
(AFS)

 PP phổ hấp thu Raman

 PP khúc xạ
 PP phân cực

 PP QP phát xạ cảm ứng plasma
(ICP)
 PP khối phổ cảm ứng plasma (ICPMS)

 PP phát quang

Thay đổi trạng thái
electron hóa trị

λ = 400 – 200 nm

10 – 10
= 0,1 – 100 KEv
Thay đổi trạng thái
4.1.2. Phƣơng pháp
phổEhấp
thu phânelectron
tử UV-VIS
lớp bên trong
-8

-10

10-10 –

10-13

E = 0,01 – 10 MEv

4.1.2.1. Nguyên lý của phƣơng pháp

 Phương pháp trắc quang là phương pháp hấp thụ phân tử

4.1.2.1. Nguyên lý của phương pháp
Vùng tia γ

 PP QP hấp thu nguyên tử (AAS)

 PP huỳnh quang

 PP đo độ đục
10-3

Các phƣơng pháp phân tích
quang phổ nguyên tử

Các phƣơng pháp phân tích
quang phổ phân tử

Phản ứng hạt nhân

4.1.2.2. Các đại lượng thường dùng trong trắc quang

vùng UV - VIS dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng
bị chất màu hấp thụ chọn lọc.

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer

 Dung dịch mẫu có nồng độ càng cao, khả năng hấp thu

4.1.2.4. Các phương pháp định lượng dùng trong trắc quang

quang của mẫu càng mạnh, cường độ ánh sáng đến mắt
càng yếu, dung dịch có màu càng sẫm.

4.1.2.5. Sơ đồ thiết bị UV-VIS

19

20

5


3/20/2018

Vùng hấp thụ của các bƣớc chuyển điện tử

Orbital phân tử và các bƣớc chuyển

21

23

22

24

6

3/20/2018

4.1.2.2. Các đại lƣợng thƣờng dùng trong trắc quang

4.1.2.2. Các đại lƣợng thƣờng dùng trong trắc quang

Xét trƣờng hợp: Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng I có

 Độ truyền quang T (Transmittance)

cường độ I0 qua dung dịch chứa cấu tử khảo sát có nồng độ

I
I
hay T% = ×100
I0
I0
 Độ hấp thu quang A (Absorbance) hay mật độ

C. Bề dày dung dịch là l. Tại bề mặt cuvet đo, một phần bức
xạ bị phản xạ có cường độ IR, một phần bức xạ bị hấp thu có

quang OD (optical density)

cường độ IA. Bức xạ ra khỏi dung dịch có cường độ I.

A  lg

IR
I0

T=

Do đó : I0 = IR + IA + I
IA

I

I0
I

Chọn cuvet đo có bề mặt nhẵn,
truyền suốt để IR = 0  I0 = IA + I
26

25

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer

A  lg
Trong đó :

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer

I0
  .l.C
I

 Đồ thị:

: độ hấp thu phân tử, độ hấp thụ mol - biểu thị độ hấp thu
quang của dung dịch có nồng độ chất tan là 1M được đựng
trong bình dày 1cm, có đơn vị là l.mol-1cm-1;
l: bề dày của dung dịch, cm;
C: nồng độ dung dịch màu, M.
có thể áp dụng dễ dàng định luật Lambert – Beer
vào việc xác định nồng độ các chất tan bằng cách
đo độ hấp thu A của chúng.

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ truyền qua T vào nồng độ dung
27

dịch tại bước sóng λ xác định

28

7


3/20/2018

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer

Bài tập:
Trong phương pháp đo quang, khi đo độ
truyền quang một dung dịch trong cuvet có
l=1cm thì A = 0,245. Hỏi %T là bao nhiêu?

 Đồ thị:
A

A

A=f(C)
A=f(C)

a. 68,30%

y=a.x

b. 61,08%

C

C
y=a.x+b

c. 56,88%

Do ảnh hưởng của nền

d. 57,60%

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang A vào nồng độ dung
dịch tại bước sóng λ xác định

29

Bài tập:

30

Bài tập:
Cường độ dòng ánh sáng I0 sau khi đi qua lớp

Định lượng Fe3+ trong nước bằng phương

dung dịch có chiều dày 1 cm giảm 25%. Tính mật độ

pháp trắc quang, thuốc thử KSCN, môi trường

quang của dung dịch sau khi ánh sáng đi qua cũng chính

HNO3 (pH = 1 – 2). Phức tạo thành có màu đỏ,

dung dịch này nhưng sử dụng cuvet dày 4cm.

