Tổng quan về cơ sở lý thuyết phương pháp quang

Báo cáo nhóm Đề tài:Tổng quan sở lý thuyết phương pháp quang GVHD : PGS.TS.LÊ VĂN TÁN SVTH : Phan Duy Bằng Đặng Hoàng Sơn Phạm Minh Tuấn Phan Minh Tuấn Nguyễn Quốc Tuấn Phan Đình Hòa Đại cương phân tích trắc quang     Cơ sở lý thuyết miền phổ Phổ điện từ Năng lượng miền phổ Cơ sở hóa học màu sắc – Sự tương tác ánh sáng với vật chất Các phương pháp nguyên cứu quang học Phương pháp trắc quang phân tử Phương pháp trắc quang nguyên tử Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến UV-VIS Và số phương pháp khác Độ nhạy phương pháp trắc quang Cơ sở lý thuyết miền phổ   Các xạ điện từ bao gồm: ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại hồng ngoại, tia rontgen(tia X), tia y , sóng radio…có chất hai mặt vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt Các dao động đặc trưng bước sóng γ hay tần số v thành phần vecter điện trường xạ tương tác với nguyên tử phân tử gây nên hiệu ứng phổ hấp thụ nguyên tử phân tử số hiệu ứng thứ cấp khác phân tử nguyên tử Máy khối phổ Cơ sở lý thuyết miền phổ  Bản chất xạ điện từ Năng lượng miền phổ Năng lượng E photon biểu diễn phương trình Planck: E = hv v : tần số dao động điện từ h =6,62.10-27 erg.sec:hằng số Planck Năng lượng miền phổ     Tần số dao động ánh sáng (tính sec) độ dài sóng (cm) liên hệ với biểu thức λ = C v C: tốc độ ánh sáng C = 3.1010cm/sec = 3.1017nm/sec 3.1017 v = λ ( nm) Năng lượng miền phổ  Trong phân tích quang phổ hấp phụ dùng đại lượng v(sec-1) mà thường dùng số sóng (cm1) số bước sóng 1cm ⇒ vλ (cm) = → v = λ (cm) ⇒ 10 λ (nm) = −1 v(cm ) Năng lượng miền phổ    Như độ dài sóng (nm), số sóng (cm-1) lượng photon có mối liên hệ với Từ (1.1) (1.3) lượng photon miền phổ khác là: hc 6,62.10−27.3.1017 E (erg ) = hv = = λ λ Nếu quy kcal mol thì: 2,84.109 E ( kcal / mol ) = λ(nm) Năng lượng miền phổ Các photon miền bước sóng ngắn có lượng lớn Năng lượng photon miền phổ tử ngoại khả kiến xấp xỉ lượng liên kết Các dao động điện từ chuyển electron liên kết nguyên tử phân tử sang trạng thái kích thích Các liên kết bền bị kích thích photon có lượng lớn (vùng tử ngoại xa) liên kết bền dễ bị kích thích Theo Sandell: V (cm ) = s (cm ) b(cm) s(cm2) diện tích hiệu dụng Amin m Amin m= s.M 10 → = M 103 ( µg / cm ) ε s ε m s biểu thị cho độ nhạy phương pháp phân tích trắc quang Chỉ số Sanden Ta hình dung cuvet ống hình trụ có tiết diện ngang s= cm2 chiều dài b= cm, cuvet tích 1cm3 Cho vào cuvet chất a chứa µg(m/s=a) (đã màu), lượng a cho vào để đo độ hấp thụ quang giá trị A=0,001, lượng a số Saden Vậy ý nghĩa a gì? Để tăng độ nhạy phản ứng cần  Tăng bề dày b cuvet  Tăng thể tích V  Giảm A xuống  Ba đại lượng tăng hay giảm giới hạn định  Tăng giá trị ε : đại lượng tăng nhiều ta chọn thuốc thử tốt Hệ số hấp thụ phân tử gam ε không phụ thuộc vào thể tích dung dịch, bề dày lớp dung dịch phụ thuộc vào λ dòng sáng tới (Io) Do đại lượng ε thường coi tiêu chuẩn khách quan quan trọng để đánh giá độ nhạy phép định lượng trắc quang, ε =f(λ) Độ nhạy tính theo Sanden là: - Đại lượng giả định - Đại lượng xác định theo giới hạn khác độ hấp phụ ánh sáng dung dịch nghiên cứu dung dịch so sánh - Cách biểu diễn hoàn toàn có tính chất chủ quan chưa biểu diễn liên hệ độ nhạy