ÔN tập PHÂN TÍCH CÔNG cụ

ÔN TẬP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ Câu 1: Nội dung định luật hấp thụ Lambert-Beer tính chất A epsilon Các dạng tập ứng dụng phương pháp đường chuẩn thêm chuẩn, áp dụng định luật Lambert Beer - Định luật Lambert-Beer: Khi chiếu chùm sáng qua dung dịch chất hấp thụ ánh sáng chất hấp thụ chọn lọc tia sáng, tùy màu sắc dung dịch Hay nói cách khác giũa màu sắc dung dịch khả hấp thụ tia sáng có mối liên hệ với - tính chất A (độ hấp thụ quang) + Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào bước sóng + Sự phụ thuộc A vào nồng độ C + Tính chất cộng tính độ hấp thụ quang - Tính chất ε (Hệ số hấp thụ mol) ε đặc trưng cho chất hấp thụ ánh sáng, phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tới, xem tiêu chuẩn khách quan quan trọng đánh giá độ nhạy phép đo quang Câu 2: Cấu tạo thiết bị đo phổ hấp thụ phân tử UV-VIS  Hệ máy chùm tia  Hệ máy chùm tia Câu 3: Nguyên tắc phép đo quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) Nêu rõ nguồn kích thích phép đo quang phổ phát xạ nguyên tử  Nguyên tắc đo - Chuyển mẫu phân tích thành trạng thái nguyên tử tự (quá trình hóa hơi, ngun tử hóa mẫu) - Kích thích đám nguyên tử tự phát tia xạ - Sử dụng hệ quang học thu, phân ly ghi toàn phổ phát xạ mẫu vật - Đánh giá phổ ghi mặt định tính định lượng  Các nguồn kích thích phép đo AES (1) Ngọn lửa đèn khí Đặc điểm: nhiệt độ 1700-3200oC, cấu tạo đơn giản, ổn định Nhiệt độ lửa phụ thuộc vào chất thành phần khí (2) Hồ quang điện Nhiệt độ hồ quang điện nằm vùng 3500-6000oC Nhiệt độ phụ thuộc vào chất vật liệu làm điện cực Nguồn kích thích cho độ nhạy cao Hồ quang điện xoay chiều cho kết ổn định (3) Tia lửa điện Tia lửa điện nguồn kích thích phổ có lượng tương đối cao, nhiệt độ 40006000oC, ổn định, độ lặp lại cao, độ nhạy hồ quang điện Yếu tố định nhiệt độ vùng phát tia lửa điện mật độ dịng lúc xảy phóng điện hai điện cực (4) Plasma cao tần cảm ứng Nguồn lượng có nhiệt độ cao Nhiệt độ tầm 6000-10000oC, hóa ngun tử hóa hồn tồn trạng thái vật liệu mẫu với hiệu suất cao Các hợp chất bền nhiệt bị hóa phân ly thành nguyên tử tự Câu 4: Nguyên tắc phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) - Chuyển nguyên tố phân tích thành đám nguyên tử tự - Chiếu chùm xạ có bước sóng với bước sóng mà chúng phát trạng thái kích thích → nguyên tử hấp thụ xạ → tạo phổ hấp thụ nguyên tử nguyên tố - Đo độ hấp thụ quang xác định C A = kC Câu 5: Sơ đồ khối hệ thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử Câu 6: Kĩ thuật nguyên tử hoá lửa kĩ thuật nguyên tử hố khơng lửa phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Kĩ thuật nguyên tử hoá lửa (F-AAS)  Yêu cầu: - Nóng mẫu - Hóa nguyên tử hóa hiệu suất cao, nhiệt độ lửa đủ lớn, điều chỉnh được, ổn định theo thời gian - Ngọn lửa khiết - Có bề dày đủ lớn để tăng độ nhạy phép đo - Tiêu tốn mẫu  Q trình phụ thuộc vào: - Nhiệt độ lửa - Bản chất mẫu thành phần mẫu - Chất phụ gia  Các trình xảy lửa - Aerosol hoá: phun dung dịch mẫu thành hạt sương mù - Bay dung môi tạo hạt rắn nhỏ - Hoá nguyên tử hoá - Hấp thụ xạ tạo phổ Kĩ thuật nguyên tử hố khơng lửa (GF-AAS)  Ngun