hấp thu ở 480nm, với ε = 6300L.mol-1.cm-1 .

a. A = 0,950

Tính nồng độ mol của Fe3+ khi phức tạo thành có

b. A = 1,500

độ hấp thu A=0,45 dùng cuvet đo có l = 0,5 cm.

c. A = 1,150

a) 2,14.10-6 M;

b) 1,94.10-4 M;

d. A = 0,500

c) 1,43.10-4 M;

d) 1,14.10-5M;

31

32

8


3/20/2018

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer

Bài tập:
Tính hệ số hấp thu phân tử gam của
KMnO4, biết rằng độ hấp thu quang của dung

Định luật cộng tính
 Tính cộng của mật độ quang hay độ hấp thu A: “Ở một
bước sóng đã cho mật độ quang của một hỗn hợp các cấu

dịch chứa 0,12mg Mn trong 100 mL dung dịch ở

tử không tương tác hóa học với nhau bằng tổng mật độ

525nm, l = 3cm bằng 0,152. Biết MMn=55.

quang của các cấu tử riêng biệt”.

a) 5134L.mol-1.cm-1;

b) 7231L.mol-1.cm-1 ;

c) 3234L.mol-1.cm-1;

d) 2322L.mol-1.cm-1 ;

A = AA + AB + ..... = AlCA + BlCB + .....
εA
I0

CA

εB
I1

CB

I2

33

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer

34

4.1.2.3. Định luật hấp thu Lambert - Beer
Định luật cộng tính

Định luật cộng tính
 Mật độ quang đo được khi chất phân tích được hòa tan

trong dung môi:

 Nếu một dung dịch gồm chất nghiên cứu và chất nền thì độ

hấp thụ:
Ađo = AX + Anền

Ađo = AX + Adm
Để A phản ánh đúng AX thì Adm rất nhỏ ( 0). Để thoả

mãn điều kiện này, ta nên chọn dung môi có phổ hấp thu
rất xa phổ hấp thu của chất tan.

Để loại bỏ ảnh hưởng của nền dùng dung dịch so sánh

(dung dịch trống, blank) có thành phần như dung dịch mẫu
đo nhưng không chứa chất màu phân tích.
Khi đó giá trị mật độ quang đo được chỉ là của chất

nghiên cứu.
35

36

9


3/20/2018

Bài tập: P và Q tạo phức với thuốc thử X, tạo thành PX và QX có
hai cực đại hấp thụ ở 400nm và 500 nm,  tương ứng với mỗi
nguyên tố như sau:
400 nm
500 nm
4
-1.
1
PX
1.10 l.cm mol
1.103 l.cm-1mol1
3
-1
1
QX
1.10 l.cm mol
1.104 l.cm-1mol1
Hoà tan hoàn toàn 0,10g mẫu, thêm chất che và thuốc thử rồi
định mức đến 100 ml. Đo độ hấp thụ quang (A) ở hai bước sóng
400 nm và 500 nm, được các số liệu sau:
A400 = 0,500
A500 = 0,300

Tính hàm lượng P, Q trong mẫu biết MP = 65, MQ = 60.

Bảng tóm tắt tính chất các đại lƣợng trắc quang
Đại
lƣợng

Yếu tố phụ
thuộc

Yếu tố
không
phụ
thuộc

I0
I

, , C, l

I0

Aλ
A (hay D) ε λ = Cl

, , C, l

I0

Có tính cộng
tính

, bản chất
chất màu,
bản chất
dung môi, t0

I0,C,l

Đặc trưng
cho độ nhạy
của phản
ứng trắc
quang

Công
thức

T=

37



Bài tập:

Tính chất

I
I0

A=lg

T

Đơn vị

L.cm-1.mol-1
hay
cm2.mmol-1

Không có
tính cộng
tính

38

Bài tập:

Trong phương pháp đo quang, để giảm cường độ

Trong dung môi là nước, aniline hấp thu ở bước

dòng sáng sau khi đi dung dịch có nồng độ 7,9.10-5

sóng 280nm với  = 1430 l.mol-1.cm-1. Nếu muốn pha

M xuống 10 lần thì chiều dày của cuvet chứa dung

chế 100mL dung dịch aniline có độ truyền suốt 30%

dịch là bao nhiêu? Biết rằng hệ số hấp thụ phân tử

đối với bức xạ trên thì phải cân bao nhiêu gam aniline

 = 6300

(C6H5NH2) nguyên chất, (dùng cuvet đo có l = 1cm).

l.mol-1.cm-1.

a. 1 cm

b. 2 cm

a. 3,4.10-2 g;

b. 3,4.10-3 g;

c. 4 cm

d. 5 cm

c. 3,4 g;

d. 34 g.

