Phân tích công cụ Slide Chương 2

Chương 2

Phương pháp phổ hấp thụ phân tử


2

2.1. Sự hình thành phổ phân tử
2.1.1. Sự hấp thụ bxđt và sự hình thành các loại phổ hấp thụ phân tử

Năng lượng phân tử được lưu giữ có thể coi là tống năng lượng lưu trữ của ba dạng:

-

Quay
Dao động
Điện tử

E thấp + hν = Ecao
-6 -9
Phân tử chỉ tồn tại ở trạng thái kích thích trong khoảng thời gian rất ngắn (10 -10 s) và quay trở lại
trạng thái cơ bản.


2.1.1. Sự hấp thụ bxđt và sự hình thành các loại phổ hấp thụ phân tử

3

Điện tử

Dao động

Quay


2.1.1. Sự hấp thụ bxđt và sự hình thành các loại phổ hấp thụ phân tử

4

Năng lượng
(Trạng thái kích thích)

(Trạng thái cơ bản)

Quá trình phát xạ (Emission) là quá trình một phân tử chuyển trạng thái lượng tử cao hơn sang thấp
hơn và thốt ra một photon.
Q trình hấp thụ (Absorption) là một quá trình một phân tử chuyển từ trạng thái lượng tử thấp hơn
sang cao hơn và hấp thụ một photon.


2.1.1. Sự hấp thụ bxđt và sự hình thành các loại phổ hấp thụ phân tử

5

Sự thay đổi trạng thái lượng tử của phân tử sẽ dẫn đến sự biến thiên năng lượng ΔE của phân từ tuân
theo định luật Planck.
ΔE = Ecao – E thấp = hν

(2-1)

Do năng lượng phân tử được lưu giữ dưới ba dạng: quay, dao động và điện tử nên:
ΔE = ΔEquay + ΔEdao động+ ΔEđiện tử (2-2)

6
2.1.1. Sự hấp thụ bxđt và sự hình thành các loại phổ hấp thụ phân tử

Sự dịch chuyển điện tử ở trạng thái năng lượng lượng tử của một nguyên tử tạo ra sự phát xạ của một
photon.


7
2.1.2. Phổ hấp thụ

Phổ hấp thụ: mô tả mối quan hệ giữa độ hấp thụ A và bước sóng λ


8
2.1.2. Phổ hấp thụ

Phổ hấp thụ: mô tả mối quan hệ giữa Phần trăm truyền quang %T và số sóng


9
2.1.2. Phổ hấp thụ

Độ truyền quang

Độ truyền quang T:

(2-3)

Bởi vậy, T thay đổi từ 0-1. Phần trăm truyền quang, đơn giản là 100T%, và nó thay đổi tương ứng từ
0-100%.


10
2.1.2. Phổ hấp thụ

Độ hấp thụ A được định nghĩa:
A = log = –logT

 
(2-4)

Nếu ánh sáng không bị hấp thụ, I = Io và A = 0
Nếu 90% ánh sáng bị hấp thụ, 10% đã được truyền quang, A = 1
Nếu chỉ có 1% ánh sáng được truyền quang, A = 2

(Độ hấp thụ A đơi khi cịn gọi là mật độ quang – optical density)


11
2.1.2. Phổ hấp thụ

Tại sao trong phân tích đo
quang người ta lựa chọn bước sóng
λ là bước sóng tia tới?

Phổ hấp thụ của chất A ở dạng dung dịch

12
2.1.2. Phổ hấp thụ

Tính đơn sắc của bộ tán sắc càng giảm, dẫn đến sự giảm của độ hấp thụ của Pr
loại vật liệu lazer (yttrium aluminum garnet Y3Al5O12)

3+

trong tinh thể của một


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

13

2.2.1. Định luật Lambert-Beer

 
A = εbC = log = –logT

(2-5)

Độ hấp thụ A là một đại lượng không thứ nguyên. Nồng độ của mẫu thường được sử dụng đơn vị là
mol/l. Chiều dày của cuvet đựng mẫu b, thường được mô tả bằng cm. Đại lượng ε gọi là độ hấp thụ
-1 -1
mol (hay còn gọi là hệ số tắt phân tử) và có đơn vị là M cm , bởi vậy tích số εbC là khơng thứ
ngun.

