ôn tập, đề thi và đáp án kết thúc học phân môn các phương pháp phân tích công cụ

Nếu đặt một detectơ có khả năng phát hiện được các chất tan cấu tử A và B tại cuốicột tách và tín hiệu của nó được vẽ lại như một hàm của thời gian hoặc thể tích đượcthêm vào thì một loạ

Trang 1

Nhắc lại cách dựng đồ thị đường chuẩn bằng phần mềm Excel

→ Nhập số liệu thí nghiệm vào

→ Nhấn insert chọn scatter

→ Click chuột phải, chọn select data

→ Click add → tại series name (tên đồ thị)

Trang 2

→ Series X values bôi đen cột A,→ Series Y values bôi đen cột B.

→ Click OK, → Click OK

→ Click vào một điểm trên đồ thị, → Click chart layout

BT

1/ Vạch H α trong dãy Balmer (tương ứng với bước chuyển năng lượng từ n0 = 3 đến n

= 2), tính υ và λ của tia H α trên:

2/ Tính υ và λ của tia sáng khi electron chuyển dịch.

- Từ quĩ đạo n = 6 về n = 2 (vạch bức xạ thuộc dãy Balmer)

n2)=2,18 x 10−18(112− 1

22)

= 1,63x10-18J

4/ Tính năng lượng (theo đơn vị J, eV) cần cung cấp để kích thích một e-:

- Từ quĩ đạo n=1 lên n=6

Trang 3

1/ Cho biết M❑KNO2

lưu trữ 100 mg/l,c/ Tính thể tích dung dịch chuẩn NO−¿¿2

0,1g/l cần dùng để pha thành 100 ml dung dịchchuẩn có nồng độ NO−¿¿2

lần lượt là: 2,4, 6 và 8 ppm

2/ Để xác định hàm lượng Na2O trong mẫu xi măng, người ta hoà tan 0,1g mẫu thành 50

ml dung dịch đo Ion Na+ trong dung dịch được xác định bằng phương pháp quang phổhấp thụ nguyên tử ngọn lửa

a/ Tính thể tích dung dịch chuẩn Na+ 0,1g/l cần dùng để pha thành 100 ml dung dịchchuẩn có nồng độ Na+ lần lượt là: 1, 2, 3 và 4ppm

b/ Tính % Na2O trong mẫu ban đầu nếu giá trị % nồng độ hấp thụ của loạt dung dịchchuẩn và các dung dịch mẫu được tóm tắt trong bảng sau:

Vx được lấy lần lượt là: 1, 2, 3, và 4 ml

b/ Tín hiệu đọc được trên máy là A% tức % hấp thụ, ta phải chuyển giá trị A% thành độhấp thụ A (chỉ A và C mới tuyến tính)

T% = 100 – A%; A = 2 – lgT%

Trang 4

vậy A của dung dịch C1 là:

Trang 5

Mẫu chứa A và B được tiêm vào cột Khi cho một chất rửa giải bắt đầu chảy qua cột, phần của mẫu được hòa tan trong pha động được di chuyển tại phần đầu của cột (tại thời điểm to) Ở đây các cấu tử A và B tự phân bố giữa hai pha

Tiếp tục cho pha động đi qua cột thì nó sẽ đẩy phần hòa tan này chạy xuống dưới và một

sự phân bố mới giữa pha động và pha tĩnh sẽ xảy ra (thời điểm t1) Đồng thời sự phân

bố giữa dung môi mới và pha t ĩnh cũng diễn ra tại vị trí của mẫu lúc đầu

Việc thêm tiếp dung môi sẽ mang các phân tử hòa tan chạy xuống cột trong m ột loạtliên tiếp các chuyển biến giữa hai pha Bởi vì sự di chuyển của chất tan chỉ xảy ra trongpha động, nên tốc độ trung bình của sự di chuyển chất tan phụ thuộc vào phần thời gianchất tan ấy nằm trong pha đó Phần thời gian này là nhỏ đối với chất tan bị lưu giữmạnh bởi pha tĩnh (cấu tử B trong ví dụ trên) và lớn đối với chất tan (cấu tử A) có sựlưu giữ trong pha động mạnh hơn Sau một thời gian các phân t ử chất A và B dần dầnđược tách khỏi nhau

Trang 6

Nếu đặt một detectơ có khả năng phát hiện được các chất tan (cấu tử A và B) tại cuốicột tách và tín hiệu của nó được vẽ lại như một hàm của thời gian (hoặc thể tích đượcthêm vào) thì một loạt pic đối xứng sẽ được ghi lại và được gọi là sắc kí đồ.

