Giáo trình Phân tích dụng cụ pdf

Sự chuyển năng lượng kích thích của hệ electronthành chuyển động nhiệt là cơ sở của phân tich trắc quang dùng để xác định hàmlượng chất phân tích theo độ hấp thu ánh sáng.. Giữa màu sắc

Giáo trình Phân tích dụng cụ

MỤC LỤC

Chương 1 5

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP UV - VIS 5

1.1 Đại cương về bức xạ điện từ và phổ 5

1.1.1 Bức xạ điện từ và phổ 5

1.1.2 Tính chất của bức xạ điện từ 5

1.2 Thuyết vân đạo phân tử MO 6

1.3 Cơ sở lý thuyết của phương pháp 6

1.3.1 Trạng thái năng lượng của phân tử 6

1.3.2 Bước chuyển năng lượng 7

1.4 Cơ sở định tính của phương pháp 8

1.4.1 Đặc trưng của phổ 8

1.4.2 Màu sắc 9

1.5 Cơ sở định lượng của phương pháp - Định luật Lambert – Beer 10

1.5.1 Phương pháp trắc quang UV – VIS 10

1.5.2 Định luật Lambert 10

1.5.3 Định luật Beer 11

1.5.4 Định luật hợp nhất – Định luật Lambert – Beer 12

1.5.5 Ý nghĩa các đại lượng 12

1.6 Tính cộng mật độ quang 15

1.7 Điều kiện nghiệm đúng định luật Lambert – Beer (LB) và nguyên nhân lệch khỏi định luật 16

1.7.1 Những dấu hiệu cho biết sự hấp thu không tuân theo định luật 16

1.7.2 Nguyên nhân lệch khỏi định luật LB 16

1.8 Khảo sát sự tuân theo định luật lamber – beer 19

2

1.8.1 Kiểm tra độ lập lại λmax khi nồng độ cấu tử thay đổi (đo trên cùng cuvet) 19

1.8.2 Kiểm tra độ lặp lại của λmax khi pha loãng dung dịch (thay đổi chiều dày cuvet theo hệ số pha loãng) 19

1.9 Các dạng phổ hấp thu phân tử 20

1.9.1 Phổ hấp thu của dung dịch có một cấu tử tạo màu 20

1.9.2 Phổ hấp thu của dung dịch có nhiều cấu tử tạo màu 20

1.10 Yêu cầu đối với thuốc thử 22

1.11 Yêu cầu của phản ứng dùng trong phương pháp trắc quang 22

1.12 Các bước khảo sát được tiến hành trong qui trình phân tích trắc quang 22

Chương 2 24

THIẾT BỊ UV - VIS 24

2.1 Sơ đồ khối của thiết bị 24

2.2 Các loại máy quang phổ 24

2.2.1 Một chùm tia 24

2.2.2 Hai chùm tia 24

2.3 Vai trò đặc điểm của từng bộ phận chính 25

2.3.1 Nguồn sáng 25

2.3.2 Bộ đơn sắc 27

2.3.3 Hộc đựng mẫu (cuvette) 28

2.3.4 Bộ thu bức xạ (detector) 29

Chương 3 31

CÁC KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH DÙNG TRONG PHÂN TÍCH PHỔ PHÂN TỬ UV -VIS 31

3.1 Nguyên tắc chung của các phương pháp phân tích đo quang để xác định nồng độ .31

3.2 Các kỹ thuật sử dụng trong phân tích phổ phân tử UV - Vis 31

3.2.1 Kỹ thuật so sánh 31

3.2.2 Kỹ thuật dãy chuẩn 32

3.2.3 Kỹ thuật vi sai 34

3.2.4 Kỹ thuật thêm chuẩn 34

3.2.5 Kỹ thuật factor 39

Chương 4 41

ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ UV - VIS 41

4.1 Xác định các hợp chất riêng lẻ 41

4.2 Xác định các hỗn hợp 41

4.2.1 Hai chất màu có phổ hấp thu không chồng lên nhau 41

4.2.2 Hai chất màu có phổ hấp thu chồng nhau một phần 41

4.2.3 Hai chất màu có phổ chồng lên nhau suốt cả dải phổ nghiên cứu 42

4.3 Phương pháp chiết trắc quang 42

4.4 Chuẩn độ trắc quang 44

4

Chương 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP UV - VIS

1.1 Đại cương về bức xạ điện từ và phổ

Tập hợp các bức xạ có bước sóng khác nhau gọi là phổ điện từ

Ánh sáng là những bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau hay là dòng photon

