Báo cáo thực tập hóa phân tích 2 bài thực tập phương pháp quang phổ nguyên tử

THỰC NGHIỆM Đo phổ hấp thu nguyên tử Mn trên máy Shimadzu 6300.. - Bật computer điểu khiển máy AAS, bật máy AAS, máy nén khí, van khí của bình C2H2 và khởi động phần mềm.. - Chọn nguyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN,

KHOA HÓA HỌC

BỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCH

BÁO CÁO THỰC TẬP HÓA PHÂN TÍCH 2

HỌC KỲ 1 – NĂM HỌC 2023-2024

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20/11/2023

Ngày thực tập: Thứ 2 ngày 20/11/2023

Họ và tên sinh viên:

Nguyễn Thị Anh Thư

Nguyễn Thị Minh Thư

Nguyễn Minh Uyên

Lê Hương Lan

Mã số nhóm: T2 – 07 – Ca 2 MSSV:

21140421

21140422

21140444 21140453

BÀI THỰC TẬP PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ

1 NGUYÊN TẮC

2 CẤU TẠO MÁY QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ (AAS)

3 THỰC NGHIỆM

Đo phổ hấp thu nguyên tử Mn trên máy Shimadzu 6300

3.1 Quy trình đo phổ hấp thụ nguyên tử Mn

- Bật computer điểu khiển máy AAS, bật máy AAS, máy nén khí, van khí của bình C2H2

và khởi động phần mềm

- Lắp đèn cathode rỗng vào khoảng đèn Khai báo vị trí đèn

- Chọn nguyên tố muốn đo trên phần mềm và điều chỉnh về điều kiện tiêu chuẩn Điều chỉnh bước sóng, cường độ dòng điện nuôi đèn, khe đo

- Chọn chế độ AAS, slit, thời gian đo, số lần đo và bước sóng

- Điều chỉnh lưu lượng khí C2H2 và không khí Bật lửa bằng hai nút trên thân máy (trường hợp không bật được có thể dùng mồi lửa từ bên ngoài)

- Phun nước cất vào ngọn lửa trong 3 phút để rửa trôi các dụng dịch đo trước đó và nhấn F3 để chỉnh về 0

- Phun dung dịch blank vào ngọn lửa Khi thấy tín hiệu không tăng nữa thì nhấn F5 và đo

3 lần liên tục Sau đó phun nước cất vào đến khi về 0 thì đo dung dịch chuẩn 1 Thực hiện tương tương tự như mẫu blank cho đến dùng dịch chuẩn cuối cùng (nên đo từ nồng độ thấp đến nồng độ cao để giảm việc rửa hệ thống nguyên tử hoá nhiều lần nhằm tiết kiệm thời gian)

- Sau khi đo xong các dung dịch chuẩn, phun nước cất vào trong 5 phút, khoá van khí bình

C2H2, tắt máy nén khí, xả bỏ khí trong máy nén khí Nhấn nút “purge” trên thân máy để đuổi hết khí C2H2 trong đường ống dẫn khí

- Thực hiện đo ở bước sóng 279.5 nm và 403.1 nm

3.2 Pha dung dịch chuẩn (do PTN thực hiện)

- Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn Mn theo bảng sau:

Bảng 1: Bảng pha dung dịch Mn chuẩn làm việc

Mn (mg/mL) 0.0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0

4 TÍNH TOÁN VÀ NHẬN XÉT

4.1 Lập đường chuẩn cho dãy dung dịch tại bước sóng 279.5 nm

4.1.1 Điều kiện đo:

- Bước sóng  = 279.5 nm

- Bề rộng khe đo: 0.2 nm

- Dòng đèn: 10 mA

- Số lần lặp lại: 3

- Dung dịch blank: mẫu 1

4.1.2 Bảng số liệu và đồ thị

Bảng 2: Giá trị độ hấp thu quang A đo được ở các nồng độ khác nhau

Hình 1: Tín hiệu hấp thu được đo ở bước sóng thực tế 279.37 nm

❖ Nhận xét:

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

C g/mL)

Đồ thị biểu diễn độ hấp thu quang theo nồng độ của các dung

dịch chứa Mn tại bước sóng 279.5 nm (0.5 - 50 ppm)