tắc Dùng lựong nhiệt dòng điện cao (300-500A) để đốt nóng tức khắc cuvet graphit chứa mẫu phân tích nguyên tử hoá mẫu cho phép đo AAS (hay thuyền đặt cuvet graphit)  Đặc điểm + Mẫu để cuvet graphit hay thuyền Tantan + Quá trình nguyên tử hố diễn theo giai đoạn chính, + Xảy mơi trường khí trơ Ar, He, N + Nhiệt độ cao (2000-3000oC) + Thời gian nguyên tử hoá ngắn (từ 3-5s) + Phép đo có độ nhạy cao (0,1 -10 ppb) + Lượng mẫu nhỏ (10- 50 μL) cho lần đo  Các q trình xảy với kĩ thuật khơng lửa: - Sấy khô mẫu: nhiệt độ 100-150oC, thời gian 25-40s - Tro hóa luyện mẫu: nhiệt độ 400-1500oC, thời gian 30-60s Nhiệt độ tro hóa phụ thuộc vào chất nguyên tố, dạng hợp chất mà nguyên tố tồn tại, mẫu - Nguyên tử hóa mẫu: Giai đoạn cuối phép đo Thời gian ngắn, 3-6s Tốc độ tăng nhiệt độ lớn 1800-2500oC/s Nhiệt độ nguyên tử hóa phụ thuộc vào chất nguyên tố, mức độ định phụ thuộc vào trạng thái thành phần mẫu, mẫu - Làm cuvet: nhiệt độ làm cuvet nâng cao nhiệt độ nguyên tử hóa để hóa hồn tồn lượng vết ngun tố xác định dính thành cuvet Câu 7: Nguyên tắc phương pháp cực phổ, von-ampe Các đại lượng đặc trưng sóng cực phổ Điện cực giọt thuỷ ngân Cấu tạo Ưu nhược điểm Nguyên tắc phương pháp cực phổ, von-ampe Phương pháp cực phổ sử dụng điện áp phân cực chiều điện cực giọt thuỷ ngân biến thiên tuyến tính với thời gian để nghiên cứu trình khử cực chất điện hoạt (chất phân tích) điện cực Các đại lượng đặc trưng sóng cực phổ - E1/2 : Thế ứng với nửa chiều cao sóng cực phổ - Igh: Dịng giới hạn khuếch tán, tức chiều cao sóng cực phổ tỉ lệ thuận với nồng độ chất khử cực dung dịch: Igh = K C Điện cực giọt thuỷ ngân  Cấu tạo Điện cực thủy ngân gồm mao quản thuỷ tinh có chiều dài khoảng 10 đến 15cm, với đường kính lỗ khoảng 0,03 đến 0,08 mm, cung cấp giọt Hg đường kính khoảng 1mm nhỏ đặn đồng thời để thực phản ứng điện hóa  Ưu điểm - Điện cực sạch: giọt rơi liên tục với tốc độ nên bề mặt giọt luôn đổi bề mặt giọt không bị bẩn sản phẩm phản ứng điện cực, dòng điện phân đo ổn định - Đối tượng áp dụng rộng: Quá hidro điện cực Hg lớn, khoảng ghiên cứu rộng (từ +0,25V đến -2V tuỳ thuộc môi trường chất điện li) nên phương pháp cho khả xác định lượng lớn chất vô hữu - Kết đo xác, độ lặp lại cao: Kích thước giọt nhỏ, nên diện tích bề mặt nhỏ lượng chất bị giảm nồng độ theo thời gian thực tế không xảy Kết đo có ổn định xác - Kết cấu gọn nhẹ: Điện cực có kích thước nhỏ, nên việc thiết kế bình điện phân thể tích nhỏ, ứng dụng tốt phương pháp vi phân tích Câu 8: Các loại dòng điện phương pháp cực phổ von-ampe Dòng khuếch tán đến điện cực giọt thuỷ ngân Phương trình Ilkovich  Các loại dịng điện phương pháp cực phổ von-ampe: khuếch tán, điện di chuyển đối lưu  Khuếch tán chất đến điện cực giọt Hg khuếch tán động đến điện cực hình cầu có kích thước thay đổi theo thời gian, nên vừa khuếch tán động vừa khuếch tán đối lưu  Phương trình Ilkovich: Ikt = 0,732.n.F.D1/2.m2/3.t1/6.