có năng lượng khác nhau Những dao động điện từ quan trọng nhất trong phân tíchtrắc quang có độ dài sóng như sau:

1.1.2 Tính chất của bức xạ điện từ

a Vận tốc trong chân không

Trong chân không, các bức xạ điện từ đi với vận tốc không thay đổi, thườngđược ký hiệu là c =299.792.458 m/s

b Sóng ngang

Sóng điện từ là sóng ngang, nghĩa là sự lan truyền của các dao động liên quanđến tính chất có hướng (cụ thể là cường độ điện trường và cường độ từ trường) củacác phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng

c Năng lượng

Năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ là E =h =hc/λ, với h là hằng

số Planck,  là tần số và c là vận tốc ánh sáng trong chân không Như vậy, bước sóng

càng dài thì năng lượng photon càng nhỏ

d Tương tác với vật chất

Khimột bức xạ điện từtương tác với một dạng vật chất nào đó như: các nguyên

tử, phân tử và các hạt cơ bản thì xảy ra quá trình chuyển giao năng lượng Quá trìnhchuyển giao năng lượng này có phụ thuộc vào bước sóng hay tần số của bức xạ điện

từ (hay năng lượng của các photon) và bản chất, cấu trúc của dạng vật chất mà bức xạđiện từ tương tác Sự tương tác với vật chất sẽ làm cho năng lượng của bức xạ điện từ

và của vật chất nhận sự tương tác bị thay đổi theo chiều hướng ngược nhau

1.2 Thuyết vân đạo phân tử MO

Trong khi theo thuyết VB: liên kết được hình thành do sự ghép đôi hay trao đổielectron giữa các nguyên tử, nghĩa là trong phân tử các nguyên tử vẫn giữ nguyên cấutrúc electron của mình, tức vẫn tồn tại các vân đạo của các nguyên tử, thì thuyết MOtheo quan điểm gần như ngược lại mặc dù vẫn lấy mức độ xen phủ giữa các AO làmtiêu chuẩn để mô tả liên kết

Thuyết MO cho rằng:

(a) Trong phân tử không còn tồn tại các vân đạo nguyên tử (AO) riêng rẽ, mà

chỉ có cácvân đạochung cho toàn bộ phân tử, gọi tắt là MO Các MO này được xâydựng dựa vào sự tổ hợp các AO thích hợp Mỗi MO có một năng lượng Ei xác định

và được đặc trưng bởi một hàm sóng i xác định Các electron của phân tử được phân

bố trên các MO đó theo nguyên lý Pauli (mỗi MO chỉ chứa tối đa 2 electron), nguyên

lý vững bền và quy tắc Hund Nếu trong mỗi vân đạo nguyên tử, electron được đặctrưng bằng một bộ các số lượng tử và ta có các vân đạo nguyên tử với các tên s, p, d, f,

…thì trong mỗi vân đạo phân tử, electrong cũng được đặc trưng bằng một bộ các sốlượng tử với các tên , , ,…

(b) Trạng thái của toàn bộ phân tử được xác định từ một bộ các MO i cóelectron (cấu hình electron của phân tử)

1.3 Cơ sở lý thuyết của phương pháp

1.3.1 Trạng thái năng lượng của phân tử

Theo thuyết vân đạo phân tử, Các điện tử hóa trị khi tham gia tạo liên kết hóahọc sẽ tạo thành các loại vân đạophân tử: vân đạo liên kết và vân đạo phản liên kết.các điện tử không tham gia tạo liên kết ở lớp vở điện tử ngoài thường ký hiệu bằngđiện tử n