2/ Trinh bay Nguyên tắc của phép đo AAS

Phương pháp phân tích dựa trên cơsở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố đượcgọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử( phép đo AAS) Cơ sở lí thuyết của phép đo này là

sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng thái hơi (khí)khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ Vì thếmuốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần thực hiệncác quá trình sau đây:

1.Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng tháiban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do Đó là quá trìnhhóa hơi và nguyên tử hóa mẫu Những trang bị để thực hiện quá trình này được gọi là hệthống nguyên tử hóa mẫu (dụng cụ để nguyên tử hóa mẫu) Nhờ đó chúng ta có đượcđám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tốtrong mẫu phân tích Đám hơi chính làmôi trường hấp thụ bức xạvà sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử

2.Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên

tử vừa điều chế được ở trên Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi đó

sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụcủa nó Ở đây, phần cường độcủa chùm tia sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó ởmôi trường hấp thụ Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứugọi là nguồn phát bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng

3.Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộchùm sáng, phân li vàchọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó Cường

độ đó chính là tín hiệu hấp thụcủa vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong một giới hạn nhấtđịnh của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên

tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình

3/ Hãy trình bày mối quan hệ giữa cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử với nồng độ

C của nguyên tố đó trong mẫu phân tích?

Trả lời:

Nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một nguyên tố vàonồng độ C của nguyên tố đó trong mẫu phân tích, lí thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng,trong một vùng nồng độ C nhỏ của chất phân tích, mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ

Trang 7

hấp thụ và nồng độ N của nguyên tố đó trong đám hơi cũng tuân theo định luật LambeBear, nghĩa là nếu chiếu một chùm sáng cường độ ban đầu là Io qua đám hơi nguyên tử

tự do của nguyên tố phân tích nồng độ là C:

Nếu gọi Aλ là cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử, ta có:

Phương trình trên được gọi là phương trình cơ sở của phép đo đinh lượng các nguyên tốtheo phổ hấp thụ nguyên tử của nó Đường biểu diễn của phương trình này có 2 đoạn,một đoạn thẳng (trong đoạn này b = 1), và quan hệ giữa Aλ và C là tuyến tính) và mộtđoạn cong, trong đoạn này b < 1)

BÀI TẬP

Trang 8

1a/ Để xác định hàm lượng X trong mẫu đất, người ta hoà tan Xg mẫu thành 50 ml dungdịch đo Ion X+

trong dung dịch được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụnguyên tử ngọn lửa

a/ Tính thể tích dung dịch chuẩn X+

0,25g/l cần dùng để pha thành 100 ml dung dịchchuẩn có nồng độ Na+ lần lượt là: 2,5; 5; 7,5 và 10 ppm

b/ Đường thẳng đồ thị đường chuẩn nồng độ X có phương trình y = 0,4x + 0,009, hãy:

Vẽ đồ thị đường chuẩn và tính nồng độ X trong mẫu ban đầu nếu giá trị độ hấpthụ của loạt dung dịch chuẩn và các dung dịch mẫu được tóm tắt trong bảng sau:

Dựa theo công thức trên và theo tính toán thể tích dung dịch chuẩn Na + 0,1g/l cần dùng để pha thành

100 ml dung dịch chuẩn có nồng độ Na+ lần lượt 2,5; 5; 7,5 và 10 ppm ppm là 1, 2, 3, 4 ml.

a/ Vẽ đồ thị (thêm số liệu vào theo dạng như hình dưới đây):

Trang 9

Nồng độ của Na 2 O trong dung dịch mẫu là:

a/ Số đĩa lý thuyết N tính theo côn thức: N=16.¿

Với N: là số đĩa lý thuyết.

t R là thời gian lưu.