(C0-C +), - C0 nồng độ chất khử cực lòng dung dịch, mol/cm3 - C+ nồng độ bề mặt điện cực (mol/cm3) - D hệ số khuyếch tán, cm2/s - m tốc độ chảy thủy ngân, giọt/s - t chu kỳ giọt, s - n số e trao đổi Với dịng giới hạn khuếch tán C+ = 0, ta có phương trình dịng giới hạn khuếch tán: Ighkt = 0,732.n.F.D1/2.m2/3.t1/6.Co Ilkovic đưa dòng trung bình: Īghkt = 0,627.n.F.D1/2.m2/3.t11/6 C0 =K.C Câu 9: Nguyên tắc phương pháp tách sắc kí Phân loại phương pháp sắc kí Các đại lượng đặc trưng sử dụng phương pháp sắc kí Nguyên tắc phương pháp tách sắc kí Tách riêng chất sau xác định hàm lượng chất cách đo mật thụ quang chất Phân loại phương pháp sắc kí  Theo pha động - Sắc kí khí: pha động khí - Sắc kí lỏng: pha động lỏng - Sắc kí chất lỏng siêu tới hạn: CO2 lỏng  Theo chế: - Sắc kí hấp phụ Sắc kí phân bố Sắc kí ion Sắc kí rây phân tử  Theo khơng gian: - Sắc kí cột - Sắc kí lớp mỏng Sắc kí giấy Các đại lượng đặc trưng sử dụng phương pháp sắc kí Thời gian lưu (tR) : tính từ lúc bắt đầu bơm mẫu vào đầu cột tới pic đạt giá trị cực đại - Thời gian trống (chết): tm (đối với cấu tử không bị lưu giữ cột) - Thời gian lưu hiệu chỉnh: tR’ = tR -tm - Thể tích lưu: VR = F.tR F: tốc độ chảy pha động - Thể tích lưu hiệu chỉnh: VR’ = F.tR’ Câu 10: Thuyết đĩa lí thuyết Thuyết tốc độ Phương trình VanDeemter Các cách làm tăng độ phân giải phép tách sắc kí Thuyết đĩa lí thuyết - Đĩa lý thuyết: Chia cột thành nhiều phần nhỏ, có cân phân bố chất phân tích pha động pha tĩnh - Hiệu suất cột định số đĩa lý thuyết: số đĩa lý thuyết lớn, hiệu suất tách lớn 2 Thuyết tốc độ Các yếu tố đường kính hạt nhồi, kỹ thuật nạp cột yếu tố tốc độ pha động, hệ số khuếch tán chất phân tích pha động pha tĩnh ảnh hưởng nhiều đến dãn rộng vùng chất phân tích hay độ rộng pic thu Chiều cao đĩa lý thuyết H, hình thành thành phần H1, H2, H3: H = H1 + H2 +H3 Phương trình Van-Deemter Các cách làm tăng độ phân giải phép tách sắc kí a) Độ phân giải R>1,5 => tách tốt b) Các cách để tăng độ phân giải   - Thay đổi cấu trúc cột Tăng chiều dài cột Giảm kích thước hạt nhồi Thay đổi pha tĩnh Giảm đường kính cột Tối ưu vận hành cột: Chỉnh tốc độ pha động tối ưu (ứng với H nhỏ nhất) Giảm nhiệt độ cột (với GC) Thay đổi thành phần pha động (với LC) Câu 11: Nguyên tắc lựa chọn pha tĩnh sắc kí khí sắc kí lỏng - Chọn theo nguyên tắc: chất tương tự hòa tan vào Chất phân cực: pha tĩnh phân cực Chất phân tích khơng phân cực: pha tĩnh khơng phân cực - Ít bay hơi, khơng phân hủy nhiệt độ ̣làm việc cột - Khơng có phản ứng bất thuận nghịch chất phân tích pha tĩnh khí mang Câu 12: Các loại cột tách sắc kí khí sắc kí lỏng (cột nhồi, cột mao quản)  Sắc kí khí  Sắc kí lỏng Loại 1: Cột nhồi Ống thép không rỉ, đường kính 2.1 - 4.6 mm; chiều dài: 30- 300 mm Bên nhồi hạt silica xốp, đường kính 3-10 μm Hiệu suất tách: 40 000 - 60 000 đĩa lý thuyết/m Loại 2: Cột mao quản Silica nung chảy, đường kính trong: 44-200 μm; chiều dài: 50-250 mm Bên nhồi hạt silica xốp, đường kính hạt 3-5 μm Hiệu suất tách: 250000 đĩa lý thuyết Câu 13: Nguyên tắc làm việc, khả ứng dụng độ nhạy detector FID, ECD, NPD, MS phuơng pháp sắc kí khí Vai trị nhiệt độ sắc kí khí Các detecter Nguyên tắc Khả ứng dụng FID + Các hợp chất bị đốt cháy lửa bị ion hóa tạo điện tử ion + Đặt điện trường đủ lớn → tạo dịng điện, tỷ lệ với lượng chất phân tích ECD + Các electron detector ion hóa pha động → Tạo dịng điện + Chất