6

Về mặt năng lượng, khi các điện tử tham gia tạo liên kết hóa học để tạo thànhcác vân đạo phân tử sẽ có năng lượng khác nhau tùy thuộc vân đạo chúng tạo thành.Trong phân tử có thể có 5 loại vân đạo phân tử có năng lượng khác nhau và mức nănglượng được sắp xếp theo thứ tự tăng dần là: << n <*<*

1.3.2 Bước chuyển năng lượng

1.3.2.1 Nguyên nhân bước chuyển

điện tử hóa trị (điện

tử liên kết) trong phân tử sẽ hấp thu năng lượng của bức xạ điện từvà chuyển lên trạngthái kích thích có năng lượng cao hơn

Theo cơ học lượng tử, ở trạng thái cơ bản của phân tử, các điện tử liên kết đượcsắp đầy vào cácvân đạoliên kết ,  hoặc n (non bonding: cặp điện tử tự do chưa liênkết) có mức năng lượng thấp Khi bị kích thích, chúng sẽ có sự di chuyển lên các mứcnăng lượng cao theo qui tắc 4 bước chuyển cơ bản sau:

*; *; n *; n *

Lúc này phân tử đã bị kích thích Hiệu số giữa hai mức năng lượng cơ bản vàkích thích chính là năng lượng mà phân tử đã hấp thu để chuyển từ mức năng lượng

cơ bản lên mức năng lượng kích thích

Năng lượng bị phân tử hấp thu chính là năng lượng của nguồn sáng kích thíchtương tác với phân tử Quá trình này được biểu thị theo hệ thức sau:

1.3.2.2 Đặc điểm của bước chuyển

Trong các bước chuyển, bước chuyển n * có năng lượng bé nhất, còn bướcchuyển * cần năng lượng lớn nhất

Ets = E(e) + E(d) + E(q)

Trong ba thành phần này thì: E(e) >>E(d) >>E(q)

Như vậy, phổ hấp thu phân tử UV – VIS là phổ được hình thành do sự tươngtác của các điện tử hóa trị ở trong phân tử hay nhóm phân tử với chùm nguồn sángkích thích (chùm tia bức xạ trong vùng UV – VIS) tạo ra Nó là phổ tổ hợp sự dichuyển mức năng lượng của các điện tử liên kết, của sự quay và sự dao động của phân

tử Vì thế, phổ UV – VIS là phổ đám chứ không phải là phổ vạch Phổ này chủ yếunằm trong vùng có bước sóng từ 200 ÷ 800nm do đó được gọi là phổ hấp thu UV –VIS (tử ngoại và khả kiến) của phân tử hay nhóm phân tử

1.4.2 Màu sắc

Sự hấp thu các tia sáng thuộc miền khả kiến hay tử ngoại làm kích thích hệelectron của phân tử Ở trạng thái kích thích phân tử không bền vững, chỉ tồn tại một

8

thời gian rất ngắn (khoảng 10-8 giây) nó có xu hướng trở về trạng thái bình thường từtrạng thái kích thích có năng lượng cao trở về trạng thái cơ bản có năng lượng thấp,phân tử lại giải tỏa ra năng lượng dưới 3 dạng chủ yếu:

– Năng lượng giải tỏa gây nên sự biến đổi hóa học của chất

– Năng lượng giải tỏa ra dưới dạng ánh sáng, hiện tượng này được gọi là phátquang

– Năng lượng giải tỏa ra dưới dạng nhiệt

Trong đại đa số trường hợp, năng lượng kích thích biến thành chuyển độngnhiệt, được phân bố cho các mức năng lượng dao động của phân tử và của solvat Nhưvậy phân tử hoặc ion có màu sau khi hấp thu ánh sáng đã biến dao động electron thànhchuyển động nhiệt của các tiểu phân Sự chuyển năng lượng kích thích của hệ electronthành chuyển động nhiệt là cơ sở của phân tich trắc quang dùng để xác định hàmlượng chất phân tích theo độ hấp thu ánh sáng

