Câu hỏi ôn tập các phương pháp phân tích quang phổ

Câu hỏi ơn tập phương pháp phân tích quang phổ Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Câu 1: Biểu thức định luật Beer? Ý nghĩa vật lý hệ số hấp thụ mol? Khi chiếu chùm tia sáng đơn sắc qua môi trường vật chất cường độ tia sáng ban đầu I bị giảm I tượng hấp thụ (phần chính), phản xạ tán xạ Nếu môi trường vật chất dung dịch chất mẫu nồng độ C đựng cuvet có bề dày b, độ hấp thụ quang A phân tử dung dịch chất mẫu A=log I0 =ɛ b C I ɛ hệ số hấp thụ mol (hệ số hấp thụ phân tử gam) Ý nghĩa vật lý ɛ: - ɛ độ hấp thụ quang dung dịch có nồng độ 1M đựng cuvet có bề dày cm - ɛ đặc trung cho chất chất nghiên cứu (phụ thuộc chất chất nghiên cứu) phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tới Câu 2: Độ truyền quang (T %), độ hấp thụ quang (A)? Độ truyền quang T tỷ lệ lượng ánh sáng qua mẫu (P) so với lượng ánh sáng ban đầu chiếu vào mẫu (ánh P sáng tới P0), độ truyền quang T = P Độ hấp thụ A mẫu định nghĩa số đối logarit độ truyền qua A=−logT =−log P P0 Câu 3: Tại phân tích định lượng phổ UV-VIS người ta phải đo độ hấp thụ quang bước sóng ứng với cực đại hấp thụ chất nghiên cứu? Cực đại Amax ứng với giá trị λmax gọi cực đại hấp thụ Khi tiến hành phân tích theo quang phổ đo quang chọn mật độ quang A dung dịch nghiên cứu λmax giá trị cho kết phân tích có độ nhạy xác tốt nhất, loại bỏ ảnh hưởng mẫu lên kết phân tích Câu 4: Tính cộng tính độ hấp thụ Giả sử chiếu liên tiếp chùm tia sáng đơn sắc qua hai dung dịch có nồng độ C C2 Độ hấp thụ mol tương ứng ε1 ε2 Ở dung dịch có độ hấp thụ Dung dịch có log A 2=log A 1= A 1=log I0 I1 I1 I2 I0 I I ×I I + log =log =log I1 I2 I × I2 I2 ↔ A 1+ A 2= A => Độ hấp thụ quang có tính chất cộng tính: n A=∑ A i i=1 Câu 5: Nguyên tắc phép đo phân tích phương pháp phổ UVVIS  Hòa tan chất phân tích dung môi phù hợp, cho chất nghiên cứu, thường ion kim loại, tác dụng với thuốc thử hữu dung mơi thích hợp để tạo hợp chất (phức chất) có phổ UV-VIS nhạy  Chiếu vào dung dịch mẫu chứa chất nghiên cứu (đựng cuvet) chùm sáng có bước sóng phù hợp để chất nghiên cứu hay sản phẩm hấp phụ xạ để tạo thành phổ UV-VIS  Thu, phân ly phổ chọn bước sóng cần đo ghi lại giá trị độ hấp thụ quang A Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES Câu 1: Trình bày xuất phổ phát xạ nguyên tử  Phổ phát xạ nguyên tử phổ nguyên tử tự trạng thái bị kích thích Hình thành tương tác nguyên tử tự trạng thái khí với nguồn lượng nhiệt, điện,… phù hợp  Khi bị kích thích ( lượng kích thích nhỏ lượng ion hóa), điện tử lớp ngồi (điện tử hóa trị) nguyên tử chuyển từ trạng thái bền vững lên trạng thái kích thích có mức lượng cao  Trạng thái kịch thích khơng bền, lưu lại nhiều khoảng 10-8 s Nguyên tử trạng thái kích thích có xu hướng quay trở trạng thái ban đầu, giải phóng lượng dạng xạ quang học  Các tia xạ trình gọi phổ phát xạ nguyên tử ∆ E=En−E 0=hν =(hc )/ λ Câu 2: Trình bày chế hoạt động nguồn hồ quang điện tia lửa điện  Nguồn hồ quang điện: Khi hồ quang làm việc, điện cực F đốt nóng đỏ tác dụng điện trường điện tử bật khỏi bề mặt điện cực âm, chúng gia tốc chuyển động điện cực dương Những điện tử có động lớn, chuyển động plasma