bai 11 PHÂN TÍCH QUANG

PHỔ ĐIỆN TỬ Nội Dung Sự xuất phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Sơ đồ cấu tạo thiết bị phân tích Ứng dụng phân tích định tính Ứng dụng phân tích định lượng Kết luận SỰ XUẤT HIỆN CỦA PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS • *Ngun tắc Dựa vào trạng thái lượng điện tử bước chuyển điện tử phân tử dựa vào định luật hấp thụ xạ điện từ vào việc đo quang người ta đưa phương pháp phổ hấp thụ điện tử • 1.Sự xuất phổ hấp thụ phân tử 1.1.sự hấp thụ quang UV-VIS Các phân tử, nhóm phân tử chất, đơn chất hay hợp chất cấu tạo từ ngtử, có lọai liên kết hóa học: б Љ liên kết phối trí (cho -nhận) Trong phân tử hay nhóm ngun tử, liên kết б có lượng nhỏ nhất, sau lớn liên kết Љ cao đơi điện tử tự n Các phân tử, nhóm phân tử vật chất điều kiện bình thường chúng tồn trạng thái bản, trạng thái bền vững nghèo lượng.Nhưng có chùm sáng(chùm phroton) có lượng thích hợp chiếu vào nó, kích thích điện tử hóa trị liên kết б Љ đơi điện tử n, phân tử hấp thụ lượng chùm sáng chuyển lên trạng thái kích thích có lượng cao • Theo học lượng tử, trạng thái phân tử, điện tử đầy vào orbitan liên kết б Љ n có mức lượng thấp phân tử Các điện tử hóa trị liên kết Љ phân lớp p, d, f.Các electron hóa trị vào liên kết phân tử hình thành liên kết loại б Љ Đồng thời số ngun tử đơi điện tử tự n Khi bị kích thích chúng có chuyển lên mức lượng cao theo sơ đồ: Sơ đồ bước chuyển lượng Khi phân tử nhận lượng phân tử chuyển từ trạng thái sang trạng thái kích thích, điện tử từ mức lượng cao chuyển lên mức lượng cao ta nói phân tử xảy bước chuyển lượng điện tử sơ đồ (theo mũi tên thẳng đứng) Đó bước chuyển lượng: бб*(E lớn nhất) Љ Љ*(E bé nhất) nб* n Љ* • • Ví dụ: Hay theo giản đồ lượng: Ta có: A3 A2 A1 , c3 = , c1 = , c2 = a2 b a3 b a1b mà c +c +c =1 => c1 100 %c1 = , c1 + c + c3 %c1 = A1 a1 A1 100 a1 A3 A2 + + a2 a3 5.KẾT LUẬN NỘI DUNG • • • 5.1 KHÁI QUÁT VỀ PHỔ HỒNG NGOẠI 5.2 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯC ĐIỂM 5.3 ỨNG DỤNG CỦA PHỔ DAO ĐỘNG ( PHỔ HỒNG NGOẠI ) 5.1 KHÁI QUÁT VỀ PHỔ HỒNG NGOẠI • Phổ IR nghiên cứu tương tác tia hồng ngoại với vật chất Sự tương tác cung cấp thông tin cấu trúc , hàm lượng nhận danh Phổ IR đồ thò thể cường độ hai đại lượng : độ hấp thu (absorbance) hệ số truyền (transmittance) dước tác động sóng Thiết bò để đo gọi máy hồng ngoại • 5.2 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯC ĐIỂM ƯU ĐIỂM CỦA PHỔ DAO ĐỘNG • • Phổ IR áp dụng diện rộng nhiều dạng rắn, lỏng, khí, bột, polymer… • Vai trò phương pháp tìm có mặt nhóm chức, dự đóan cấu trúc không gian (cis trans), đồng phân benzen • • • • Phổ IR cho nhiều thông tin mẫu dựa vò trí pic, độ nhạy, độ rộng độ nhọn .Kỹ thuật IR thực nhanh dễ Phổ IR nhạy nhóm chức hóa học (C=C, C=O, OH, NH2, phenyl… ) mẫu .Có thể nhận danh mẫu Có thể xác đònh hàm lượng từ miro gam đến nano gam Phổ CaCO3 D:\IR\THUVIEN\CACO3.0 CaCO3 KBr-Pellet 19/ 6/1996 Page 1/1 D:\IR\THUVIEN\AL2O3I.0 030352-PL103-Phan tro KBr 5/ 3/1994 Page 1/1 Phổ chuẩn PET D:\IR\THUVIEN\PET.0 PET KBr 11/10/1994 Page 1/1 Mẫu PET D:\Data of IFS 28\TRANS\HOAIR.14 0703680 CHAI 0.33 2007/03/06 Page 1/1 NHƯC ĐIỂM  Đối với liên kết ion xác đònh phổ IR  Mẫu có nhiều thành phần giống không xác đònh phổ IR  Mẫu tan nước khó phân tích có hấp thu mạnh nước  Khó chọn blank  Chỉ xác đònh nhóm chức không xác đònh cấu tạo chất  ng dụng phổ hồng phân tích đònh lượng có hạn chế độ xác không cao - Cuvét đựng mẫu