Giữa màu sắc của một chất với khả năng hấp thu ánh sáng của nó có liên quanvới nhau, được thể hiện trong bảng sau:

Màu của chất Các tia sáng bị hấp thu Bước sóng (nm)

Từ hiện tượng trên, chất màu được định nghĩa như sau:

– Chất có màu là chất có khả năng hấp thu chọn lọc một số tia sáng nhất định(vùng khả kiến) và chuyển bức xạ đó thành nhiệt

– Chỉ có vật đen tuyệt đối mới hấp thu mọi tia sáng trong vùng khả kiến vàbiến thành nhiệt.

– Không có chất nào là không hấp thu ánh sáng Những chất có màu thì hấp thucác tia sáng trong vùng khả kiến, còn các chất không màu (như nước, thủy tinh…) thìhấp thu mạnh trong vùng tử ngoại

1.5 Cơ sở định lượng của phương pháp - Định luật Lambert – Beer

1.5.1 Phương pháp trắc quang UV – VIS

Phương pháp này dựa vào việc đo cường độ dòng sáng còn lại sau khi đi quadung dịch bị chất phân tích hấp thu một phần

Nếu dung dịch trong suốt, có màu thì gọi là phương pháp đo màu, nếu dungdịch phân tích là dung dịch keo thì gọi là phương pháp đo độ đục Trong phương pháp

đo độ đục, nếu đo cường độ dòng sáng sau khi bị các hạt keo hấp thu gọi là phươngpháp hấp đục, nếu đo cường độ dòng sáng do các hạt keo khuyếch tán gọi là phươngpháp khuyếch đục

Khi đo cường độ dòng sáng có thể so bằng mắt (phương pháp so màu) hoặc đobằng máy (phương pháp trắc quang)

Phương pháp phân tích trắc quang dựa trên tính chất vật lý của vật chất có tínhhấp thu chọn lọc dòng ánh sáng đơn sắc, đây là phép phân tích định lượng, không đotrực tiếp khối lượng hay thể tích mà đo độ hấp thu của dung dịch từ đó suy ra nồng độcủa các cấu tử cần xác định Vậy bản chất của phương pháp là dựa trên sự phụ thuộcxác định giữa đại lượng ánh sáng bị hấp thu và lượng chất hấp thu ánh sáng đó (A =f(C)) hay chiều dày lớp dung dịch hấp thu (A = f(l)) Mối quan hệ này được thiết lậpdựa trên các định luật hấp thu ánh sáng

1.5.2 Định luật Lambert

Nội dung định luật:

Lượng tương đối của các dòng sáng bị hấp thu bởi môi trường mà nó đi quakhông phụ thuộc vào cường độ tia tới Mỗi lớp có chiều dày như nhau thì hấp thu mộtphần dòng sáng đơn sắc đi qua dung dịch như nhau

Khi ta chiếu một chùm tia sáng có cường độ ban đầu là I0 vào một cuvet trong suốt

có thành song song chứa dung dịch mẫu, có độ dày là b Chia bề dày dung dịch thành

b lớp khi ánh sáng đi qua lớp thứ nhất, cường độ sáng yếu đi n lần nên cuối lớp thứ

nhất cường độ sáng sẽ là: I1=I o

n (n > 1)

10

Cuối lớp thứ nhất, đồng thời là đầu lớp thứ 2, chùm sáng sau khi đi qua lớp thứ 2cũng giảm n lần:

Trong phân tích trắc quang, đại lượng lg I o

I được gọi là độ hấp thu của dung dịch

kC1b1 = kC2b2

Hệ thức này do Beer thiết lập vào năm 1852, định luật Beer được phát biểu nhưsau: Sự hấp thu dòng quang năng tỉ lệ bậc nhất với số phần tử của chất hấp thu màdòng quang năng đi qua

Hay: Độ hấp thu ánh sáng của dung dịch màu tỉ lệ bậc nhất với nồng độ của dung dịchhấp thu ánh sáng

