Phương pháp phân tích quang học

Phương pháp phân tích quang học

Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC GIỚI THIỆU VỀ QUANG PHỔ Về mặt lịch sử, “quang phổ (spectroscopy)” là một nhánh của khoa học trong đó ánh sáng được phân giải thành các bước sóng thành phần của nó để tạo ra phổ quang học, là một đồ thị của một vài hàm của cường độ bức xạ với bước sóng hoặc tần số. Hiện nay, nghĩa của quang phổ được mở rộng bao gồm những nghiên cứu không chỉ với các bức xạ khả kiến mà còn với những loại khác của bức xạ điện từ như tia X, tử ngoại, hồng ngoại, vi sóng và bức xạ tần số radio. Quang phổ đóng một vai trò cốt yếu trong sự phát triển của thuyết nguyên tử hiện đại. Hơn nữa, các phương pháp đo phổ cung cấp những công cụ được sử dụng rộng rải trong việc so sánh cấu trúc của các loại phân tử cũng như phân tích định tính và định lượng của các hợp chất vô cơ và hữu cơ. I. Tính chất chung của bức xạ điện từ Bức xạ điện từ là một dạng năng lượng mà dễ thấy nhất là ánh sáng khả kiến và bức xạ nhiêt. Những loại khác gồm tia gamma, tia X, tia tử ngoại, vi sóng và sóng radio. Nhiều tính chất của bức xạ điện từ được mô tả một cách thuận tiện bởi kiểu sóng hình sin cổ điển sử dụng nhiều thông số như bước sóng, tần số, vận tốc và biên độ. Khác với nhiều hiện tượng sóng khác như âm thanh, bức xạ điện từ không đòi hỏi môi trường hỗ trợ cho sự lan truyền của nó và nhờ vậy nó có thể đi qua một môi trường chân không. Mô hình sóng thất bại trong việc giải thích những hiện tượng gắn liền với sự hấp thụ và bức xạ của năng lượng bức xạ. Để hiểu những quá trình này cần thiết phải nhờ đến một mô hình kiểu hạt trong đó bức xạ điện từ được xem như là một dòng hạt rời rạc gọi là photon, với năng lượng của một photon tỉ lệ với tần số của bức xạ. Quan niệm về lưỡng tính sóng hạt này của ánh sáng không loại trừ lẫn nhau mà có tính chất bổ sung cho nhau. Thực vậy, lưỡng tính này được thấy trong những dòng electron và những hạt cơ bản khác như proton và được hoàn toàn lý giải bởi cơ học sóng. 1. Các tính chất của bức xạ điện từ Vì nhiều mục đích, bức xạ điện từ được biễu diễn một cách thuận lợi như những trường điện từ trải qua các dao động pha hình sin (hình). Ở đây ta chỉ xem xét thành phần điện của bức xạ bởi vì điện trường chịu trách nhiệm cho hầu hết những hiện tượng ta quan tâm như sự truyền qua, phản xạ, khúc xạ và hấp thụ. Tuy nhiên, điều đáng ghi nhớ là thành phần từ trường của bức xạ điện từ chịu trách nhiệm cho sự hấp thu các song tần số radio trong cộng hưởng từ hạt nhân. Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 2 2. Các thông số sóng Biên độ A của sóng hình sin được xem như chiều dài của vectơ điện trường tại cực đại của sóng này. Thời gian (giây) được đòi hỏi cho một khoảng hai cực đại hoặc cực tiểu liên tiếp thông qua một điểm cố định trong không gian được gọi là chu kì p của bức xạ. Trong môi trường chứa vật chất thì sự lan truyền của bức xạ bị chậm hơn do sự tương tác giữa điện trường của bức xạ với điện tử ngoài cùng của nguyên tử hoặc phân tử. Tính chất sóng của ánh sáng được mô tả bởi hai đại lượng tần số và bước sóng. • Tần số ν là số dao động của điện trường trong một giây, đơn vị của nó là S -1 hay còn gọi là Hertz. • Bước sóng λ là khoảng cách giữa hai điểm cực đại hoặc cực tiểu liên tiếp của sóng, thường được biểu