39

40

10


3/20/2018

Điều kiện dung dịch màu tuân theo định luật Lamber - Beer

Bài tập:
Phức [Fe(Phen)3]2+ màu vàng cam có λmax=508nm

 Có sự trùng khít các đường phổ  -  đối với các dung dịch

và  = 1,1.104 L.mol-1.cm-1. Tính khối lượng muối

có nồng độ khác nhau.

Mohr (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O (M=392,14, p=99,5%)

 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A=f(C) khi l = const là một

cần dùng để pha 100mL dung dịch Fe(II). Biết dung

dịch này sau khi tạo phức [Fe(Phen)3

]2+

đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

có độ hấp thu

 Các đường phổ A -  với nồng độ Cn khác nhau đều có cùng

A=0,785 (cuvet có l = 1cm).
a. 9,18 mg;

max.

b. 2,81 mg;

c. 2,81 g;

 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ truyền qua T và lgC có

điểm uốn nằm ở giá trị T = 0.368

d. 1,96 g.
41

42

Các nguyên nhân dẫn đến sự không tuân theo định
luật Lamber - Beer

2,5

pH = 7

A

 Mức độ đơn sắc của ánh sáng:

10 ppm
8 ppm
6 ppm

2,0

Chất màu hấp thụ cực đại ở max, chỉ ở max mới có
1,5

sự tuyến tính giữa Aimax – Ci và đồ thị Aimax – Ci là một
đường thẳng, khi đó mật độ quang là cực đại.

1,0

Ánh sáng không đơn sắc thƣờng dẫn đến độ lệch

0,5

âm. Mức độ đơn sắc càng lớn, khả năng tuân theo định luật
1

0,0
200

300

400

500

600

700

800

λ (nm)

43

Lambert – Beer càng lớn.
44

11


3/20/2018

Các nguyên nhân dẫn đến sự không tuân theo định
luật Lamber - Beer
 Mức độ đơn sắc của ánh sáng:

Các nguyên nhân dẫn đến sự không tuân theo định
luật Lamber - Beer
• Nồng độ lớn của dung dịch khảo sát: Nồng độ của dung
dịch lớn sẽ xảy ra tương tác điện, đại lượng  thay đổi,
thông thường khi tăng nồng độ dung dịch, giá trị  giảm. Sự
sai lệch khỏi định luật Lambert – Beer thường là sai số âm.

Ảnh hưởng của bức xạ không đơn sắc đến định luật Beer

45

Các nguyên nhân dẫn đến sự không tuân theo định
luật Lamber - Beer
 Các quá trình hóa học: Các quá trình hóa học có thể là
sự kết hợp – phân ly, sự solvat hoá hay hydrat hoá xảy ra
khi thay đổi nồng độ chất hấp thu; sự tạo thành các hợp

46

4.1.2.4. Các phƣơng pháp định lƣợng bằng trắc quang
 Phƣơng pháp so sánh

 Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
 Phƣơng pháp thêm chuẩn

chất trung gian, phức phụ, các hợp chất đồng phân, tạo
hệ keo hay sự có mặt của các chất điện ly mạnh, pH đều
có khả năng làm thay đổi độ hấp thụ của dung dịch, làm
sai lệch khỏi định luật Beer.

47

48

12

3/20/2018

Phƣơng pháp so sánh

Phƣơng pháp so sánh

So sánh 1 chuẩn

So sánh 2 chuẩn

 Pha một dung dịch chuẩn có Cst;
 Tiến hành đo A của dung dịch chuẩn so với dung dịch so
sánh (dung dịch không có thêm chất chuẩn) thu được Ast;

 Dung dịch phân tích có nồng độ CX.

 Pha 2 dung dịch chuẩn có Cst1< CX < Cst2 đo mật độ quang
so sánh với mẫu trắng được A st1, A st2.