Biểu thức định lượng của định luật Beer: A = kCb

Với k là hệ số tỉ lệ, đặc trưng cho sự hấp thu ánh sáng của vật và chỉ phụ thuộcvào tính chất của vật ấy Hệ số này không thay đổi khi cường độ ánh sáng thay đổitrong một giới hạn rộng

1.5.4 Định luật hợp nhất – Định luật Lambert – Beer

Tổng hợp từ hai phương trình của định luật trên:

=

Nếu nồng độ C được biểu diễn bằng mol/l và b bằng cm thì  là hệ số hấp thuphân tử gam

Phương trình (*) là biểu thức của định luật Lambert – Beer, là định luật cơ bản của

sự hấp thu ánh sáng, được sử dụng để tính toán trong phân tích trắc quang

1.5.5 Ý nghĩa các đại lượng

1.5.5.1 Độ truyền quang và độ hấp thu quang

Độ truyền quang (%T) được tính theo công thức:

Đại lượng này ít sử dụng trong phân tích trắc quang, vì so với A chúng phụ thuộcrất phức tạp vào nồng độ

T là hàm lũy thừa của C nên không thuận tiện cho việc tính toán Trong phân tíchtrắc quang, thường dùng hàm A vì nó phụ thuộc bậc nhất vào C nên thuận lợi cho việctính toán Giữa A và T có mối liên hệ với nhau

lgT = = – bC– lgT = bC = A

A và T không có thứ nguyên

T có giá trị từ 0%  100% hay từ 0  1

A có giá trị từ 0 

T là thang chia thẳng đều

A là thang chia không thẳng đều vì là hàm logarit

12

Các đại lượng A và T đều phụ thuộc vào bước sóng  và nồng độ chất hấp thu

1.5.5.2 Hệ số hấp thu phân tử gam ()

Hệ số hấp thu phân tử gam  đặc trưng cho bản chất chất màu, phụ thuộc vào độdài sóng của ánh sáng đi qua và nhiệt độ; không phụ thuộc vào thể tích dung dịch, bềdày lớp dung dịch và cường độ dòng sáng (Io) Do đó đại lượng  được coi là tiêuchuẩn khách quan quan trọng nhất để đánh giá độ nhạy của phép định lượng trắcquang,  càng lớn, độ nhạy càng cao

 có thứ nguyên “l.mol-1.cm-1”

Hệ số ε của các chất thường nằm trong vùng 103 ÷ 105 thì mới có đủ độ nhạy dùngtrong phép trắc quang Thông thường các liên kết đôi, các liên kết ba và số lượng cácliên kết này trong phân tử càng nhiều thì khả năng hấp thu năng lượng càng lớn Khi b

= 1cm, nồng độ C = 1 M (mol/l) thì A = ε Giá trị A này đặc trưng cho sự hấp thuquang của một mol chất và được gọi là hệ số hấp thu riêng phần (hay còn gọi là hệ sốtắt phân tử gam hoặc là hệ số hấp thu phân tử) của chất đó

Bảng Hệ số hấp thu và bước sóng hấp thu của một số chất

Giả sử trong 2 cuvet có chiều dày b bằng nhau, chứa 2 chất khác nhau có 1 và

C1, 2 vả C2 Ở cuvet thứ 3 cũng có bể dày b, dung dịch chứa đồng thời 2 chất có nồng

độ C1 và C2

14

tử ngoại chân không hay tử ngoại Một số dung môi có thể sử dụng được cho trongbảng sau:

a b N M

– Ánh sáng chiếu vào dung dịch không phải là ánh sáng đơn sắc

– Do sự tương tác tĩnh điện của chất cần xác định khi nồng độ lớn

– Do các yếu tố hóa lý khác của dung dịch như đại lượng pH, sự pha loãng, lựcion…

1.7.1 Những dấu hiệu cho biết sự hấp thu không tuân theo định luật

a Dựa vào hàm A = f(b,C)