diễn theo mét (m) hoặc nanomet (nm) cho những bước sóng rất ngắn (1nm = 10 -9 m) hoặc A o (angstrongs, đơn vị không thuộc hệ SI, 1 A o = 10 -10 m) . • Vận tốc của tất cả bức xạ điện từ trong chân không (trong không khí nhỏ hơn 0.03%) đều bằng tích của tần số và bước sóng của nó: C = λν = 3.00 x 10 8 m/s C còn gọi là vận tốc của ánh sáng. • Ví dụ: Một đài phát thanh phát sóng có bước sóng bằng 325 cm. Hỏi tần số của bức xạ điện từ này. Giải: ν = C/λ = 3.00 x 10 8 m/s/(325x10 -2 m) = 9.23 x 10 7 s -1 Số sóng   được định nghĩa như nghịch đảo của bước sóng (cm) là một cách khác để mô tả bức xạ điện từ. Thứ nguyên của số sóng là cm -1 . Số sóng tiện ích vì ngược với bước sóng, nó được sử dụng rộng rải trong phổ hồng ngoại. Nó là đại lượng rất tiện lợi vì trái với bước sóng nó tỉ lệ thuận với tần số tức với năng lượng của bức xạ. Như vậy ta có thể biễu diễn:    = kν Ở đây k là hằng số tỉ lệ phụ thuộc vào môi trường và bằng nghịch đảo của vận tốc. Ví dụ: tính số sóng của bức xạ hồng ngoại có bước sóng 5.00µm. Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 3   = 1/(5.00x10 -4 ) = 2000 cm -1 3.Tính chất hạt của bức xạ • Năm 1900, để giải thích bức xạ của vật đen (blackbody radiation) khi bị nung nóng Planck đã đề ra thuyết lượng tử. Theo thuyết này bức xạ được phát ra hay hấp thụ những lượng gián đoạn của năng lượng hay các lượng tử năng lượng. • Trên cở sở thuyết lượng tử Planck, Einstein đã đề xuất thuyết photon của ánh sáng để giải thích hiệu ứng quang điện; theo đó ánh sáng được xem như chùm ‘hạt’ photon. • Năng lượng của một photon phụ thuộc vào tần số và vào bước sóng của bức xạ: ε = hν = hc/λ với h là hằng số Planck = 6.626x10 -34 J.s • Ví dụ : tính năng lượng dưới dạng jun của một photon của bức xạ được tạo ra trong một lò vi sóng có bước sóng bằng 12.0 cm ε = hc/λ = 6.626x10 -34 x 3.00x10 8 / (12 x 10 -2 ) = 1.66 x10 -24 J 4. Biểu thức thống nhất lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng Ánh sáng là một dạng của vật chất và như vậy theo thuyết tương đối của Einstein mỗi photon được xem như một ‘hạt’ có khối lượng m và phương trình biễu diễn mối quan hệ giữa vật chất (ở đây là photon) với năng lượng là: ε = mc 2 Mặt khác ta có: ε = hν. Như vậy ε = hν = mc 2 Theo tính chất sóng của ánh sáng thì: c =λ.ν Với vài biến đổi đơn giản ta rút đươc biểu thức hay còn gọi là biểu thức thống nhất lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng: λ = h/mc II. Phổ bức xạ điện từ Quang phổ của bức xạ điện từ bao gồm một dải rất lớn các bước sóng (và là năng lượng). Trong đó phần của bức xạ khả kiến mà mắt người có thể thấy được là rất nhỏ khi so với những vùng phổ khác. Cũng cần phải chú ý là các phương pháp quang phổ sử dụng không chỉ ở vùng khả kiến mà còn Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 4 tử ngoại, hồng ngoại và thường được gọi là phương pháp đo quang mặc dầu mắt người không nhạy với hai loại sau. Bảng liệt kê các dải bước sóng và tần số của những vùng phổ quan trọng trong mục đích phân tích và cũng kèm theo tên của những phương pháp phổ liên quan. Các cột cuối cùng liệt kê các loại chuyển dịch lượng tử của hạt nhân, nguyên tử và phân tử, là cơ sở cho các kỹ thuật quang phổ khác nhau. Lo ạ i quang ph ổ D ả i bư ớ c sóng D ả i s ố sóng(cm - 1 ) Ki ể u d ị ch chuy ể n lư ợ ng tử Phát x ạ tia