PHẦN I PHÂN TÍCH QUANG PHỔ

07/01/15 1 PHẦN I PHÂN TÍCH QUANG PHỔ 2 07/01/15 Định nghĩa – Nguyên tắc Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại. Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu. c Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 3 07/01/15 Đặc trưng năng lượng của miền phổ Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 4 07/01/15 Đặc trưng năng lượng của miền phổ Ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 200nm, bị hấp thu bởi oxi không khí, hơi nước và nhiều chất khác, vì vậy chỉ có thể đo quang ở bước sóng nhỏ hơn 200 nm bằng máy chân không. Ánh sáng có bước sóng từ 200 – 400 nm, được gọi là ánh sáng tử ngoại (UV), trong đó vùng từ 200 – 300 nm được gọi là miền tử ngoại xa, còn vùng từ 300 – 400 nm gần miền khả kiến được gọi là miền tử ngoại gần. Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 800 – 2000 được gọi là ánh sáng hồng ngoại (IR). Sự hấp thu ánh sáng ở miền phổ này ít được sử dụng để giải quyết trực tiếp các nhiệm vụ phân tích, nhưng được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu tạo của phân tử. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 5 07/01/15  Ánh sáng vùng UV có bước sóng trong khoảng: 200 – 400 nm  Ánh sáng vùng IR có bước sóng trong khoảng: 800 – 2000 nm  Ánh sáng vùng VIS có bước sóng trong khoảng: 396 – 760 nm Trong phương pháp trắc quang – phương pháp hấp thu quang học, chúng ta thường sử dụng vùng phổ UV – VIS có bước sóng từ 200 – 800 nm Đặc trưng năng lượng của miền phổ Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 6 07/01/15 Đặc trưng năng lượng của miền phổ Đỏ Da cam Vàng Lục 739 - 610 610 - 590 590 - 560 560 - 510 Lam Chàm Tím 510 - 490 490 - 430 430 - 400 7 07/01/15 Lưu ý Những hợp chất màu là những hợp chất có khả năng hấp thu một hoặc một vài màu phổ của ánh sáng tự nhiên, có thể hấp thu hoàn toàn hoặc một phần cường độ của màu phổ. Nếu chỉ hấp thu duy nhất một màu phổ, thì màu của dung dịch chính là màu bổ sung (tổ hợp màu phổ và màu bổ sung trở thành không màu) Thứ tự λ (nm) Màu phổ Màu bổ sung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 400 -430 430 – 480 480 -490 490 – 500 500 – 560 560 – 580 580 -595 595 – 650 650 – 730 730 – 760 Tím Chàm Chàm lục Lục chàm Lục Vàng lục Vàng Cam Đỏ Đỏ tía Vàng lục Vàng Cam Đỏ Đỏ tía Tím Chàm Chàm lục Lục vàng Lục 8 07/01/15 Phân loại các phương pháp trắc quang  Phương pháp hấp thu quang: phương pháp này dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng bị chất màu hấp thu chọn lọc.  Phương pháp phát quang: phương pháp này dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng phát ra bởi chất phát quang khi ta chiếu một dòng ánh sáng vào chất phát quang.  Phương pháp đo độ đục: phương pháp đo độ đục dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng bị hấp thu hoặc bị khuyết tán bởi hệ keo được điều chế từ chất cần phân tích Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 9 07/01/15 Các đại lượng đặc trưng của ánh sáng Bước sóng Bước sóng λ λ là khoảng cách giữa hai điểm dao động đồng pha gần nhất, đơn vị đo là A 0 , m µ , µ , nm (1nm=1mµ=10A 0 =10 -9 m). Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 10 07/01/15 Tần số sóng ν = trong đó tốc độ ánh sáng trong chân không bằng 3.10 10 m/gy hoặc 3.10 17 nm/gy, khi λ và c ở đơn vị cm thi đơn vị của ν là gy-1 Số sóng = là số bước sóng trên 1cm chiều dài, đơn vị là cm -1 . c λ ν 1 λ Quang thông θ là năng lượng ánh sáng bức xạ theo mọi phương của nguồn điểm trong một đơn vị thời gian. Cường độ ánh sáng I là dòng sáng phát ra từ nguồn điểm trong một đơn vị góc khối là stêrian: I = Năng lượng bức xạ điện từ: Khi hấp thu ánh sáng nội năng của phân tử tăng từ mức cơ bản E 0 đến mức E 1 cao hơn. Phần năng lượng hấp thu là năng lượng của photon, nó tỉ lệ với tần số ánh sáng Φ 4π hc E= λ 1 0 hc E = E - E = h = λ ν ∆ [...]