 Chuẩn bị dung dịch mẫu với nồng độ cần xác định CX;
 Tiến hành đo A của dung dịch mẫu so với dung dịch so sánh
thu được AX.

 Đo A của dung dịch mẫu so với dung dịch so sánh (mẫu

trắng) thu được AX.

C x  Cst1 

C

C x  st .A x
A st

Cst2  Cst1
.(A x  A st1 )
A st2  A st1

49

50

Phƣơng pháp so sánh

Phƣơng pháp so sánh

Ƣu, nhƣợc điểm

Bài tập: Để định lượng Pb trong mẫu thực phẩm, ta tiến hành
cân 5,000 g mẫu, hoà tan thành dung dịch, sau đó tiến hành tạo
phức với thuốc thử dithizon, dạng phức Pb – ditizon tan trong
CHCl3. Tiến hành chiết bằng CHCl3, dung dịch sau khi chiết
được định mức thành 25 mL. Dung dịch chuẩn được chuẩn bị
tương tự như mẫu, chứa 10 g Pb2+ trong thể tích dung dịch
đem đo là 20,00 mL. Mật độ quang của chuẩn và mẫu ở  =
545 với l = 1 cm lần lượt là Ac = 0,320 và Am = 0,225.

 Dung dịch cần xác định và dung dịch tiêu chuẩn phải nằm
trong khoảng tuân theo định luật Lambert – Beer.
 Thuận lợi khi số lượng mẫu ít.
 Để kết quả chính xác thì Cst1,Cst2 và C x phải có nồng độ gần

bằng nhau.

 Phản ứng của Pb2+ và dithizon:

 Không loại được ảnh hưởng của nền mẫu.

Pb2+/H2O + 2H2Dz/CHCl3 = Pb(HDz)2 + 2H+
chiết bằng CHCl3 hoặc CCl4
51

52

13


3/20/2018

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

Quy trình thực hiện
 Pha một loạt dung dịch chuẩn có C st tăng dần một cách đều
đặn (thường 5 – 8 Cst), các dung dịch chuẩn phải có cùng
điều kiện như dung dịch xác định;
 Tiến hành đo A của dãy chuẩn ở  đã chọn;
 Dựng đồ thị A = f(C st). Viết phương trình hồi quy tuyến tính

của đường chuẩn;
 Đo A của mẫu;

 Căn cứ vào phương trình hồi quy tuyến tính của dãy chuẩn

và AX mà xác định nồng độ của chất X trong mẫu
53

54

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
Ƣu, nhƣợc điểm

Khi chọn vùng nồng độ để xây dựng đƣờng chuẩn cần
chú ý:

 ƢU ĐIỂM

+ Vùng nồng độ của dãy chuẩn phải bao gồm cả CX;
+ Với vùng nồng độ đã chọn dung dịch phải tuân theo
định luật Lambert – Beer;

+ Các giá trị Ast ứng với nồng độ đã chọn phải sao cho
có độ lặp lại cao và bảo đảm sự tuyến tính.

55

- Với một đường chuẩn cho phép phân tích hàng loạt mẫu.
 NHƢỢC ĐIỂM
- Không loại được ảnh hưởng của nền mẫu.

56

14


3/20/2018

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

Bài tập: Để xác định hàm lượng sắt tổng trong mẫu nước sông

Bài tập: Để xác định hàm lượng sắt tổng trong mẫu nước sông

người ta tiến hành xây dựng đường chuẩn như sau:

người ta tiến hành xây dựng đường chuẩn, đo mật độ quang A và

Bình định mức 50 mL

1

V(mL) dd Fe chuẩn (10 mg/L)

2

1,0

3

4

thu được kết quả như sau:

5

2,0 3,0 4,0 5,0

STT
C(ppm) Fe chuẩn

1

2

3

4

5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Định mức bằng nước cất

Nồng độ của dãy chuẩn lần lượt là:
a. 2 – 4 – 6 – 8 – 10 ppm
b. 0,02 – 0,04 – 0,06 – 0,08 – 0,10 ppm
c. 0,2 – 0,4 – 0,6 – 0,8 – 1,0 ppm
d. 0,1 – 0,2 – 0,3 – 0,4 – 0,5 ppm

57

Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

Mật độ quang (A) 0,079 0,133 0,192 0,245 0,289
Phương trình đường hồi quy tuyến tính là:
a. A = 0,028 + 0,0532C
b. A = 0,028C + 0,0532
c. A = 0,014 + 0,0532C
d. A = 0,028 + 0,032C