gamma Nhiểu xạ, huỳnh quang, phát xạ, hấp thu tia X Hấp thu tử ngoại chân không Hấp thu, phát xạ và huỳnh quang tử ngoại khả kiến Hấp thu hồng ngoại Hấp thu vi sóng Cộng hưởng từ spin Cộng hưởng từ nhân 0.005 – 1,4 A o 0.1-100 A o 10-180 nm 180-780 nm 0.78-300 µm 0.75-3.75 mm 3 cm 0.6-10 m - - 1 x 10 6 đến 5 x 10 4 5 x 10 4 đến 1.3 x 10 4 1.3 x10 4 đến 3,3 x 10 1 13-27 0.33 1.7x 10 -2 đến 1 x 10 3 H ạ t nhân Electron bên trong Các electron liên kết Các electron liên kết Dao động điều hòa/quay của phân tử Dao động quay phân tử Spin của electron trong từ trường Spin của hạt nhân trong từ trường Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 5 Chương 1: PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 1.1. Sự hấp thụ phân tử UV-VIS  Các phân tử ở điều kiện bình thường tồn tại ở trạng thái cơ bản bền vững có năng lượng thấp. Khi chúng được cung cấp năng lượng, ví dụ như có nguồn sáng kích thích tần số thích hợp, thì các điện tử hóa trị (liên kết) trong phân tử sẽ hấp thụ năng lượng của nguồn sáng và chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn.  Theo cơ học lượng tử, trong phân tử ở trạng thái cơ bản, các điện tử được xếp đầy vào các orbitan liên kết σ, π hoặc các cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết n có mức năng lượng thấp (ví dụ các nguyên tử N còn một cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết).  Nếu chiếu vào chúng chùm sáng có bước sóng v thích hợp thì chúng sẽ chuyển lên các obitan phản liên kết có mức năng lượng cao hơn như σ→σ*, π→π* , n → σ*, n → π *. Trạng thái này gọi là trạng thái kích thích, nó không bền chỉ tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn (cỡ phần triệu giây).  Năng lượng hν của photon đúng bằng hiệu của hai mức năng lượng của hai obitan. Sự dịch chuyển của một electron giữa hai obitan được gọi là sự dịch chuyển điện tử (electron transition) và quá trình hấp thu được gọi là sự hấp thụ điện tử.  Cùng với sự chuyển dịch điện tử thì các phân tử thể hiện hai loại khác của sự dịch chuyển cảm ứng bức xạ là sự dao động và quay. Những dịch chuyển dao động tạo ra vì một phân tử có một số mức năng lượng được lượng tử hoá gắn với những liên kết giữa các phân tử.  Hình 1 là sơ đồ mức năng lượng mô tả một vài quá trình xảy ra khi một phân tử hai nguyên tử khác nhau hấp thu bức xạ tử ngoại khả kiến, trong đó năng lượng trạng thái kích thích điện tử đầu tiên E n của phân tử đó được biễu diễn tương đối so với năng lượng của trạng thái cơ bản E o . Ngoài ra, các mức năng lượng tương đối của một vài trạng thái dao động và rất nhiều các trạng thái năng lượng của dao động quay nhỏ hơn cũng được thể hiện trên sơ đồ này (các chỉ số 0,1,2 , với giá trị 0 được biểu diễn cho mức năng lượng dao động hoặc quay nhỏ nhất).  Năng lượng tổng cộng E với của một phân tử được viết như sau: E = E điện tử(e) + E dao động(d) + E quay(q) Ở đây: E điện tử(e) là năng lượng của các electron trong các obitan ở lớp vỏ của phân tử, E dao động(d) là năng lượng các dao động giữa các nguyên tử trong toàn bộ phân tử, E quay(q) là giải thích cho năng lượng liên quan với sự quay của phân tử quanh trọng tâm của chúng.  