phân tích có khả bắt giữ điện tử → giảm nồng độ electron → giảm dòng điện Làm việc với hầu hết hợp chất hữu (Hợp chất có Rất nhạy với hợp chất có nhóm điện tử: halogen, nitro NPD Các hợp chất đốt cháy plasma bao quanh hạt rubidi cung cấp hydro không khí Các hợp chất chứa nitơ photpho tạo ion bị hút vào thu Số lượng ion đập vào thu đo tín hiệu tạo Các hợp chất chứa nitơ photpho MS + Ion hóa chất phân tích thành mảnh nhỏ + Tách mảnh nhỏ điện trường từ trường Detecter vạn Độ nhạy (giới hạn phát thấp detecter nhạy) liên kết C-H Phản ứng số chất hữu không chứa hydro) Giới hạn phát tương đối thấp (0,1-10 ng) Giới hạn phát 1-10 pg thấp: 0,1-10 pg (các hợp chất halogen hóa); 1100 pg (nitrat); 0,1-1 ng (cacbonyl) Giới hạn phát thấp Vai trị nhiệt độ sắc kí khí - Rất quan trọng sắc kí khí + Thời gian lưu thể tích lưu giảm tăng nhiệt độ + Độ phân giải (R) giảm tăng nhiệt độ + Hệ số tách thay đổi tăng nhiệt độ (thường giảm) + Hiệu lực cột tách tăng nhẹ (số đĩa lý thuyết tăng) - Chế độ đẳng nhiệt: nhiệt độ không đổi thấp chút so với nhiệt độ sôi cấu tử tan - Chế độ chương trình nhiệt độ: trường hợp cấu tử có nhiệt độ sơi q khác Ban đầu đặt nhiệt độ khơng đổi với cấu tử có nhiệt độ sơi thấp sau tăng nhiệt độ lên gần nhiệt sơi cấu tử có nhiệt độ sơi cao Câu 14: Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao (HPLC) Nguyên tắc Sơ đồ khối hệ thiết bị  Nguyên tắc - Mẫu dạng lỏng bơm vào pha động lỏng - Tách dựa phân bố khác chất phân tích pha tĩnh pha động - Cần áp suất cao để đẩy dung môi qua cột  Thiết bị Câu 15: Khái niệm sắc kí lỏng pha thường pha đảo Vai trị dung mơi sắc kí lỏng Sắc kí lỏng pha thường pha đảo Tùy thuộc vào gốc R pha tĩnh có tính chất khác - Nếu R chứa nhóm chức phân cực (cyano, amino, diol, ) → pha tĩnh phân cực, pha động khơng phân cực phân cực: sắc kí pha thường - Nếu R khơng phân cực (n-octyl C8 n- octyldecyl C18) → pha tĩnh không phân cực, pha động phân cực: sắc kí pha đảo Sắc kí pha đảo sử dụng phổ biến nhiều so với sắc kí pha thường Vai trị dung mơi sắc kí lỏng Tách chất theo nguyên tắc chất tương tự hòa tan vào - Trong săc ký pha thường, pha động dung môi kỵ nước n-hexan, nheptan, benzen, cloroform, tetrachlorocarbon Nói chung pha động dung mơi khơng phân cực hay phân cực.Do hạn chế tính kỵ nước hệ pha thường nên sử dụng thực tế - Trong sắc ký pha đảo, pha động hệ dung mơi phân cực, dung mơi tan nước, nhiều trường hợp nước lại thành phần pha động Dung mơi phố biến hệ pha đảo metanol, axetonitril hay hỗn hợp metanol -nước, axetonitril – nước, axeton-nước ... Chất phân cực: pha tĩnh phân cực Chất phân tích khơng phân cực: pha tĩnh khơng phân cực - Ít bay hơi, khơng phân hủy nhiệt độ ̣làm việc cột - Khơng có phản ứng bất thuận nghịch chất phân tích. .. nhóm chức phân cực (cyano, amino, diol, ) → pha tĩnh phân cực, pha động không phân cực phân cực: sắc kí pha thường - Nếu R không phân cực (n-octyl C8 n- octyldecyl C18) → pha tĩnh không phân cực,... thuật nạp cột yếu tố tốc độ pha động, hệ số khuếch tán chất phân tích pha động pha tĩnh ảnh hưởng nhiều đến dãn rộng vùng chất phân tích hay độ rộng pic thu Chiều cao đĩa lý thuyết H, hình thành