Câu hỏi: Nêu ý nghĩa vật lý của ε=?

14
2.2.1. 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 là xác
định, người ta ln có thể chọn b xác định nên định luật hấp thụ ánh sáng có thể viết dưới dạng:

A = KC với K= εb = const

(2-6)

Phương pháp phân tích đo quang định lượng được đặt trên cơ sở phương trình (2-6)


15
2.2.1. Định luật Lambert-Beer

A = KC

Thủ tục đường chuẩn xác định hệ số góc K


16
2.2.1. Định luật Lambert-Beer

Ví dụ: Tìm độ hấp thụ và truyền quang của dung dịch 0,00240M của một dung dịch có độ hấp thụ mol
ε= 313
M

–1

cm

–1

, với bề dày cuvet là b = 1,00 cm

Giải:
Theo (2-5) ta có:
Độ hấp thụ:
A = εbC = 313 M

–1
–1
cm
x 1,00 cm x 0,00240M = 0,751

Độ truyền quang T = 10

–A

= 10

–0,751

= 0,177

→ có 17,7% ánh sáng truyền qua dung dịch (ánh sáng ló)

2.2.2. Tính chất cộng tính của độ hấp thụ quang

17

Giả sử chúng ta chiếu liên tiếp một chùm tia sáng đơn sắc qua hai dung dịch có nồng độ lần lượt là 
C1 và C2, độ hấp thụ mol tương ứng là ε1 và ε2.

+ = ⇿ A 1 + A2 = A

A=

(2-9)


2.2.2. Các tính chất của độ hấp thụ quang

18

Nếu một dung dịch gồm chất nghiên cứu và tạp chất thì độ hấp thụ:
Adung dịch = Anghiên cứu + Anền
Trong phân tích đo quang chúng ta chuẩn bị dung dịch trống chứa các tạp chất, có nghĩa là:
Atrống = Anền (do khơng có mặt ion cần xác định)
Và

Anghiên cứu = Adung dịch– Atrống

Như vậy, trong phân tích đo quang bằng việc sử dụng dung dịch trống, giá trị A đo được sẽ phản
ánh đúng nồng độ chất nghiên cứu, nói cách khác phương trình (2-6) được tuân theo chặt chẽ.

19
2.2.3. Các yếu tố làm sai lệch định luật Lambert-Beer

-

Tính đơn sắc của ánh sáng tới
Điều kiện hóa lý của dung dịch nghiên cứu


20
2.2.3. Các yếu tố làm sai lệch định luật Lambert-Beer

Ví dụ, phức Fe

3+

với axit sunphosalyxylic tùy thuộc pH mà tạo phức có miền phổ hấp thụ khác

nhau.

nm

+
–
[Fe(Saly)] ở pH = 1,8-2,5 λmax = 506 nm [Fe(Saly)2] ở pH = 4-8
3–
[Fe(Saly)3]
ở pH = 8-11
λmax = 420 nm

axit sunphosalyxylic (H2Sal)

λmax = 480


21
2.2.3. Các yếu tố làm sai lệch định luật Lambert-Beer

Phổ hấp phổ hấp thụ của phức Fe

3+

ở các miền pH khác nhau


2.2.4. Độ chính xác của phép đo độ hấp thụ và phép đo nồng độ

22

A = – logT
Với mỗi phép đo độ truyền quang T gây nên sai số dT thì sẽ gây nên các sai số dA tương ứng khác nhau tùy
thuộc dA tương ứng với miền nào của giá trị T đo được. Mà A lại phụ thuộc tuyến tính với C nên kết quả là cùng
với một sai số dT của máy, tại các miền đo khác nhau có thể gây sai số dC khác nhau và do đó sai số sẽ khác
nhau.


2.2.4. Độ chính xác của phép đo độ hấp thụ và phép đo nồng độ

23

2.2.4. Độ chính xác của phép đo độ hấp thụ và phép đo nồng độ

24


2.3. Các thủ tục thực nghiệm trong phân tích đo quang

25

2.3.1. Phương pháp đường chuẩn

0.7
f(x) = 1.5x + 0
R² = 1

0.6

0.5

A

0.4

0.3

0.2

0.1

0

0

C, mg/l
0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45