Giả sử năng lượng của một phân tử ở trạng thái cơ bản được biễu diễn là E o , còn ở trạng thái kích thích là E n thì hiệu hai mức năng lượng của phân tử ở hai thạng thái này đúng bằng năng lượng hν của photon: ΔE = E n – E o = ΔE (e) + ΔE (d) + ΔE (q) = hν =hc/λ Trong đó ΔE (e) > ΔE (d) > ΔE (q)  Như đã chỉ ra trong hình 2, sự hấp thụ phân tử trong vùng tử ngoại khả kiến gồm những dải hấp thụ được tạo do rất nhiều vạch có khoảng cách rất gần nhau, dẫn đến phổ UV-VIS không phải là phổ vạch như phổ phát xạ hoặc hấp thụ nguyên tử mà là phổ đám.  Như vậy phổ hấp thu phân tử UV-VIS là phổ xuất hiện do sự tương tác của các điện tử hóa trị trong phân tử hay nhóm phân tử với chùm sáng kích thích có bước sóng nằm trong vùng UV-VIS tạo ra. Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 6 Hình 1: Các mức năng lượng điện tử, dao động và quay (không theo tỉ lệ) của hai mức năng lượng điện tử đầu tiên của phân tử hai nguyên tử (ví dụ CO). Hình 2: Phổ hấp thụ phân tử của một vài hợp chất hữu cơ (phổ đám) và phổ hấp thụ nguyên tử Na (phổ vạch). 1.2. Định luật Beer 1.2.1. Định luật  Nếu ta chiếu một chùm sáng đơn sắc có cường độ I o vào một cuvet chứa dung dịch chất mẫu có độ dài là l thì một phần chùm sáng đi qua cuvet, một phần phản xạ và tán xạ ra các phương do va đập vào thành cuvet và một phần bị các phân tử trong cuvet hấp thu. Trong đó phần hấp thụ bởi các phân tử chất màu trong cuvet là chính. Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 7  Nếu sau khi đi qua cuvet cường độ ánh sáng còn là I thì ta có sự hấp thụ ánh sáng đơn sắc của các phân tử trong cuvet được biễu diễn bởi:  Đại lượng mật độ quang D = log(I o /I) hay  Độ truyền qua T = (%)100x I I o  Theo định luật Beer: D = εLC Ở đây:  ε là hệ số hấp thu phân tử (L.mol -1 .cm -1 )  L là chiều dài của dung dịch ánh sáng đi qua (cm)  C là nồng độ của chất hấp thu (mol/L) 1.2.2. Áp dụng định luật Beer trong dung dịch hỗn hợp  Định luật Beer cũng được áp dụng cho dung dịch chứa hơn một loại chất có thể hấp thụ được ánh sáng chiếu qua. Nếu không có sự tương tác giữa các chất, mật độ quang của dung dịch được cho như sau: D tổng = D 1 + D 2 + …. + D n = ε 1 LC 1 + ε 2 LC 2 + … + ε n LC n Ở đây các chỉ số 1,2,…,n chỉ các chất thứ 1,2,…, n.  Hệ quả: D dung dịch mẫu = D chất màu + D so sánh  D so sánh là mật độ quang của dung dịch trống (blank).  Dung dịch này được chuẩn bị sao cho có thành phần như dung dịch mẫu đo nhưng không chứa chất màu. 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến định luật Beer a. Ảnh hưởng nồng độ:  Định luật Beer chỉ đúng trong trường hợp nồng độ chất phân tích tương đối thấp.  Tại những nồng độ cao (thường lớn hơn 0.01M) khoảng cách trung bình giữa các phân tử chất tan hấp thụ ánh sáng bị thu hẹp tới mức tác động đến sự phân bố điện tích của các phân tử xung quanh. Điều này làm thay đổi khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc, dẫn đến làm sai lệch mối quan hệ tuyến tính giữa A và nồng độ C của chất hấp thu bức xạ đó.  Ảnh hưởng tương tự cũng thỉnh thoảng xảy ra khi trong dung dịch mẫu đo có chứa nồng độ chất cần đo thấp nhưng chứa nồng độ rất cao các loại khác, đặc biệt là các chất điện ly. Sự tiếp cận của các ion đến chất hấp thu làm thay đổi hệ số hấp thu phân tử do tương tác tĩnh điện. Ảnh hưởng này có thể giảm thiểu bởi sự pha loãng.  