4.1.3 Xử lý số liệu và tính toán:

❖ Theo phương pháp bình phương tối thiểu từ phương trình tuyến tính bậc nhất (ISO 8466-1): Áp dụng cho 7 điểm tiêu chuẩn từ 0.5 – 6 g/mL

Bảng 3: Bảng dữ kiện tính toán các hệ số hồi quy của phương trình tuyến tính bậc nhất

∑ 𝐂𝐢 ∑ 𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝟐 ∑ 𝐀𝟐𝐢

- Phương trình biểu thị mối tương quan giữa độ hấp thụ quang A và nồng độ dung dịch Mn chuẩn: A = a + bC

- Tính toán các hệ số hồi quy a và b:

a = ∑ Ci2× ∑ Ai− ∑ Ci × ∑ CiAi

n × ∑ Ci2− (∑ Ci)2 =91.25 × 3.4137 − 21.5 × 13.96775

7 × 91.25 − 21.52 = 0.06342

b =n × ∑ Ci × Ai − ∑ Ci× ∑ Ai

n × ∑ Ci2− (∑ Ci)2 =7 × 13.96775 − 21.5 × 3.4137

7 × 91.25 − 21.52 = 0.1381

y = 0.1381x + 0.0634 R² = 0.99

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

C (g/mL)

Đồ thị biểu diễn độ hấp thu theo nồng độ của các dung dịch chứa Mn tại bước sóng 279.5 nm (0.5 - 6.0 g/mL)

- Tính phương sai dư:

Sre2 =∑ A2i − a ∑ Ai − b ∑ AiCi

n − 2

=2.1507 − 0.06342 × 3.4137 − 0.1381 × 13.96775

−4 = 𝑆𝑦12

→ Sre = 𝑆𝑦1 = √9.711 × 10−4 = 0.03116 …

- Độ lệch chuẩn cho các hệ số hồi quy a và b:

Sa = Sre× √ ∑ Ci2

n ∑ Ci2− (∑ Ci)2 = 0.03116 × √ 91.25

7 × 91.25 − 21.52 = 0.022406 …

Sb = Sre× √ n

n ∑ Ci2− (∑ Ci)2 = 0.03116 × √ 7

7 × 91.25 − 21.52 = 0.0062058 …

- Khoảng tin cậy của hệ số hồi quy a và b:

εa = t0.95,5 × Sa

√n= 2.571 ×

0.022406

√7 = 0.021769 …

εb = t0.95,5× Sb

√n= 2.571 ×

0.0062058

√7 = 0.0060295 …

- Biểu diễn phương trình hồi quy:

A = (0.063 ± 0.022) + (0.1381 ± 0.0060)C

❖ Theo phương pháp bình phương tối thiểu với đường phi tuyến tính bậc 2 : (Khảo sát đến 50 ppm)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

C (g/mL)

Đồ thị biểu diễn độ hấp thu theo nồng độ của các dung dịch chứa Mn tại bước sóng 279.5 nm (0.5 - 6.0 g/mL)

Bảng 4: Bảng dữ kiện tính toán các hệ số hồi quy của phương trình phi tuyến tính bậc 2

∑ 𝐂𝐢 ∑ 𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝟐 ∑ 𝐀𝟐𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝟒 ∑ 𝐂𝐢𝟑 ∑ 𝐂𝐢𝟐𝐀𝐢

21.50 3.414 13.968 91.25 2.1507 2275.063 441.125 66.202

- Phương trình đường chuẩn: Y = a + bx + cx2

- Tính toán các giá trị trung gian:

Qxx = ∑ Ci2−(∑ Ci)

2

N = 91.25 −

(21.5)2

7 = 25.2142 …

Qxy = ∑ CiAi − (∑ Ci×∑ Ai

N ) = 13.968 − (21.50 ×

3.414

7 ) = 3.4828 …

Qx3 = ∑ Ci3− (∑ Ci ×∑ Ci2

N ) = 441.125 − (21.5 ×

91.25

7 ) = 160.857 …

Qx4 = ∑ Ci4−(∑ Ci2)2

N = 2275.063 −

(91.25)2

7 = 1085.554 …

Qx2 y = ∑ Ci2Ai − (∑ Ai ×∑ Ci2

N ) = 66.202 − (3.414 ×

91.25

7 ) = 21.702 …

- Trung bình:

C̅ =∑ Ci

N =

21.50

7 = 3.0714 … A

̅ =∑ Ai

3.414

7 = 0.48767 …

- Các hệ số hồi quy a, b và c:

c = (Qxy × Qx3) − (Qx2 y× Qxx)

(Qx3)2− (Qx4× Qxx) = −0.008701 …

b =Qxy − cQx3

Qxx = 0.1936 …

a = (∑ Ai− b ∑ Ci − c ∑ Ci

2)

- Độ lệch chuẩn dư:

Sy2 = √∑ Ai2− a ∑ Ai − b ∑ Ciyi − c ∑ x2

iyi

- Độ nhạy của thiết bị đo tại trung tâm đường chuẩn: E = b + 2cC̅ = 0.14002 …

- Độ lệch chuẩn của quy trình: Sxo =Sy

E = 0.06783 …

- Độ lệch chuẩn tương đối của quy trình: Vxo =Sxo×100

C = 2.208 …

- Biểu diễn phương trình:

Y = 0.0063 + 0.1936C − 0.0087C2

- Khi ex = 0

x∗ = − b

2c = 11.1269 …

➢ Kiểm tra mức độ tuyến tính của đường chuẩn:

DS2 = (N − 2) × Sy12 − (N − 3) × Sy22

= (7 − 2) × 9.711 × 10−4− (7 − 3) × (0.009510)2 = 0.004493 …

PG =DS

2

Sy22 =

0.004493 (0.009510)2 = 49.68 …

PG > F→ có khác biệt đáng kể (theo thống kê) giữa kết quả tính được theo mô hình đường tuyến tính và phi tuyến

4.1.4 Nhận xét:

4.2 Lập đường chuẩn cho dãy dung dịch tại bước sóng 279.5 nm

4.2.1 Điều kiện đo:

- Bước sóng  = 402.91nm

- Bề rộng khe đo: 0.2 nm

- Dòng đèn: 10 mA

- Số lần lặp lại: 3

- Dung dịch quy chiếu là mẫu blank: mẫu 1

4.2.2 Bảng số liệu và đồ thị:

Bảng 5: Giá trị độ hấp thu A đo được ở các nồng độ khác nhau ở bước sóng 402.91 nm

Hình 2: Tín hiệu hấp thu được đo ở bước sóng thực tế 402.91nm

4.2.3 Xử lí số liệu và tính toán

❖ Theo phương pháp bình phương tối thiểu từ phương trình tuyến tính bậc nhất

Bảng 6: Bảng dữ kiện tính toán các hệ số hồi quy của phương trình tuyến tính bậc nhất

∑ 𝐂𝐢 ∑ 𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝟐 ∑ 𝐀𝟐𝐢

- Phương trình biểu thị mối tương quan giữa độ hấp thu quang A và nồng độ dung dịch Mn chuẩn: A = a + bC với n = 13

- Tính toán các hệ số hồi quy a và b của phương trình tuyến tính bậc nhất:

y = 0.0167x + 0.0069 R² = 0.9988

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Abs

C (μg/mL)

Đồ thị biểu diễn độ hấp thu quang theo nồng độ Mn 2+

ở bước sóng 402.91 nm

a = ∑ Ci2× ∑ Ai− ∑ Ci × ∑ CiAi

n × ∑ Ci2− (∑ Ci)2

= 5655.25 × 3.0896 − 179.5 × 95.7496

13 × 5655.25 − 179.52 = 0.006911 …

b =n ∑ CiAi − ∑ Ci∑ Ai

n ∑ Ci2− (∑ Ci)2 =

13 × 95.7496 − 179.5 × 3.0896

13 × 5655.25 − 179.52 = 0.016712 …

- Tính phương sai dư

Sre2 = Sy12 =∑ A2i − a ∑ Ai − b ∑ AiCi

n − 2

=1.62252 − 6.91092 × 10

−3× 3.0896 − 0.0167117 × 95.7496

13 − 2

= 9.3585 × 10−5

→ Sre = Sy1= √9.3585 × 10−5 = 9.674 × 10−3

- Độ lệch chuẩn cho các hệ số hồi quy a và b:

Sa = Sre× √ ∑ Ci2

n ∑ Ci2− (∑ Ci)2 = 9.674 × 10

−3× √ 5655.25

13 × 5655.25 − 179.52

= 0.00358 …

Sb = Sre× √ n

n ∑ Ci2− (∑ Ci)2 = 9.674 × 10

13 × 5655.25 − 179.52

= 0.000172

- Khoảng tin cậy:

Ua = t0.95,11× Sa

√n= 2.201 ×

0.00358

√13 = 0.00218 …

Ub = t0.05,1,11× Sb

√n= 2.201 ×

0.000172

√13 = 0.0001049 …

- Biểu diễn phương trình hồi quy:

A = (0.0069 ± 0.0022) + (0.0167 ± 0.0001)C

❖ Theo phương pháp bình phương tối thiểu với đường phi tuyến tính bậc 2

Bảng 7: Bảng dữ kiện tính toán các hệ số hồi quy của phương trình phi tuyến tính bậc 2

∑ 𝐂𝐢 ∑ 𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝐀𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝟐 ∑ 𝐀𝟐𝐢 ∑ 𝐂𝐢𝟑 ∑ 𝐂𝐢𝟒 ∑ 𝐂𝐢𝟐𝐀𝐢

179.50 3.0896 95.7496 5655.25 1.62252 2.26 × 105 9.796 × 106 3793.801

- Phương trình đường chuẩn: Y = a + bx + cx2

- Tính toán các giá trị trung gian:

Qxx = ∑ Ci2−(∑ Ci)

2

N = 5655.25 −

(179.5)2

13 = 3176.769

Qxy = ∑ CiAi − (∑ Ci×∑ Ai

3.0896

13 ) = 53.089

Qx3 = ∑ Ci3− (∑ Ci ×∑ Ci2

N ) = 2.26 × 10

5− (179.5 ×5655.25

13 ) = 147867.17

Qx4 = ∑ Ci4−(∑ Ci2)2

N = 9.796 × 10

6−(5655.25)2

13 = 7336228.558

Qx2 y = ∑ Ci2Ai − (∑ Ai ×∑ Ci2

5655.25

13 ) = 2449.76

- Trung bình:

C̅ =∑ Ci

N =

179.50

13 = 13.80769 … A

̅ =∑ Ai

3.0896

13 = 0.23766 …

- Các hệ số hồi quy a, b và c:

c = (Qxy × Qx3) − (Qx2 y× Qxx)

(Qx3)2− (Qx4× Qxx) = −4.708 × 10

−5

b =Qxy − cQx3

Qxx = 0.0189 …

a = (∑ Ai− b ∑ Ci − c ∑ Ci

2)

- Độ lệch chuẩn dư:

Sy2 = √∑ Ai2− a ∑ Ai − b ∑ Ciyi − c ∑ x2

iyi

- Độ nhạy của thiết bị đo tại trung tâm đường chuẩn: E = b + 2cC̅ = 0.0176 …

- Độ lệch chuẩn của quy trình: Sxo =Sy

E = 3.8732 …

- Độ lệch chuẩn tương đối của quy trình: Vxo =Sxo×100

- Biểu diễn phương trình:

Y = −0.00287 + 0.0189C − 4.708 × 10−5C2

- Khi ex = 0, x∗= − b

2c= 200.76

➢ Kiểm tra mức độ tuyến tính của đường chuẩn:

DS2 = (N − 2) × Sy12 − (N − 3) × Sy22

= (13 − 2) × 9.3585 × 10−5− (13 − 3) × 0.0014942 = 0.001007 …

PG =DS

2

Sy22 =

0.001007 0.0014942 = 451.16 …

PG > F → Có sự khác biệt đáng kể theo thống kê giữa kết quả tính theo mô hình đường tuyến tính và phi tuyến tính

4.2.4 Nhận xét:

5 BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC

Nguyễn Thị Anh Thư 21140421

Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thu nguyên tử

(AAS)

Nguyễn Thị Minh Thư 21140422

Nguyên tắc của phương pháp, quy trình đo phổ nguyên tử

Nguyễn Minh Uyên 21140444

Tính toán và nhận xét phương pháp đo tại bước sóng 403.1 nm

Lê Hương Lan 21140453

Tính toán và nhận xét phương pháp đo tại bước sóng 279.5 nm