Tại một bước sóng, hàm A = f(b,C) là một hàm bậc nhất nên đường biểu diễn

A theo b hoặc C phải là đường thẳng Khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer làkhoảng mà đường biểu diễn A theo C phải là đường tuyến tính Những khoảng nồng

độ quá loãng hay quá đặc thì đường biểu diễn bị cong, đó là những khoảng mà sự hấpthu ánh sáng không tuân theo đúng định luật cơ bản của Lambert – Beer

(Trong thực tế, những giá trị A đo được khi C min  0 thì có độ tin cậy không cao vì giá trị A nằm trong khoảng dưới giới hạn phát hiện của thiết bị )

b Dựa vào phổ hấp thu

Phổ hấp thu của dung dịch chất màu ở những nồng độ khác nhau (các điều kiệnkhác như pH, thành phần dung, thành phần các muối… như nhau) mà có cực đại ởcùng một bước sóng thì các dung dịch đó hấp thu ánh sáng tuân theo định luật Nhữngdung dịch trong cùng điều kiện đó mà ở nồng độ khác nhau có max lệch nhau (về phíasóng dài hoặc sóng ngắn) đều là biểu hiện chứng tỏ sự hấp thu ánh sáng của chúngkhông tuân theo định luật cơ bản về sự hấp thu ánh sáng

1.7.2 Nguyên nhân lệch khỏi định luật LB

1.6.2.1 Mức độ đơn sắc của ánh sáng sử dụng

Ánh sáng càng đơn sắc thì mức độ tuân theođịnh luật hấp thu càng cao Trong phép trắc

16

M-N

C A

quang hiện nay, để tạo ra tia đơn sắc, có thể dùng lăng kính hay cách tử hoặc dùngkính lọc để thu được ánh sáng chiếu vào có vùng phổ hẹp hơn, nhưng cho đến nay vẫnchưa tạo được ánh sáng hoàn toàn đơn sắc

Ví dụ như một tia có bước sóng nằm trong khoảng a - b rất hẹp, có thể xemnhư gần trùng với max Nếu thực hiện phép đo tại đây sẽ thu được độ hấp thu cực đại

Amax

Còn nếu thực hiện với ánh sáng đa sắc chứa nhiều độ dài sóng khác nhau, từ M

– N, độ hấp thu trung bình Atb lúc này đương nhiên sẽ nhỏ hơn Amax Khi nồng độ Cnhỏ thì sự khác biệt giữa Amax và Atb nhỏ, nhưng khi C tăng lên sự khác biệt ngày càng

xa, làm đường chuẩn bị cong khi tăng nồng độ dung dịch nghiên cứu

Giả thiết các tia đa sắc kia bao gồm các tia

I1, I2, I3, I4 và như vậy:

khác hấp thu rất ít hoặc không hấp thu Nếu tăng

nồng độ C (hoặc tăng chiều dày hấp thu b) thì I2

giảm tương đối theo nồng độ dung dịch, đến một

lúc nào đó I2 = 0 thì

Lúc này C có tăng thì A cũng thay đổi không đáng kể dẫn đến đoạn cong trên

đồ thị A – C

1.7.2.2 Trạng thái và nồng độ của chất xác định trong dung dịch

Khi nồng độ chất hấp thu quá lớn cũng làm thay đổi giá trị  Khi nồng

độ lớn sẽ xảy ra sự tương tác giữa các tiểu phân hấp thu, làm lớp vỏ bên ngoài của hợpchất màu bị biến dạng dẫn đến tính chất hấp thu thay đổi và  sẽ thay đổi, thôngthường làm giảm giá trị 

Để giá trị  ít thay đổi nên dùng dung dịch có nồng độ C < 10-2M

1.7.2.3 Môi trường

Ví dụ trong phản ứng A + B  C + D với C là hợp phần hấp thu Những

sự thay đổi trong dung dịch có thể ảnh hưởng đến cân bằng trên làm thay đổi nồng độcủa C Do đó, cần phải tạo môi trường ổn định, nhất là các yếu tố như pH, độ phaloãng, lực ion…

a Đại lượng pH của dung dịch

Ở phản ứng giữa ion kim loại M với thuốc thử

hữu cơ HR:

Mn+ + HR MRn + nH+

Sự hình thành phức MRn phụ thuộc nhiều vào

nồng độ H+ của dung dịch, chỉ ở pH > pK của HR thì

phức MRn mới hình thành được hoàn toàn, đó là hợp

phần hấp thu cần xác định, ở pH < pK sẽ có sự cạnh tranh giữa Mn+ và H+, nên MRnhình thành không hoàn toàn Chỉ có các anion của acid mạnh mới tồn tại được trongmôi trường axit (ở pH thấp) Các phức hình thành giữa ion kim loại với anion của chỉthị kim loại chỉ bền ở một khoảng pH hẹp Do đó để phức được hình thành hoàn toànphải tạo ở pH thích hợp bằng dung dịch đệm

Ngoài ra cũng gặp những ion tạo phức có ái lực lớn với OH- tạo thành phức hydroxo

MRn + OH- M(OH)Rn-1

M(OH)Rn-1 + OH- M(OH)Rn-2 …Các phức hydroxo có tính chất hấp thu khác nhiều so với MRn Hiện tượng nàycần đặc biệt lưu ý đối với những ion kim loại có tính thủy phân mạnh, vì thế cần giữ

pH thích hợp và không đổi trong suốt quá trình đo

C4 C3 C2

C4 C3 C2 C1

– Sự có mặt của các ion, các chất lạ khác có trong mẫu Yếu tố này rất phứctạp, cần được xem xét cụ thể trong mỗi trường hợp, nếu có thì phải loại trừ

– Phổ hấp thu phụ thuộc vào dung môi, vì vậy cần sử dụng một loại dung môi

cố định trong suốt tiến trình thí nghiệm

1.8 Khảo sát sự tuân theo định luật lamber – beer

1.8.1 Kiểm tra độ lập lại λmax khi nồng độ cấu tử thay đổi (đo trên cùng cuvet)

Pha loãng dung dịch ra nhiều lần và đo A của dung dịch sẽ thu được các dạngphổ theo hình vẽ sau:

1.8.2 Kiểm tra độ lặp lại của λmax khi pha loãng dung dịch (thay đổi chiều dày cuvettheo hệ số pha loãng)

Pha loãng dung dịch ra 2, 3, 4,… lần và đo với chiều dày b tăng 2, 3, 4,…sẽ thuđược phổ có các dạng sau

1.9.1 Phổ hấp thu của dung dịch có một cấu tử tạo màu

Phổ hấp thu của một dung dịch thường được biểu diễn ở hai dạng chính A =

f() hay  = f()

Hai đại lượng đặc trưng cho phổ hấp thu là vị trí và cường độ

hợp chất sẽ hấp thu ở các vùng phổ khác nhau Bánchiều rộng (1/2) của vân phổ dao động từ 50 – 60nm

Cường độ thể hiện qua toàn bộ diện tích của vân phổ hoặc chiều cao của peak

độ nhạy cao cần phải đo ở max, nếu không đo được ở max

1.9.2 Phổ hấp thu của dung dịch có nhiều cấu tử tạo màu

Khi trong hệ gồm nhiều cấu tử,

thường thấy phổ của chúng có thể chồng

phủ lên nhau Đối với hệ hai cấu tử có

màu trong phân tích trắc quang thường

gặp là:

– Hệ gồm thuốc thử hữu cơ HR

và phức của nó với ion kim loại

– Hệ chỉ thị pH hai màu mà dạng

acid và dạng baz liên hợp có màu khác

nhau

– Hệ khi thay đổi pH hoặc nồng độ của thuốc thử có sự tạo phức với các thành

phần khác nhau, MR + (n-1)R  MRn, trong đó, phức MR và phức MRn thường có

màu khác nhau

Trường hợp hai cấu tử màu có max cách xa nhau, sẽ thu được hai vân phổ riêng

biệt Nếu khoảng cách giữa hai giá trị max< ½ tổng bán chiều rộng của phổ hấp thu thì

hai vân phổ của hai cấu tử này xen phủ lên nhau,

Dạng phổ hấp thu thường gặp trong phép trắc quang là dạng phổ của thuốc thử

hữu cơ và phức của chúng với ion kim loại, phổ của chúng có thể cắt nhau, như vậy

cần chọn bước sóng tối ưu opt để đo độ hấp thu của dung dịch màu

20

opt

HR

MRn A

max

MRn HR

Cách chọn bước sóng tối ưu

– Trường hợp phổ hấp thu của thuốc thử và phức có max cách xa nhau, lúc đó,

> một nửa tổng bán chiều rộng, bước sóng tối ưu chọn đo chính là max

– Trường hợp phổ hấp thu của HR và MR chồng lên nhau, cần tìm bước sóngtối ưu dựa trên các nguyên tắc sau:

+ Bước sóng tối ưu ứng với A, hiệu số giữa phổ của phức và thuốc thử là lớnnhất Ghi phổ của HR và MR trên cùng đồ thị, sau đó vẽ đường hiệu số của các đườngphổ trên hoặc có thể ghi trực tiếp đường hiệu số này trên máy và sử dụng dung dịchthuốc thử làm dung dịch so sánh

+ Vì độ nhạy của phép đo cũng phụ thuộc vào hiệu số tuyệt đối (MR – HR) và tỉ

số MR/HR, nên bước sóng tối ưu cần có hiệu số (MR – HR) càng lớn càng tốt, và tỉ số

MR/HR cũng càng lớn càng tốt

1.10 Yêu cầu đối với thuốc thử

Các hợp chất hữu cơ tạo được phức màu với nhiều ion kim loại nên thườngđược dùng làm thuốc thử trong phân tích trắc quang Để chọn lựa một thuốc thử thíchhợp cần phải căn cứ theo các tiêu chuẩn sau:

– Khoảng cách giữa các cực đại hấp thu giữa thuốc thử và phức càng lớn càngtốt  = max (MR) – max (HR)  80 – 100nm

–  = MR – HR càng lớn càng tốt

– MR/HR 2 – 10 lần.

1.11 Yêu cầu của phản ứng dùng trong phương pháp trắc quang

– Phản ứng phải xảy ra nhanh và hoàn toàn theo hướng tạo ra sản phẩm hấp thumạnh có tính định lượng tuân theo định luật LB

– Hợp chất có độ bền cao, ít phân ly, hằng số bền  108 và có thành phần xácđịnh

– Ổn định theo thời gian, càng lâu càng tốt Nếu có sự thay đổi, cần có thờigian ổn định tối thiểu đủ để thực hiện phép đo (khoảng 20 phút)

– Sản phẩm được tạo ra phải có  lớn, vì như thế phép đo có độ nhạy cao 1.12 Các bước khảo sát được tiến hành trong qui trình phân tích trắc quang

(1) Ghi phổ hấp thu của phức và thuốc thử trong cùng điều kiện pH lên cùngmột độ thị Chọn bước sóng đo thích hợp

(2) Chọn thời gian, nhiệt độ, thứ tự thuốc thử và lượng thuốc thử thích hợp.(3) Xác định khoảng pH tạo phức tối ưu

(4) Xây dựng đường cong phụ thuộc A = f(C) hay T = f(C) Xác định khoảngtuân theo định luật LB

(5) Xác định , độ nhạy và các đặc trưng khác của phương pháp (LOD, LOQ)(6) Khảo sát thành phần của phức

(7) Khảo sát các yếu tố cản nhiễu và biện pháp loại trừ

(8) Xây dựng lại đường chuẩn (khoảng tuân theo định luật LB) ở các điều kiệntối ưu

(9) Đánh giá qui trình xác định qua hệ số thu hồi, bằng cách sử dụng mẫu tự tạohoặc mẫu chuẩn

(10) Xác định trên mẫu thật

22