... εlC Il hay I = I0 ×10 -εlC Trong đó, C là nồng độ ban đầu g/L, mg/L, mol/L, mmol/L 07/01/15 14 Các đ i lượng thường dùng trong phương pháp trắc quang Độ truyền qua (T – Transmittance) hay g i là độ truyền quang, độ truyền suốt là tỷ số giữa hai cường độ tia chiếu ló ra I và tia đến I0 , ký hiệu là T Độ truyền qua T phụ thuộc vào λ T là đ i lượng không có thứ nguyên, không có tính cộng Độ truyền qua biểu... các đường phổ ε - λ đ i v i các dung dịch có nồng độ khác nhau  Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A – C khi l = const là một đường thẳng i qua gốc toạ độ  Khi pha hai dung dịch 1 và 2 sao cho C1l1 = C2l2 thì ở cùng λtư ta sẽ có A1 = ε1lC1 = A2 = ε2lC2  Các đường phổ A - λ v i nồng độ Cn khác nhau đều có cùng λmax  Đồ thị biểu diễn m i quan hệ giữa độ truyền qua T và lgC có i m uốn nằm ở giá trị T... làm thay đ i độ hấp thu của dung dịch, làm sai lệch kh i định luật Beer 07/01/15 20 Phổ hấp thu Đường biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu A hoặc ε vào độ d i sóng λ (hay tần số sóng ν) g i là phổ hấp thu của chất khảo sát Phổ hấp thu của phân tử là phổ đám gồm một hoặc một số đám hấp thu, m i đám đều có dạng đường phân bố xác suất chuẩn và khác nhau b i cường độ hấp thu và bước sóng cực đ i λmax của... xảy ra tương tác i n, đ i lượng ε thay đ i, thông thường khi tăng nồng độ dung dịch, giá trị ε giảm Sự sai lệch kh i định luật Lambert – Beer thường là sai số âm  Sự trùng hợp hoặc khử trùng hợp phân tử, sự solvat hoá hay hydrat hoá xảy ra khi thay đ i nồng độ chất hấp thu; sự tạo thành các hợp chất trung gian, phức phụ, các hợp chất đồng phân, tạo hệ keo hay sự có mặt của các chất i n ly mạnh, pH... dung I0 dịch Khi giữ l không đ i, thay đ i C, ta nhận thấy lg sẽ phụ thuộc vào nồng độ C I Sự hấp thu dòng quang năng tỷ lệ bậc nhất v i số phân tử của chất hấp thu mà dòng quang năng i qua nó I0 lg = kC Il 07/01/15 13 Các định luật hấp thu cơ bản Định luật Lambert - Beer Bằng cách kết hợp hai định luật Lambert và Beer, để được phương trình của định luật cơ bản hấp thu ánh sáng Lambert – Beer: I0 lg... khảo sát sự thay đ i của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch có nồng độ không đ i khi thay đ i chiều dày của lớp dung dịch I = I0 ×e -αl hay I = I0 ×10 -kl α (k = ) 2,303 k được coi là đ i lượng đặc trưng cho khả năng hấp thu của một dung dịch màu và có tên g i là hệ số tắt Hệ số tắt phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thu và bước sóng của ánh sáng t i Do đo định luật Lambert chỉ đúng v i ánh sáng đơn sắc... dựng đường chuẩn ph i chú ý: + Vùng nồng độ của dãy chuẩn ph i bao gồm cả CX + V i vùng nồng độ đã chọn dung dịch ph i tuân theo định luật Beer + Các giá trị Atc ứng v i nồng độ đã chọn ph i sao cho khi đo trên máy có độ lặp l i cao và bảo đảm sự tuyến tính A = f(C) 07/01/15 25 Phương pháp đường chuẩn ƯU VÀ NHƯỢC I M CỦA PHƯƠNG PHÁP  ƯU I M - V i một đường chuẩn cho phép phân tích hàng loạt mẫu -... có i m uốn nằm ở giá trị T = 0.368 07/01/15 19 Các nguyên nhân gây sai lệch kh i định luật Beer  Mức độ đơn sắc của ánh sáng t i Ánh sáng không đơn sắc thường dẫn đến độ lệch âm Chất màu hấp thu cực đ i ở λmax và chỉ ở λmax m i có sự tuyến tính giữa Aimax – Ci và đồ thị Aimax – Ci là một đường thẳng, khi đó mật độ quang là cực đ i Mức độ đơn sắc càng lớn, khả năng tuân theo định luật Lambert – Beer... sóng cực đ i λmax của đám Trong trường hợp đơn giản phân tử chỉ có một tâm mang màu thì phổ A = f(λ) chỉ có một gi i phổ có dạng đ i xứng hình chuông 07/01/15 21 Phân tích định lượng bằng phương pháp trắc quang  Nguyên tắc và cơ sở định lượng của phương pháp  Phương pháp đường chuẩn  Phương pháp thêm chuẩn  Phương pháp vi sai  Phương pháp chuẩn độ trắc quang  Phương pháp so sánh 07/01/15 22 Nguyên... trong suốt của dung dịch màu khảo sát ứng v i bước sóng đã cho λ 07/01/15 15 Bảng tóm tắt tính chất các đ i lượng trắc quang Đ i lượng T Công thức T= A (hay D) A=lg ελ 07/01/15 Đơn vị I I0 Yếu tố không phụ thuộc Ghi chú Không có tính cộng tính ελ,C,l cm2/mol I0 ελ,C,l I0 I A ελ= λ Cl Yếu tố phụ thuộc I0 Có tính cộng tính λ, bản chất chất màu, bản chất dung m i, t0 I0 ,C,l Đặc trưng cho độ nhạy và phản ứng . 07/01/15 1 PHẦN I PHÂN TÍCH QUANG PHỔ 2 07/01/15 Định nghĩa – Nguyên tắc Phân tích trắc quang là tên g i chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất. ánh sáng ở miền phổ này ít được sử dụng để gi i quyết trực tiếp các nhiệm vụ phân tích, nhưng được sử dụng rộng r i để nghiên cứu cấu tạo của phân tử. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 5 07/01/15  Ánh. được g i là miền tử ngo i xa, còn vùng từ 300 – 400 nm gần miền khả kiến được g i là miền tử ngo i gần. Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 800 – 2000 được g i là ánh sáng hồng ngo i (IR).