58

Phƣơng pháp thêm chuẩn
Nguyên tắc

Bài tập: Trong phương pháp đo dãy chuẩn của một dung dịch
màu cho kết quả:

Mật độ quang của dung dịch mẫu chứa chất cần xác

Mẫu

0

1

2

3

4

CN

0

0,1

0,15

0,2

0,25

A

0

định được so sánh với chính dung dịch đó có thêm những

lượng xác định của chất cần phân tích.
Có 2 cách thực hiện:

0,246 0,361 0,512 0,819

- Thêm 1 chuẩn (dùng công thức tính toán)

Nếu mẫu phân tích có A = 0,672 thì nồng độ dung dịch là:
a. 0,2251
b. 0,1390
c. 0,1374
d. 0,1928

- Thêm nhiều chuẩn (dùng đồ thị biểu diễn)
59

60

15


3/20/2018

Phƣơng pháp thêm chuẩn

Phƣơng pháp thêm chuẩn

Thêm một chuẩn

Thêm một chuẩn

Chuẩn bị dung dịch chứa chất cần xác định (có hàm

Tính toán nồng độ trong dung dịch phân tích:

lượng rất nhỏ). Sau đó tiến hành pha 3 dung dịch như sau:
STT

Bình 1

Bình 2

Bình 3

(Blank)

(x)

(x+a)

C x  Ca
Trong đó:

Ax
A( x  a )  Ax

A(x+a): mật độ quang của dung dịch có thêm chuẩn;
Ax: mật độ quang của dung dịch cần phân tích;
Dung dịch mẫu (Cx), mL

0

Vx

Vx

Dung dịch chuẩn (Ca), mL

0

0

Va

Ca: nồng độ dung dịch chuẩn của chất phân tích;

Cx: nồng độ của chất X trong dung dịch phân tích.
61

Thuốc thử tạo màu, đệm

thêm

thêm

62

thêm

pH…

Ví dụ 1: Hút 5 mL dung dịch mẫu chứa Fe3+ cho vào
bình định mức 50mL,
tiến
hành
phản ứng tạo màu, định
Định
mức
đến vạch
mức đến vạch và đo độ hấp thụ quang ở bước sóng thích
hợp thu được Ax=0,45.
Lấy 5mL mẫu khác cho vào bình định mức 50mL, thêm
0,1mg Fe3+ chuẩn, sau đó tiến hành phản ứng tạo màu, định
mức đến vạch và đo độ hấp thu quang ở bước sóng như trên
thu được Ax+a=0,85. Biết rằng cả hai dung dịch màu đã
được pha chế trong những điều kiện giống nhau, đo A ở λ
và l như nhau. Tính hàm lượng Fe3+ (mg/100mL) có trong
mẫu ban đầu.
a) 1,125 (mg/100mL);
b) 22,25 (mg/100mL);
c) 2,25 (mg/100mL);
d) 0,225 (mg/100mL);
63

Phƣơng pháp thêm chuẩn
Thêm một chuẩn
Ví dụ 2: Lấy 20,00 mL dung dịch mẫu có chứa sắt cho tạo
phức với thuốc thử thích hợp rồi pha loãng thành 50,00mL
dung dịch đó. Đo độ hấp thu quang của dung dịch ở  = 510

nm được giá trị A = 0,225 (sử dụng cuvét có l = 1cm).
Lấy 20,00 mL dung dịch mẫu chứa sắt khác thêm vào 4
mL dung dịch sắt chuẩn 10 mgFe/L cho tạo phức với thuốc
thử thích hợp rồi pha loãng thành 50,00mL dung dịch đo. Đo
độ hấp thu quang của dung dịch ở  = 510 nm được giá trị A =
0,358.
Tính nồng độ ppm của dung dịch mẫu sắt ban đầu.
64

16


3/20/2018

Phƣơng pháp thêm chuẩn

Phƣơng pháp thêm chuẩn

Thêm nhiều chuẩn

Thêm nhiều chuẩn

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn cũng chính là

Dựng đồ thị AX +ai – Ci
Giả sử phương trình

A

dung dịch cần phân tích có cho thêm những lượng chính

xác ai của chất cần xác định để nồng độ của dãy chuẩn là

đường hồi quy qua các

AX +a3

CX + Ca1, CX+ Ca2… ít nhất là 3 dung dịch và một dung

AX +a2

dịch so sánh. Đo mật độ quang A tương ứng.

