GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP Là phương pháp phân tích định lượng các chất dựa trên phổ hấp thu phân tử.. Đối với 1 chất nghiên cứu Đo mật độ quang A của chát nghiên cứu tại bước sóng Ất tưới
Trang 1
1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP
Là phương pháp phân tích định lượng các chất dựa trên phổ
hấp thu phân tử
1.1 Nguyên tắc
Chiếu một chùm bức xạ vào vật thể hấp thu Dựa vào phần ánh
sáng bị hấp thu bởi vật chất mà suy ra hàm lượng của chất đó
PP phân tích trắc quang dùng dé xác định hàm lượng vết (~ 10-7 %)
Trang 2
1.2 Màu sắc và phố hấp thu
Sóng ——>+ E=hv= De À Bước sóng Ánh sáng: g “ Hạt
V: Tan sé
1.2.1 Những vùng phỏ của sóng điện từ
1 1 I l 1 L
T 1 1 t 1 1 Tt
400 — 800 nm
* Ánh sáng tử ngoại (UV): 180 — 400 nm
* Ánh sáng kha kién (VIS): 400 — 800 nm
1.2.2 Màu sắc trong vùng ánh sáng khả kiến
Visible Spectrum
Wavelength in nanometers
> Violet: 400-420 nm > Yellow: 570-585 nm
> Indigo: 420-440nm >» Orange: 585-620 nm
> Blue: 440 - 490 nm > Red: 620 - 780 nm
> Green: 490-570nm
Trang 3
4.2.3 Các màu sắc phụ họa nhau
À(nm 4Ð0O 450 480 490 500 560 585 590 605 Bị
: Ti Cham : Luc " | Và Cam | Đỏ
hap thu luc | cham ¥ vang "0
spon = ving Vàng | Cam | Đỏ ha Tim | Cham lục | chim
1.2.4 Phé hap thu trong vùng UV-VIS
Khi phân tử hấp thu bức xạ tử ngoại hay khả kiến, các e hóa trị sẽ bị kích thích và chuyến từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích
` ` # + ` `
` , # ` `
, `
` 1 Ø Eb ` 4 / E,
Eo: Trạng thái cơ bản a 1.2
E,: Trạng thái kích thích oe
AE = E¡ - Ea = hv 7 S04
s
Mỗi phân tử có nhiều mức
năng lượng nhưng chỉ có vài
bước chuyễn dời thấy được
180 280 380 480 580
À max (nm)
Trang 4
“ Cac kiểu chuyển mức electron
O™* (VÐ phản liên kết)
| =n "ru TƯ (VB phản liên kết)
o + 1
G_ (Vb lién két)
o — x’ carbonyl max <150 nm
AE NC —-g Hợp chấtchưano Amma: 200 - 600 nm
À,
n—>œ' O,N,S,halogen 2À max 150 —250 nm
n—+ x carbonyl „max 200 — 600 nm
> Độ dài của bước sóng hấp thu phụ thuộc vào độ dài của
hệ thống z liên hợp
max = 176nm max = 180nm max = 223nm Amax = 258nm
> Mau sac của các chất phụ thuộc vào các nhóm mang
màu trong phân tử
lycopene, Ama, = 474 nm
oO
H
LO =
S
indigo Amax = 602 nm
Trang 5
> Nếu cấu trúc phân tư phân cực thì càng dễ chuyển sang trạng thái kích thích, màu càng đậm
1.2.5 Nguyên tắc của thiết bị đo quang
Trang 6
Spectrophotometer UV-1800 Shimadzu
2 BINH LUAT LAMBERT - BEER
A: D6 hap thu/ Mật độ quang l: Chiều dày cuvet (cm)
£: Hệ số háp thu (L.mg'1.cm)/ |,: Cường độ ánh sáng ban đầu
hệ số hấp thu phân tử (L.mol'.cm) I: Cuong dé anh sang di ra
C Néng d6 dung dich (mg/L; mol/L)
“ Bước chuyén e tư dưới lên trên
vo (bước nhảy càng dễ thì £ càng lớn)
c thê hiện:
- Độ nhạy của phương pháp (e càng lớn thi hap
thu càng mạnh)
Bản chát chất nghiên cứu £ = 103 + 7x10: sử
£ phụ thuộc:
Trang 7
|
Độ truyền qua: T= T 100
oO
Mối liên hệ giữa A và T:
|
T= — 100 =10Ì°€.100 = 10^ 100 Ay
A=2-IlgT
⁄ Nếu chất nghiên cứu không háp thu bức xạ:
Nếu chat nghiên cứu hắp thu hoàn toàn bức xạ:
[=O sep T=Q ===> A=œ
Vậy A có giá trị từ 0 - 00
3 ỨNG DỤNG CỦA ĐỊNH LUẬT LAMBERT - BEER
3.1 Đối với 1 chất nghiên cứu
Đo mật độ quang A của chát nghiên cứu tại bước sóng Ất tưới:
Các phương pháp xác định nòng độ:
a Phương pháp xác định trực tiếp
Dùng dung dịch chuẩn của chất nghiên cứu để xác định £, áp