với lượng cân thể tích dung dịch Định nghĩa độ nhạy tổng quan phương pháp nghiên cứu vật lý, hóa học, sinh học, …Không phải kể tới cường độ “tín hiệu” mà độ lớn dao động Có thể biểu diễn độ nhạy phương pháp phân tích nồng độ hay lượng nhỏ tạo tín hiệu lớn giao động n lần Có thể chấp nhận với đa số phương pháp phân tích hóa học n = Như độ nhạy biểu thị chất tạo tín hiệu gấp lần tín hiệu Trong phân tích trắc quang, sai số tuyệt đối dI nhỏ I0 đo A –0.434 ,tức -0,434dT Công thức: I0 A =lg I Trong trình đo, người ta sử dụng nguồn sáng cố định đo miền phổ hay bước sóng cố định nên Io= const dI Lấy đạo hàm A theo I : dA = −0,434 I A dI dA= -0,434.10 I Ta có: T = I I0 dI dT = I0 Trong máy trắc quang để đo giá trị A ta phải tiến hành hai lần cân quang sai số tuyệt đối nhỏ mắc phải đo giá trị A phải (0,434 dT) = -0,868dT dT đại lượng đặc trưng cho độ nhạy máy đo Mỗi máy sản xuất có ghi giá trị dT, xác định thực nghiệm    Giá trị A đo phải bằng, thường gấp đôi sai số, giá trị thực tế Amin đo 0,02, độ nhạy biểu diễn nồng độ (mol/l) là: Amin 0,02 C = = εb εb Cuvet có bề dày tối đa máy đo quang ε ≈ 10 b=5cm trắc quang 0,02 C = = 4.10 −8 mol / l 10 Nên: Độ nhạy (ĐN) phương pháp phân tích trắc quang nguyên tố vật liệu biểu thị số gam (ĐN(g)) hay phần trăm (ĐN(%)) quy khối lượng m(g) chất đem phân tích chuyển thành V(l) dung dịch Nếu khối lượng mol chất cần định lượng M thì: Amin ĐN ( g ) = C V M = V M εb Amin 100 ĐN (%) = M V εb m Một tiêu chuẩn khách quan để so sánh độ nhạy xác định chất phương pháp dùng thuốc thử khác hệ số góc đường chuẩn 2.PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 2.1 ĐỊNH LUẬT BOUGHE - LAMBE – BEER (Định luật Beer) 2.PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 2.PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 2.2 TÍNH CHẤT CỦA HỆ SỐ HẤP THỤ PHÂN TỬ, ε 2.PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 2.3 TÍNH CHẤT CỦA ĐỘ HẤP THỤ QUNG A VÀ HỆ QUẢ 2.PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 2.3 TÍNH CHẤT CỦA ĐỘ HẤP THỤ QUNG A VÀ HỆ QUẢ 2.PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 2.3 TÍNH CHẤT CỦA ĐỘ HẤP THỤ QUANG A VÀ HỆ QUẢ [...]... người ta đã biết tường tận từng bước sóng của nguyên tố đó.Thường dùng quang phổ nguyên tố Fe làm quang phổ so sánh Với phương pháp quang phổ định tính ta có thể xác định hơn 80 nguyên tố.Giới hạn phát hiện của phương pháp từ 10-2(Hg,Vs,U…) đén 10-5% (Na,B,Bi…) tùy thuộc nguyên tố PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ 2 .Phương pháp quang phổ định lượng:  Cặp vạch phân tích: 2 vạch phổ thuôc các nguyên... quang phổ bằng nguồn hồ quang vạch này biến mất cuối cùng còn vạch có kí hiệu U2 bị mất trước đó… Chỉ số V1,V2…bị mất khi kích thích bằng ngọn lửa tia điện PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ   Để tìm được vạch phổ cần phân tích, người ta dùng thuật ngữ giải phổ hay đọc quang phổ để chỉ công việc này và xác định độ dài sóng ta phải dựa vào quang phổ so sánh là quang phổ so sánh là quang phổ mà người ta... thái kích thích về trạng tái không kích thích chỉ phụ thuôc vào cấu trúc phân tử và những mức năng lượng nội tại đặc trưng của phân tử Thông thường ánh sáng bức xạ có λ2 bao giờ cũng lớn hơn λ1 của ánh sáng hấp thụ:quy