AX +a1

- CX

điểm: y = ax + b.
Hãy biểu diễn Cx

theo a và b.

Ca1 Ca2 Ca3

C

65

Phƣơng pháp thêm chuẩn
Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp

66

4.1.2.5. Thiết bị đo trong vùng phổ UV – VIS

 Ƣu điểm
 Phương pháp thêm chuẩn thường được áp dụng khi
nồng độ chất phân tích rất nhỏ (vi lượng).

 Có thể loại được ảnh hưởng của nền mẫu.
 Có thể dùng để kiểm tra độ lặp lại của phương pháp.
 Yêu cầu:
Chỉ áp dụng đối với những dung dịch tuân theo
định luật Lambert – Beer.
67

68

17


3/20/2018

4.1.2.5. Thiết bị đo trong vùng phổ UV – VIS

69

70

Bộ đơn sắc

Nguồn sáng

1- Kính lọc sắc (Colored Glass Filter)

 Đèn H2 (hydrogen) và D2

(deuterium) cho ánh sáng

2- Lăng kính (Prisms)

vùng UV với bước sóng từ

3- Cách tử (Grating)

160-380 nm.

 Đèn

sợi

đốt

vonfram

(tungsten) hay vonfram –
halogen

(tungsten-halogen)

cho ánh sáng từ miền 3502200 nm.

71

72

18


3/20/2018

Bộ đơn sắc

Bộ đơn sắc
Lăng kính

Kính lọc sắc

Vật liệu: thủy tinh, thạch anh hay các tinh thể muối
của các kim loại kiềm. Tùy theo vùng phổ mà sư dụng loại
lăng kính cho phù hợp:
-- Vùng tử ngoại (cả khả kiến): Lăng kính thạch anh

(200 -2500 nm)
-- Vùng khả kiến: lăng kính thủy tinh (300 – 2500 nm)
-- Vùng hồng ngoại: lăng kính muối (1000 – 15000 nm)
73

Bộ đơn sắc

74

Bộ đơn sắc

Lăng kính

Lăng kính
 Quá trình tán xạ dựa vào hiện tượng khúc xạ.

Ít được sử dụng trong các máy quang phổ hiện đại do sự tán
xạ và thường có độ phân giải không tuyến tính

75

76

19


3/20/2018

Bộ đơn sắc

Bộ đơn sắc
Cách tử

Cách tử

 Cách tử được đúc từ cách tử chủ. Cách tử chủ là một kính
phẳng, được đánh bóng bề mặt và được chia vạch bằng kim
cương.

 Một cách tử sử dụng cho miền tử ngoại và trông thấy
thường chứa từ 300-2000 rãnh/mm.
 Cách tử được phủ lớp nhôm để nó có thể phản xạ. Một lớp
mỏng SiO2 trên bề mặt nhôm để bảo vệ kim loại khỏi bị oxy
hóa, điều này có thể làm giảm khả năng phản xạ của nó.
77

78

Bộ đơn sắc
Cách tử

Bộ đơn sắc
Lăng kính

 Dùng cách tử bức xạ được phân giải theo các bước sóng
1 cách tuyến tính, hiệu quả tạo ánh sáng đơn sắc cao
hơn lăng kính.
 Giá thành cũng thấp hơn lăng kính.

79

80

20


3/20/2018

Tế bào quang điện

Cuvet

Một số loại detector thƣờng dùng:
1- Phototube (ống quang)
2- Photomultiplier tube (PMT) ống nhân quang
3- Photodiode array

82

81

Phototube (ống quang)
Mặt lõm của bề mặt catot được phủ một lớp vật liệu
quang điện (kim loại kiềm hay các oxit kim loại). Các vật
liệu quang điện có xu hướng phát xạ electron khi bị kích
thích. Khi một điện áp được đặt vào các điện cực, các
electron chạy theo anot (dạng dây), tạo ra một dòng điện

có thể dễ dàng được khuếch đại, hiển thị và ghi lại.