dụng định luật Lambert-Beer: A = £lC để tính nồng độ chất đó
Trang 8
Ví dụ: Hãy tính hàm lượng (mg/L) Fe?' có trong 20mL nước uống bằng phương pháp phân tích trắc quang với thuốc thử 1, 10- phenantrolin Biết rằng, lấy 20mL mẫu nước này pha loãng thành 100mL, lấy 10mL mẫu sau pha loãng rồi thêm thuốc thử vào rồi định mức thành 50mL và đem đo quang ở bước sóng 510nm, trong cuvef
2 cm với A = 0.085 Biết rằng một dung dịch chuẩn chứa 5.36x10Ê
M phức Fe-Phen (tỉ lệ 1:1) có A = 0.119 đo cùng bước sóng va
chiều dày cuvet
Tính £ của phức Fe-phen từ dung dịch chuẩn:
; À „— lC 2x5.36x105 019 — s4 14v⁄402LumoFtdœn2 : = — = ———_ = 3 A 0.085 ‘ M
C,, trong 50 mL mau C=-=| 2x1 1x104 3.83x10
Tính hàm lượng Fe2* có trong 20mL mẫu ban đầu:
m = 3.83x10°x56 x "1o x1000= 2.145 mg/L
b Phương pháp so sánh
Đo mật độ quang dung dịch chát xác định và 1 hoặc 2 dung dịch
chuẩn của chát đó Áp dụng công thức để tính nồng độ chát đó
Y Khi st dung 1 dung dịch chuẩn: Cc, “3
A,, Ac: Mat d6 quang cua dung dich xac định và dung dịch chuan
C,, Cc: Nồng độ của dung dịch xác định và dung dịch chuẩn
Khi sử dụng 2 dung dịch chuẩn:
(A; đã A,)
Chọn 2 dung dich chuan sao cho A, < A,< A,
Trang 9
c Phương pháp đường chuẩn
Dùng dung dịch chuẩn của chất nghiên cứu ở các nồng độ khác nhau để dựng đường thẳng tuyến tính A (C) Từ A đo được của chất nghiên cứu, dựa vào đường chuẩn suy ra nồng độ chất đó
0.8 y = 0.735x + 0.001
RỶ = 0.9991
o†———————— PP này có độ chính xác cao vì
0 02 04x06 08 1
C(mg/L) SỬ dụng nhiều dung dịch chuẩn
Điều kiện:
⁄ Cần có từ 5 dung dịch chuẩn trở lên
Đường chuẩn phải tuân theo định luật Lambert-Beer
4 NGUYÊN NHÂN LÀM SAI LỆCH ĐỊNH LUẬT BEER
¢
7
4
0.4
Khoảng tuyến tính: 0.1 — 0.8 mg/mL 0.2
C (mg/L) Mức độ đơn sắc của ánh sáng đến Nguyên nhân:(—Nồng độ dung dich
pH, lực ion,
Trang 10
4 TÍNH CỘNG CỦA MẬT ĐỘ QUANG
Nếu trong các cấu tử trong cùng dung dịch đều có khả nang hap
thu dòng ánh sáng đơn sắc chiếu vào thì giá trị A đo được sẽ là
A tổng cộng của các cấu tử
=
| a A=lg-°= l(z;C, + ø,C2)
_Dung dịch chỉ có X trong dung môi
5 Ạ L Tacó: A=A,+AjwF=® Av=A- Am
085, dm X
0.25
A (nm)
+ Bảng bước sóng hấp thu của một số dung môi
Dung môi Xung
acetonitrile 190
cyclohexane 195
95% ethanol 205
methanol 205 isooctane 195 water 190
10
Trang 11
5 NGHIÊN CỨU CÁC PHÁN ỨNG DÙNG TRONG PP PTTQ
Chủ yếu sử dụng các phản ứng tạo phức chất có màu để định
lượng các anion/ cation kim loại
5.1 Nguyên nhân dẫn đến phô hấp thu UV-VIS của phức chat
= Các bước chuyển kèm theo chuyển điện tích với sự chuyển e
từ ligand đến ion kim loại hoặc ngược lại
= Các kim loại chuyền tiếp có chuyển mức d-d (do các phân mức
d bị tách ra bởi trường phối tử)
= Cac chuyển mức e thuộc các nhóm mang màu của ligand
5.2 Yêu cầu của một phản ứng dùng trong PP PTTQ
M + L =— ML ov
= Phirc chất phải có độ bền cao ( B > 108) dé dam bao cac ion
kim loại đi vào trong phức
= Phức chất phải có £ lớn
= Phức chất phải có thành phần xác định
Ví du: lon Fe3* tạo được các phức màu có thành phần khác nhau
với acid salicylic (H„Sal) tùy thuộc vào pH môi trường
1.8—2.5 | Tím đỏ
Fest + 2Sal* => FeSalr- 40-8.0 | Đỏ cam
£ lớn nhất
Fe” + 3Sal“ ———> FeSal,” 8.0— 11.0|Vàng => Imax = 416 nm
Fes+ + Sala =—— FeSal*
11
Trang 12
5.3 Các bước tiến hành A085 Âu
0.65
1) Quét phé hap thu phirc chat dé tim Ana 4s !