luật Stock.ngược lại là phản Stock SỰ TƯƠNG TÁC CỦA ÁNH SÁNG VỚI VẬT CHẤT PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ    1 .Phương pháp quang phổ định tính: Cơ sở của phương pháp là mỗi nguyên... thống vạch quang phổ đặc trưng cho nguyên tố đó về độ dài sóng và cường độ vạch phổ Đối với quang phổ vạch định tính chỉ cần khẳng định sự có mặt hay vắng mặt của các vạch phổ mà người ta gọi là vạch phân tích hay vạch cuối cùng PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ   Trong các bảng vạch quang phổ,các vạch cuối cùng thường được dánh dấu bằng các chữ U1,U2…,V1,V2… Chữ U1 chỉ rằng khi kích thích quang phổ... 1.Đặc điểm chung của phương pháp: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa vào khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của các nguyên tử ở trạng thái tự do Đối với mỗi nguyên tử bức xạ cộng hưởng,nguyên tử sẽ chuyển từ trạng thái ứng với mức năng lượng gần mức năng lượng cơ bản nhất,gọi là bước chuyển cộng hưởng PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Cơ sở vật lý: trong phương pháp này , các nguyên tử... VẬT CHẤT QUANG HÓA PHÁT QUANG CHUYỂN ĐỘNG NHIỆT SỰ TƯƠNG TÁC CỦA ÁNH SÁNG VỚI VẬT CHẤT Quang hóa: Năng lượng tỏa ra gây nên sự biến đổi tính chất hóa học của các chất.Ít được sử dụng trong phân tích trắc quang Vd:AgCl bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng 2AgCl →2Ag + Cl2 Hoặc như uranyl oxalat (UO2C2O4) bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng… SỰ TƯƠNG TÁC CỦA ÁNH SÁNG VỚI VẬT CHẤT Phát quang: Năng... mẫu(Iss)  Phương trình Lomakin cho cường độ Inc và Iss của các vạch phổ và vạch so sánh ta có:  Inc = a’Cbnc Iss = a”Cb’ss PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ      Yêu cầu của cặp vạch so sánh phải thỏa mãn các điều kiện sau: ∆E ≤ 1eV λnc -λss ≤ 10 nm 0,10 ≤ ≤ 10 Các vạch quang phổ thỏa mãn các điều kiện trên gọi là cặp vạch đồng phẳng PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ    1.Đặc điểm chung của phương. .. in,…cho ra sản phẩm quen thuộc với mỗi chúng ta Cơ sở hóa học của màu sắc Cơ sở hóa học của màu sắc Như chúng ta thấy, dù kim loại, các hợp chất vô cơ hay hữu cơ, thì sự xuất hiện màu ở chúng đều là kết quả của sự tương tác giữa các lượng tử ánh sáng với electron trong nguyên tử kim loại hay phi kim, trong chất vô cơ hay hữu cơ là không giống nhau, nên cơ chế xuất hiện màu ở chúng cũng có những điểm khác... quá 1-2% số nguyên tử chung phương pháp hấp thụ nguyên tử có độ nhạy cao.Có thể xác định đến nồng độ 0,1-0,005 mg/ml.Độ chính xác của phương pháp từ 1-4% Quá trình phân tích có thể thực hiện nhanh,khá đơn giản PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ      2.Điều kiện tạo thành phổ hấp thụ nguyên tử: 2.1.Quá trình nguyên tử hóa: Để tiến hành phân tích các chất theo phương pháp này, ta phải biến chất... sáng của chất, dù là kim loại, các hợp chất vô cơ hay hữu cơ, thì sự xuất hiện màu sắc ở chúng là kết quả của sự tương tác giữa lượng tử ánh sáng với electron trong nguyên tử hay phân tử của chúng Cơ sở hóa học của màu sắc  Tuy nhiên, do trạng thái electron trong nguyên tử kim loại hay phi kim, trong phân tử chất vô cơ hay hữu cơ là không giống nhau, nên cơ chế xuất hiện màu ở chúng cũng có những điểm