Độ lệch của Định luật Beer cũng nảy sinh do ε phụ thuộc vào chỉ số khúc xạ của dung dịch đo bị thay đổi khi thay đổi nồng độ, Tuy nhiên, ảnh hưởng này là không đáng kể khi nồng độ dung dịch loãng hơn 0,01M. b. Độ lêch của Định luật Beer do các quá trình hóa học  Độ lêch từ định luật Beer cũng nảy sinh khi chất phân tích bị phân ly, kết hợp hoặc tương tác hóa học với dung môi để tạo sản phẩm có một phổ hấp thu khác với chất phân tích ban đầu.  Một ví dụ điển hình cho vấn đề này là khi pha loãng các chất chỉ thị màu axit- bazơ thì cân bằng bị dịch chuyển : Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 8 HInd  H + + Ind - Vì vậy nếu pha loãng gấp đôi thì nồng độ chất màu Hind không tương ứng giảm đi một nửa. Điều này dẫn đến sai lệch so với đinh luật Beer c. Sai lệch do bức xạ đa sắc  Giới hạn nghiêm ngặt của đinh luật Beer là chỉ đúng cho ánh sáng truyền qua thực sự đơn sắc. Tuy nhiên trong thực tế thì rất khó tạo được ánh sáng đơn sắc λ mà chỉ tạo ra một dải bước sóng quanh giá trị mong ước mà thôi, tức là λ + Δλ.  Thiết bị có bộ đơn sắc hóa càng tốt thì Δλ càng nhỏ lại. Điều này dẫn đến sự sai lệch nhỏ so với định luật. Sự sai lệch này được hạn chế đến mức không đáng kể nếu ta chọn dải sóng hấp thụ cực đại để đo mẫu.  Hình 3 minh họa ảnh hưởng của bức xạ không đơn sắc đến định luật Beer. Dải 1 được chọn để đo thì độ sai lệch so với định luật Beer là nhỏ (trên hình cho thấy mối quan hệ giữa và nồng độ C vẫn tuyến tính) vì giá trị hệ số tắt phân tử ε không thay đổi lớn trong toàn dải đo. Trong khi đó dải 2 có độ sai lệch lớn do ε thay đổi đáng kể trong vùng này (mối quan hệ giữa D và C không còn tuyến tính). Hình 3: Ảnh hưởng của bức xạ không đơn sắc đến định luật Beer. d. Sai lệch do sự hiện diện của bức xạ nhiểu tạp (stray)  Các bức xạ sử dụng cho những phép đo quang thường bị nhiểm bẩn bởi một lượng nhỏ bức xạ nhiểu tạp do sự khiếm khuyết của thiết bị. Những bức xạ này là kết quả của hiện tượng phát tán từ bề mặt của lăng kính, bộ lọc ánh sáng hoặc các cửa sổ. N ồ ng đ ộ C B ư ớ c sóng Dải 1 D D Dải 1 Dải 2 Dải 2 Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 9  Nó thường có bước sóng rất khác so với bức xạ cơ bản đang dùng, thêm vào đó có thể không đi qua dung dịch mẫu mà đi vào trực tiếp detector dẫn đến sai lệch từ sự tuyến tính giữa mật độ quang và nồng độ chất phân tích. 1.3. Nguyên tắc và trang thiết bị của phép đo phổ UV-VIS 1.3.1. Nguyên tắc:  Phổ hấp thụ UV-VIS là phổ hấp thụ của chất phân tích ở trạng thái dung dịch đồng thể với một trong các dung môi như nước, methanol, benzen, aceton, CCl 4 … Như vậy các bước đo có thể như sau:  Hòa tan chất phân tích trong một dung môi phù hợp nếu chất đó có phổ hấp thụ nhạy trong vùng tử ngoại khả kiến (ví dụ các chất hữu cơ); hoặc cho chất đó, thường là kim loại, tác dụng với một thuốc thử trong một dung môi thích hợp để tạo ra một hợp chất có phổ hấp thụ UV-VIS nhậy.  Chiếu vào dung dịch mẫu chứa hợp chất cần phân tích 1 chùm sáng có bước sóng phù hợp để cho chất phân tích hay sản phẩm của nó hấp thu bức xạ để tạo ra phổ hấp thu UV-VIS của nó. Vì thế chất phân tích cùng dung môi cần được chứa trong ống đo (cuvet) có chiều dày xác định.  Thu, phân ly phổ đó và chọn sóng cần đo rồi ghi lại giá trị mật độ quang A của phổ, nghĩa là đo cường độ chùm sáng sau khi đi qua dung dịch mẫu nghiên cứu. Dựa trên nguyên tắc như vậy, một máy đo UV-VIS cần những bộ phân cơ bản như sau. 1.3.2. Các bộ phận cơ bản a. Nguồn sáng  Nguồn sáng cho hấp thụ phân tử cần có năng lượng đủ lớn trong vùng bước sóng hấp thụ của chất phân tích để cho phép sẵn sàng dò tìm và đo. Ngoài ra nó còn phải ổn định trong suốt thời gian đo. Có như vậy thì các phép đo mật độ quang mới cho kết quả lặp lại.  