0.05 :
180 280 380% (nm)
2) Tìm thứ tự thêm thuốc thử, thời gian, nhiệt độ phản ứng
3) Tìm khoảng pH thích hợp
(1): phức bền trong mt acid, kém bền trong mt baz
(2): phức bền trong mt baz, kém bền trong mt acid
PH (4): phức kém bền trong mt acid lin baz
4) Tìm lượng thuốc thử thích hợp ([R] > [M])
5) _ Dựng đường chuẩn A (Cụ)
A 0.8 0.6
y = 0.735x + 0.001
RỶ = 0.9991
0.4 0.2
12
Trang 13
6 SO DO MAY DO QUANG
’ UV: Đèn H,; Hg
| < VIS: Đèn W
Kính lọc: Vẫn còn ánh sáng đa sắc
Lăng kính: UV (thạch anh); VIS (thủy tinh)
Cách tử: Màng AI UV: Cuvet thạch anh
< VIS: Cuvet thủy tinh; PE
HOC DUNG MAU (Sample cell, cuvette)
13
Trang 14
7 ỨNG DỤNG CÚA PP PHÂN TÍCH TRÁC QUANG
Phân tích các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong các lĩnh vực:
Môi trường
⁄ Thực phẩm
⁄ Dược phẩm
⁄ Mỹ phẩm
¥ Y hoc
Nông nghiệp
Công nghiệp
Một số phản ứng định lượng dùng trong PP phân tích trắc quang
2+
1,10-phenantrolin Àma„: 508 nm
® (2) Hoss—{ TM + No, CL Hos—{ en
Acid sulfanilic
NH>
a-Naphtylamin
se ae
Amax: 920 nm ®
14
Trang 15
(3) Tí* + H,O; ———— [TiO(H;O;);]?t
Amax: 410 nm
(4)NH,* + 2Hgl,2- + OH- —— [HgO(Hg(NH,)l] + 7I- + 3H,O
Amax: 410 nm
(5) HS—C + Pb2* ——» ppls—c” + 2H"
(6) = HH &H OHH on + B?*——> [B(curcumin);]
(7)
COOH
O Aluminon
(8) HạC—C———C—CHạ + Nị?t ——> can
NOH NOH NOH NOH /2
15
Trang 16
(9): Xác định hoạt tính chống oxi hóa
- ¿3 san 7
max: 520 nm NO; vy tia na
Diphenylpicrylhydrazyl Àmax: 520 nm
(10): Kiểm tra hàm lượng acid uric trong máu dé chan đoán bệnh gút
Be ee Xanthine oxidase HN iS Xanthine oxidase | 14, "co
wy on “8
Amax: 290 nm
Bai ta
1 Có thể phân biệt các hợp chat sau bằng phổ UV không?
UH
(b)
HạC._ CH HạC „CH
—~_
(c)
16
Trang 17
2 Khi cho amin (RNH;) phản ứng với acid picric (2,4,6-trinitrophenol)
sẽ tạo thành muối picrat Các muối này hấp thu mạnh ở bước sóng
359 nm (£ = 1.25x10) Nếu lấy 0.1155g một amin X đem hòa tan
trong nước và định mức thành 100 mL Sau đó lấy 1 mL dung dịch
này cho phản ứng với acid picric rồi pha loãng thành 250 mL Tiến
hành đo quang dung dịch này ở 359 nm trong cuvet 1 cm thu được A
= 0.454 Hãy xác định trọng lượng phân tử của X
Tacó: A=s|lC = C =A 0-454 _ 9 65,.49 mo/L
é 1.25x10x1
Số mol X trong bình 100 mL:
1 mL
0.1155 _ - X: CIC,H,NH
My = ESS 212720 sH„NH;
17