thường làm NaCl, KBr mềm, dễ bị biến dạng, bề dày mẫu (giá trị b) thay đổi từ mẫu sang mẫu khác Cuvét bị tác động hố học dung mơi Do dẫn đến sai số phép đo Sai số phép đo ngun nhân khác - Do hiệu ứng tập hợp phân tử chất hồ tan dẫn đến thay đổi tần số hấp thụ, hình dáng, cường độ hấp thụ - Do máy quang phổ hồng ngoại khơng đủ độ phân giải cần thiết nên khơng đủ khả đo đám phổ có tần số hẹp Mặc dù phương pháp phổ dao động phương pháp hữu hiệu để xác định chất định tính định lượng, ứng dụng rộng rãi nghiên cứu khoa học kiểm tra cơng nghiệp, phương pháp có hạn chế định: - Bằng phương pháp phổ hồng ngoại khơng cho biết phân tử lượng (trừ trường hợp đặc biệt) - Nói chung phổ hồng ngoại khơng cung cấp thơng tin vị trí tương đối nhóm chức khác phân tử - Chỉ riêng phổ hồng ngoại đơi chưa thể biết chất ngun chất hay chất hỗn hợp có trường hợp chất có phổ hồng ngoại giống 5.3 ỨNG DỤNG •      Phương pháp phổ dao động (IR)có thểù Đònh tính nhóm chức Nhận danh Dự đóan cấu trúc không gian Xác đònh tính đồng Đònh lượng  Phổ dao động hay phổ hồng ngoại đóng vai trò quan trọng việc đònh tính, đònh lượng, phân tích   Phổ hồng ngoại số hạn chế xác đònh hợp chất hấp thu tia hồng ngọai cấu trúc phân nghiên cứu vật chất Tuy nhiên phổ hồng ngọai kết hợp với thiết bò tiên tiến đóng vai trò quan trọng việc nghiên cứu vật chất + Xác định độ tinh khiết Phổ hồng ngoại dùng để xác định độ tinh khiết chất Khi thích hợp chất khơng tinh khiết thường độ rõ nét đám phổ riêng biệt bị giảm, xuất thêm đám phổ làm "nh" phổ Khi tạp chất có hấp thụ mạnh IR mà thành phần khơng hấp thụ hấp thụ yếu việc xác định thn lợi Ví dụ nhận lượng nhỏ xeton hidrocacbon hidrocacbon thực tế khơng hấp thụ vùng phổ - 1720cm-1 số sóng đặc trưng cho nhóm C = O Phương pháp thường dùng để kiểm tra sản xuất nhiều loại hố chất quy mơ cơng nghiệp + Suy đốn tính đối xứng phân tử Ví dụ xét xem phân tử NO2 phân tử gồm ngun tử thẳng hàng hay có cấu tạo uốn võng Thực tế cho thấy phổ hấp thụ IR NO2 có đám 750, 1323, 1616cm-1 (khơng giống CO2 có đám phổ, nên phân tử NO2 phải có cấu tạo uốn võng [...]... và các màu đặc trưng 1.2.Ứng dụng định luật bouguer- lambert-beer • Sự xuất hiện các nhóm mang màu là dữ liệu tốt cho phân tích đo quang (cho phổ UV-VIS) Như vậy đối với những hợp chất mà phân tử khi bị kích thích có bước chuyển từ n Љ*, Љ  Љ* sẽ là dữ liệu tốt cho phân tích đo quang • Hấp thụ điện tử khi chiếu nguồn bức xạ điện từ vào dung dịch cần nghiên cứu cũng tuân theo định luật Bouguer-lambert-... hưởng của môi trường Chính vì các đặc điểm đó giúp ta phân định vài bước chuyển dựa vào số liệu thực nghiệm • Như vậy phổ hấp thụ phân tử UV-Vis là phổ do sự tương tác của các điện tử hóa trị ở trong phân tử hay nhóm phân tử với chùm tia sáng kích thích tạo ra Nó là phổ của tổ hợp sự chuyển mức của các điện tử liên kết, sự quay và dao động của phân tử.Vì thế nó là phổ đám có các cực đại và cực tiểu... bước nhảy năng lượng đã gây ra phổ điện tử với những bước sóng, cường độ hấp thụ đặc trưng riêng ta dựa vào đặc điểm này và một số yếu tố ảnh hưởng khác để định phân một số mẫu 2 THIẾT BỊ CHÍNH TRONG PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG PHỔ ĐIỆN TỬ Một số máy đo quang phổ điện tử Hình 1 • Hình 1 2.1 Đặc điểm chung • Phổ điện tử được ứng dụng để nghiên cứu các đám phổ từ miền tử ngoại gần (180350 nm) đến miền hồng ngoại... vùng phổ này cho phép ta nghiên cứu phổ electron A=lg I /I =εLC o • • • • • Trong đó: ε: độ hấp thu phân tử L: chiều dày của bình đựng dd (cu vet) C: nồng độ chất cần nghiên cứu I năng lượng bức xạ tới o: I: năng lượng bức xạ sau khi đi qua lớp dd Ví dụ: một số hợp chất mang màu: Các hợp chất hữu cơ: • phân tử có nhóm không no hay các nguyên tử có các điện tử không liên kết (điện tử • • Dẫn xuất các... năng lượng thấp nhất ứng với vùng phổ có bước sóng 200-800nm • Phương pháp đo quang: • • Dùng nguồn kích thích có bước sóng trong vùng UV-VIS Đặc trưng của phương pháp này là mẫu nghiên cứu phải có màu • Như vậy khi chiếu nguồn bức xạ điện từ trong vùng UV-VIS bước sóng 200nm -800nm vào mẫu nghiên cứu có màu thì trong phân tử của nó có sự chuyển mức năng lượng, chính bước nhảy năng lượng đã gây ra... h=6.63x1034J.s • Miền năng lượng bức xạ điện từ có thể gây bước chuyển năng lượng điện tử phân bố trong miền từ tử ngoại xa (10nm-180nm)đến hồng ngoại gần (770nm-2500nm) Nhưng trong phương pháp phổ điện tử này thì bức xạ điện từ sử dụng có miền từ 200-800nm (vùng UV-VIS) • Năng lượng này chỉ đủ để kích thích hay hoạt hoá các electron phân tử lên orbital có năng lượng cao hơn, sự hấp thụ trong vùng phổ này cho phép... hoặc 190-850 nm Ngày nay các máy có thể làm việc từ 185-2000 nm (185-195 nm thường tạo môi trường khí trơ) • Bất kỳ một máy quang phổ nào cũng đều có các bộ phận chính biểu diễn bằng sơ đồ khối dưới đây Nguồn sáng Bộ tán sắc Mẫu nghiên cứu Bộ thu tín hiệu 2.1.sơ đồ cấu tạo: • Máy đo quang phổ UV-VIS là một thiết bị dùng để đo độ hấp thu hoặc độ truyền qua của dung dịch gồm có các bộ phận cơ bản sau: •... phức chất mà ion trung tâm là các ion của các nguyên tố chuyển tiếp • ví dụ: các đám phổ hấp thụ của phức các ion nguyên tố chuyển tiếp như Fe3+, C03+ với các phối tử như H O, Cl…tạo ra phức có màu để đo quang 2 1.3.Ảnh hưởng trong phương pháp 1.31.Ảnh hưởng của dung môi:  Dung môi có hằng số điện môi lớn năng lượng ở trạng thái kích thích tăng lên so  Môi trường axit làm cho đám phổ có bước chuyển từ... chuyển mức của các điện tử liên kết, sự quay và dao động của phân tử.Vì thế nó là phổ đám có các cực đại và cực tiểu của phổ thường là nằm ở những vùng sóng nhất định tùy theo cấu trúc và lọai liên kết của phân tử hay nhóm nguyên tử có trong hợp chất Phổ này chủ yếu nằm trong vùng sóng từ 1909000nm Do đó được gọi là phổ hấp thụ UV-VIS Các miền phổ điện từ Miền Phổ Tia γ Tia X Tử ngoại xa Tử ngoại gần Khả... một khe ra thích hợp, bộ phận này có thể được dùng để chọn ra một bước sóng đặc trưng của tia sáng từ nguồn liên tục Bộ phận tán sắc có 2 lọai: lăng kính và cách tử thường được dùng nhiều trong các máy quang phỉô UV-Vis • • 2.3.Bộ phận đựng mẫu đo Cốc đo hay còn gọi là cuvet có 2 lọai nhựa or thạch anh, cuvet đo phải hòan tòan trong xuốt, bề dày có thể từ 0.1 đến 10cm Cuvet tiêu chuẩn Cuvet thạch anh ... DỤNG PHỔ ĐIỆN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH: Có hai kiểu định tính: 1 .Phân tích định tính phần: 2 .Phân tích định tính toàn phần: VẠCH CHỨNG... nguyên tố mẫu phân tích  Nguyên tố có mẫu nồng độ nhỏ độ nhạy phát phương pháp phân tích 4 ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 4.Ứng dụng phổ điện từ phương pháp đo quang phân tích định lượng... Dung Sự xuất phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Sơ đồ cấu tạo thiết bị phân tích Ứng dụng phân tích định tính Ứng dụng phân tích định lượng Kết luận SỰ XUẤT HIỆN CỦA PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS • *Nguyên