Chiều cao tương đương với đĩa lý thuyết: H = L / N

L: chiều dài cột sắc ký Số đĩa lý thuyết N của cột là: N= N 1+ N 2

Trang 10

b/ Xác định năng lượng tương ứng với các bức xạ trên?

Câu 4 (2 đ ): Để xác định hàm lượng Na2O trong mẫu xi măng, người ta hoà tan 0,1g mẫuthành 50 ml dung dịch đo Ion Na+

trong dung dịch được xác định bằng phương phápquang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

a/ Tính thể tích dung dịch chuẩn Na+ 0,1g/l cần dùng để pha thành 100 ml dung dịchchuẩn có nồng độ Na+ lần lượt là: 1, 2, 3 và 4ppm

b/ Tính nồng độ Na2O trong mẫu ban đầu nếu giá trị độ hấp thụ của loạt dung dịchchuẩn và các dung dịch mẫu được tóm tắt trong bảng sau:

Trang 11

C 0 C 1 C 2 C 3 C 4

A 0 0,202 0,406 0,605 0,807 0,393

Câu 5 (2 đ ): Trong một phép phân tích sắc kí thuốc trừ sâu cơ cho hai pic ứng với hai chất có thời gian lưu

chất thứ nhất là 10,98 phút độ rộng đáy pic là 0,22 phút và chất thứ hai là 12.68 phút, độ rộng đáy pic là 0.25 phút Hỏi số đĩa lí thuyết của mỗi chất trong phép phân tích này ? Cho chiều dài cột là 2.0 mét, Tính chiều cao một đĩa lí thuyết trong trường hợp này?

Trang 12

Câu 1 (2đ) : Hãy trình bày nguyên tắc của phép đo AAS?

Câu 2 (2 đ

): Hãy trình bày quá trình tách một hỗn hợp đơn giản gồm hai chất A và B (lực

tương tác với pha tĩnh của A < B) theo thời gian?

Câu 3 (2 đ

): Cho biết Bi có ba vạch quang phổ đặc trưng tương ứng với các bước sóng là

240,09nm; 262,79nm và 289,80nm

a/ Xác định tần số của các bức xạ trên?

b/ Xác định năng lượng tương ứng với các bức xạ trên?

Câu 4 (2 đ ): Để xác định hàm lượng Na2O trong mẫu xi măng, người ta hoà tan 0,1g mẫuthành 50 ml dung dịch đo Ion Na+

trong dung dịch được xác định bằng phương phápquang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

a/ Tính thể tích dung dịch chuẩn Na+

0,1g/l cần dùng để pha thành 100 ml dung dịchchuẩn có nồng độ Na+ lần lượt là: 1, 2, 3 và 4ppm

b/ Đường thẳng đồ thị đường chuẩn nồng độ Na2O có phương trình y = 0,2019x + 0,004,hãy:

Vẽ đồ thị đường chuẩn và tính nồng độ Na2O trong mẫu ban đầu nếu giá trị độhấp thụ của loạt dung dịch chuẩn và các dung dịch mẫu được tóm tắt trong bảng sau:

Câu 5 (2 ): đ Trong một phép phân tích sắc kí thuốc trừ sâu cơ cho hai pic ứng với hai chất

có thời gian lưu chất thứ nhất là 11,35 phút độ rộng đáy pic là 0,22 phút và chất thứ hai

là 13.28 phút, độ rộng đáy pic là 0.25 phút Hỏi số đĩa lí thuyết của mỗi chất trong phépphân tích này ? Cho chiều dài cột là 2.0 mét, Tính chiều cao một đĩa lí thuyết trongtrường hợp này?