83

84

21


3/20/2018

Photomultiplier tube
Ống nhân quang

Photomultiplier tube
Ống nhân quang
Bề mặt catot về thành phần không khác bề mặt catot của tế bào
quang điện phát ra các electron khi chiếu sáng. Nhân quang điện còn
chứa các điện cực phụ được kí hiệu từ 1 đến 9 gọi là các dinot. Hiệu
thế trên dinot 1 dương hơn 90V so với trên catot, do vậy mà các
electron được tăng tốc theo hướng đó. Khi đập lên dinot mỗi electron
gây ra sự phát xạ một số electron bổ sung, đến lượt electron này lại
hướng đến dinot 2 mà hiệu thế của nó dương hơn 90V so với hiệu thế
của dinot 1. Một lần nữa cứ mỗi một electron đập lên bề mặt phát ra
một số electron. Khi quá trình này lặp lại 9 lần thì cứ mỗi photon nhận
được 106 – 109 electron. Tập hợp các electron này cuối cùng hướng tới
anot, dòng điện được tăng cường nhận được này đi qua điển trở R, sau

85

Photodiode

đó có thể khuyếch đại bổ sung và được đo.

86

4.1.3. Phƣơng pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS
4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết
4.1.3.2. Cấu tạo thiết bị

4.1.3.3. Ứng dụng

87

88

22


3/20/2018

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu
Đặc điểm của các nguyên tử ở trạng thái hơi:
- Có khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ của các bức xạ

mà nó có khả năng phát ra trong quá trình phát xạ.
- Bức xạ nguyên tử phát xạ càng nhạy thì cường độ hấp thụ
càng cao, bức xạ đó gọi là bức xạ cộng hưởng.

M + hν → M*
Bức xạ đặc trưng: định lượng chọn lọc một nguyên tố

khi có mặt các nguyên tố khác.

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

89

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

Quang phổ hấp thụ và phát xạ của Hydro

23


3/20/2018

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

Phép đo AAS: đo sự suy giảm cường độ bức xạ điện
từ do hơi đơn nguyên tử hấp thu để nó chuyển từ trạng thái
cơ bản sang trạng thái kích hoạt.

Nồng độ
trong dung dịch (C)

mật độ hơi đơn
nguyên tử (N)

cường độ
hấp thu (A)

Sự phụ thuộc của mật đô quang và số nguyên tử ở
trạng thái hơi cũng tuân theo định luật Lambe Bear:
A = lg (I0/I) = K1.N.L
Số nguyên tử ở trạng thái hơi tỉ lệ với nồng độ chất

trong dung dịch: N = K2.Cb
Trong vùng nồng độ nhỏ của chất phân tích b=1.
Suy ra: A = a.C, với a = K1.L.K2

93

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

94

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu
Phương pháp phân tích phổ hấp thu của nguyên tử

bao gồm các bước như sau:
-

Chuyển mẫu phân tích thành hơi nguyên tử tự do (Nguyên tử
hóa);

-

Chiếu vào đám hơi nguyên tử một chùm bức xạ đặc trưng (do
chính nguyên tố cần định lượng phát ra), các nguyên tử của
nguyên tố cần phân tích trong đám hơi sẽ hấp thụ một phần
năng lượng bức xạ và tạo phổ hấp thu nguyên tử;

-

Thu chùm bức xạ đi ra khỏi đám hơi nguyên tử, phân ly, chọn
chùm bức xạ đặc trưng và đo cường độ.

95

96

24


3/20/2018

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu
Phương pháp phân tích phổ hấp thu của
nguyên tử bao gồm các bước như sau:
quá trình hóa hơi và
nguyên tử hóa mẫu

mẫu phân
tích

chùm tia sáng bức
xạ đặc trưng

hơi của nguyên tử
hay ion tự do

rắn, bột, dung dịch

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

Nguồn E

ngọn lửa,
hồ quang,
tia điện,
ICP,
MP

Hơi nguyên tử
hấp thu

máy quang phổ

Đánh giá phổ đã ghi về mặt
định tính và định lượng

Thu, phân li và ghi
toàn bộ phổ hấp thu
97

4.1.3.1. Cơ sở lý thuyết của sự hấp thu

NGUỒN BỨC XẠ
Yêu cầu của nguồn bức xạ:

Cấu tạo máy AAS gồm các bộ phận sau:
-

Nguồn bức xạ;

-

Bộ phận hóa hơi hay nguyên tử hóa;

-

Bộ phận đơn sắc hóa;

-

Bộ phân phát hiện và khuếch đại.

98

99

-

Cho vạch cộng hưởng;

-

Vạch đơn sắc;

-

Cường độ vạch lớn.

100

25