Nguồn sáng phổ biến nhất để tạo ra bức xạ khả kiến và cận hồng ngoại là đèn dây tóc vonfram W từ 380 nm đến 2500 nm. Đèn vonfram-halogen chứa một lượng nhỏ iot trong vỏ bọc bằng thủy tinh thạch anh chứa dây tóc W, cho phép nó hoạt động ở nhiệt độ khoảng 3500 K. Điều này cho phép đèn hoạt động có cường độ cao hơn và mở rộng khoảng bước sóng phát ra vào một phần vùng tử ngoại. Đèn loại này cũng có tuổi thọ cao hơn do giảm sự bay hơi của W khi hoạt động. Các hơi W sẽ tác dụng tạo WI 2 khuếch tán quay lại dây tóc ở đó nó phân hủy tạo lại W.  Đèn hydro nặng deuterium D 2 Đèn này còn gọi là đèn hồ quang D 2 do sự phóng điện làm phân hủy D 2 và phát ra phổ liên tục trong vùng tử ngoại từ 200 đến 400 nm. b. Hệ quang học  Với những máy đơn giản thì các bộ kính lọc màu cho một vùng phổ nhất định hoặc dùng lăng kính để tách các chùm tia đơn sắc.  Trong các máy có độ phân giải cao và có độ nhạy cao, các bộ đơn sắc hóa là các bộ cách tử phản xạ (reflection grating) (hình 5)  Bộ cách tử phản xạ là một bệ thủy tinh được phủ lên trên bề mặt của nó một lớp nhôm mỏng và khắc các vạch có khoảng cách đều nhau. Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 10  Số lượng vạch trên một đơn vị chiều dài (mm) càng lớn thì độ phân giải càng cao và các tia tách ra càng đơn sắc. Các máy UV-VIS hiện nay có bộ cách tử có só vạch khoảng từ 1200- 1800 vạch/mm, có khi lên đến 2400 vạch/mm đối với những máy có độ phân giải rất cao.  Trên bề mặt của lớp nhôm lại được phủ một lớp mỏng SiO 2 để bề mặt kim loại này tránh bị oxi hóa làm giảm sự phản xạ của nó.  Nguyên tắc đơn sắc hóa các chùm tia đa sắc là dựa vào hiện tượng nhiễu xạ. Khi ánh sáng đa sắc đâp vào khe hẹp của các vạch thì bị nhiễu xạ và mỗi khe trở thành một nguồn sáng phản chiếu ở những góc khác nhau những tia đơn sắc (hình 4). Hình 4: Nguyên lí đơn sắc hóa chùm sáng đa sắc bằng bộ cách tử phản xạ Hình 5: (a) Đơn sắc hóa chùm đa sắc bằng cách tử phản xạ (b) bằng lăng kính [...]... Fe3+ 1.4.3 Phương pháp thêm với 2 mẫu đo Chuẩn bị một dãy 2 mẫu phân tích nồng độ chưa biết Cx với thể tích Vx của nguyên tố hay chất phân tích cùng trong điều kiện như chất nền, môi trường pH… Thêm vào một mẫu phân tích một thể tích Vs của chất chuẩn phân tích (dung dịch thêm chuẩn này có nồng độ Cs) Mẫu kia không thêm Thêm nước (dung môi) đến vạch mức thể tích Vt Đo phổ UV-VIS của 2 mẫu phân tích trên... tố ở trong mẫu Vì thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phân nguyên tố mà thôi 1.6 Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phép đo AAS Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử là phan tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có thể định lượng... Những ưu điểm và nhược điểm của phép đo AAS Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định Các ưu điểm đó là: 35 Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ - Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao Gần 60 nguyên tố hoá học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10 -4 đến 1.10 -5 Đặc biệt,... đại và được đo Hình 7: Sơ đồ cấu tạo của