Trang 13

Hết

Trang 14

Thời gian làm bài: 45 phút

ĐỀ 1

Nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một nguyên tố vào nồng độ C của

nguyên tố đó trong mẫu phân tích, lí thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng, trong một vùng nồng độ C

nhỏ của chất phân tích, mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ hấp thụ và nồng độ N của nguyên tố đó

trong đám hơi cũng tuân theo định luật Lambe Bear, nghĩa là nếu chiếu một chùm sáng cường độ ban

đầu là Io qua đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích nồng độ là C:

0,5

Nếu gọi A λ là cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử, ta có:

Phương trình trên được gọi là phương trình cơ sở của phép đo đinh lượng các nguyên tố theo phổ hấp

thụ nguyên tử của nó Đường biểu diễn của phương trình này có 2 đoạn, một đoạn thẳng (trong đoạn

này b = 1), và quan hệ giữa A λ và C là tuyến tính) và một đoạn cong, trong

0,5

1

Trang 15

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM 2

1

Mẫu chứa A và B được tiêm vào cột Khi cho một chất rửa giải bắt đầu chảy qua cột,

phần của mẫu được hòa tan trong pha động được di chuyển tại phần đầu của cột (tại thời điểm t o ) Ở

đây các cấu tử A và B tự phân bố giữa hai pha

Tiếp tục cho pha động đi qua cột thì nó sẽ đẩy phần hòa tan này chạy xuống

dưới và một sự phân bố mới giữa pha động và pha tĩnh sẽ xảy ra (thời điểm t1) Đồng thời sự phân

bố giữa dung môi mới và pha t ĩnh cũng diễn ra tại vị trí của mẫu lúc đầu.

0,5

Trang 16

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM

Việc thêm tiếp dung môi sẽ mang các phân tử hòa tan chạy xuống cột trong m ột loạt liên tiếp các

chuyển biến giữa hai pha Bởi vì sự di chuyển của chất tan chỉ xảy ra trong pha động, nên tốc độ

trung bình của sự di chuyển chất tan phụ thuộc vào phần thời gian chất tan ấy nằm trong pha đó.

Phần thời gian này là nhỏ đối với chất tan bị lưu giữ mạnh bởi pha tĩnh (cấu tử B trong ví dụ trên)

và lớn đối với chất tan (cấu tử A) có sự lưu giữ trong pha động mạnh hơn Sau một thời gian các

phân t ử chất A và B dần dần được tách khỏi nhau.

Nếu đặt một detectơ có khả năng phát hiện được các chất tan (cấu tử A và B) tại cuối cột tách và tín

hiệu của nó được vẽ lại như một hàm của thời gian (hoặc thể tích được thêm vào) thì một loạt pic đối

xứng sẽ được ghi lại và được gọi là sắc kí đồ.

Trang 17

100 ml dung dịch chuẩn có nồng độ Na+ lần lượt 1, 2, 3 và 4ppm là 1, 2, 3, 4 ml.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

f(x) = 0.2 x + 0 R² = 1

Đồ thị đường chuẩn Na2O

Đồ thị đường chuẩn Na2O Linear (Đồ thị đường chuẩn Na2O)

Trang 18

Thời gian làm bài: 45 phút

ĐỀ 2

Phương pháp phân tích dựa trên cơsở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố được gọi là phép

đo phổ hấp thụ nguyên tử( phép đo AAS) Cơ sở lí thuyết của phép đo này là sự hấp thụ năng lượng

(bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám

hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ

nguyên tử của một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau đây:

0,5

Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn

hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử

hóa mẫu Những trang bị để thực hiện quá trình này được gọi là hệ thống nguyên tử hóa mẫu (dụng cụ

để nguyên tử hóa mẫu) Nhờ đó chúng ta có được đám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên

Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa điều

chế được ở trên Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những tia

bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó Ở đây, phần cường độ của chùm tia sáng đã bị một loại

nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó ở môi trường hấp thụ Nguồn cung cấp chùm tia

0,5

Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn một vạch

phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó Cường độ đó chính là tín hiệu hấp

thụcủa vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ

này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình.

Trang 19