một tế bào quang điện và một photomultiplier Hình 8: Cuvet chứa dung dịch mẫu đo trong máy UV-VIS 1.4 Phân tích định lượng Phổ hấp thụ phân tử dựa trên bức xạ UV-VIS là một trong những công cụ hữu hiệu để phân tích định lượng Những đặc trưng cơ bản của phương pháp phân tích đo quang là: 12 Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ  Khả năng áp dụng rộng: Một số rất... nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết Vì thế môi trường không khí phòng thí nghiệm phải không có bụi Các dụng cụ, hoá chất dùng trong phép đo phải có độ tinh khiết cao Đó cũng là một khó khăn khi ứng dụng phương pháp phân tích này Nhược chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích, mà không chỉ ra trạng thái liên... xác định được bằng phương pháp này Vì các vạch phân tích của các á kim này thường nằm ngòai vùng phổ của các máy hấp thụ nguyên tử thông dụng (190 - 900nm) Ví dụ C-165,70; N-134,70; O-130,20; Cl-134,78; S180,70nm Do đó, muốn phân tích các á kim này cần phải có các bộ đơn sắc đặc biệt Cho nên đến nay đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử vẫn là phân tích lượng nhỏ và lượng... Đo phổ UV-VIS của tất cả mẫu chuẩn và mẫu phân tích theo các điều kiện đã chọn Từ các cặp giá trị D-C tương ứng của các mẫu chuẩn dựng đường chuẩn trong hệ tọa độ D-C; từ giá trị Dx của mẫu phân tích suy ra giá trị nồng độ Cx trong mẫu 1.4.2 Phương pháp thêm chuẩn Chuẩn bị một dãy 5 mẫu phân tích nồng độ chưa biết Cx với thể tích Vx của nguyên tố hay chất phân tích cùng trong điều kiện như chất nền,... với sai số không lớn hơn 15% Phương pháp phân tích này đã được sử dụng để xác định các kim loại trong quặng, đất đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc Bên cạnh các kim loại, một vài á kim như Si, P, As, Se, Te, cũng được xác định bằng phương pháp phân tích này Các á kim khác như... Xuân Vững Mn Hóa Phân tích công cụ 279,482 800R 5,89 279,827 650R 6,10 280,106 400R 5,90 403,076 2000R 3,10 Hình 2.11: Một phổ phát xạ thu được từ thư viện phổ 2.7 Phân tích định lượng bằng AES (tương tự trong phương pháp UV-VIS) 2.8 Ứng dụng của AES Phương pháp AES được sử dụng để phân tích: - Nguyên tố vi lượng, độc hại trong nước, đất, không khí môi trường - Nguyên tố vi lượng trong y học, dược phẩm,... toàn bộ chất hoặc ion phân tích về dạng phức có thể hấp thụ trực tiếp chùm sáng khả kiến 1.4.1 Phương pháp lập đường chuẩn Chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn với 5 hay 7 nồng độ có nồng độ chính xác của nguyên tố hay chất phân tích cùng trong điều kiện với mẫu phân tích như chất nền, môi trường pH… Nghiên cứu chọn điều kiện phù hợp nhất để đo phổ UV-VIS của tất cả mẫu chuẩn và mẫu phân tích Đo phổ UV-VIS của . Vững Hóa Phân tích công cụ 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC GIỚI THIỆU VỀ QUANG PHỔ Về mặt lịch sử, quang phổ (spectroscopy)” là một nhánh của khoa học trong đó ánh sáng được phân giải. UV-VIS là một trong những công cụ hữu hiệu để phân tích định lượng. Những đặc trưng cơ bản của phương pháp phân tích đo quang là: Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 13  Khả năng áp dụng rộng:. chú ý là các phương pháp quang phổ sử dụng không chỉ ở vùng khả kiến mà còn Bùi Xuân Vững Hóa Phân tích công cụ 4 tử ngoại, hồng ngoại và thường được gọi là phương pháp đo quang mặc dầu