hai điện cực, điện tử va chạm vào phần tử khác (nguyên tử, ion, phân tử,…) plasma F, truyền lượng cho phần tử Khi plasma có phần tử bị ion hóa, bị phân ly bị kích thích Kết lại có thêm điện tử tự với số nguyên tử, ion, phân tử bị kích thích Các phần tử mang điện tích dương âm trì dòng điện qua cột khí plasma Giữa hai điện cực F, phần tử bị kích thích sinh phổ phát xạ  Tia lửa điện: Sự phóng điện hai điện cực hiệu cao (10000 – 20000 kV) dòng điện thấp (< 1A) Nó phóng điện gián đoạn từ 50 – 300 chu kì giây, tùy thuộc thông số máy phát tia lửa điện Điện cực khơng bị đốt nóng đỏ, ngun tử hóa hóa mẫu điện trường hai điện cực Câu 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử: Yếu tố phổ: - Sự phát xạ phổ - Sự chen lấn vạch phổ gần - Sự xạ hạt rắn Yếu tố vật lý: - Độ nhớt sức căng bề mặt dung dịch mẫu - Sự ion hóa chất phân tích - Hiện tượng tự đảo (tự hấp thụ) Hiện tượng tự đảo thường xuất vùng plasma rõ rệt hay nồng độ chất phân tích lớn Vì vùng có nhiệt độ thấp, nên nguyên tử chất phân tích lại hấp thụ tia phát xạ mà nguyên tử lõi ngon lửa sinh Chính thế, làm bớt phần cường độ phát xạ chất phân tích Điều góp phần giải thích nồng độ lớn mối quan hệ cường độ vạch phổ phát xạ nồng độ chất khơng tuyến tính Yếu tố hóa học: - Nồng độ axit loại axit dung dịch mẫu - Ảnh hưởng cation - Ảnh hưởng anion - Ảnh hưởng thành phần mẫu Câu 4: Trình bày phương pháp phân tích định lượng phổ phát xạ nguyên tử Định tính: - Dựa vào vạch phổ phát xạ đặc trưng (ít vạch) - Yêu cầu vạch phổ: Rõ ràng, khơng trùng lẫn; nhạy (tín hiệu lớn); tùy thuộc nguồn lượng kích thích phổ mà chọn vạch nguyên tử hay ion - Phương pháp quan sát trực tiếp phổ mắt với vài nguyên tố có vạch phổ đực trưng vùng khả kiến - Phương pháp dùng bảng chuẩn gồm bốn bước: + Chụp ảnh sắt, đánh dấu vạch đặc trưng nguyên tố khác + Chụp phổ nguyên tố phân tích lên bìa với sắt + Ghép trùng vạch phổ sắt hai bìa + Tìm nguyên tố trùng vạch đặc trưng để nhận nguyên tố mẫu phân tích Định lượng: Phương pháp đường chuẩn: - Các mẫu đầu có trạng thái vật lý thành phần mẫu phân tích - Mẫu đầu mẫu phân tích phải xử lý điều kiện - Các mẫu đầu phải bền vững theo thời gian - Nồng độ mẫu phân tích năm khoảng tuyến tính nồng độ dãy chuẩn điều kiện Phương pháp thêm chuẩn: - Dùng dung dịch chuẩn áp dụng cơng thức tính ∆C ∆ A = Cx A1 C x= ∆ C A1 ∆A - Dùng đồ thị Câu 5: Hiện tượng tự đảo, nguyên nhân cách loại trừ - Khái niệm: trạng thái plasma, tượng nguyên tử có khả hấp thụ tia xạ nguyên tử khác loại chúng phát gọi tự tự đảo (hay tự hấp thụ) - Ảnh hưởng: Hiện tượng thường xảy mạnh chủ yếu vạch cộng hưởng, vạch cuối phổ phát xạ nguyên tố, nồng độ lớn tượng xảy mạnh Lạm cho cườngđộ phổ phát xạ I khơng phụ thuộc tuyến tính vào C, dẫn đến sai lệch kết phân tích - Cách loại trừ: phân tích khơng nên xác định nguyên tố vùng nồng độ bắt đầu xuất tượng tự đảo, tức nằm vùng tuyến tính, pha lỗng mẫu để có két xác Câu 6: Trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động nguồn ICP phương pháp phát xạ nguyên tử AES Cấu tạo:  Plasma trạng thái thứ tư vật chất (các trạng thái khác rắn, lỏng, khí) chất bị ion hóa mạnh Đại phận phân tử hay nguyên tử lại hạt nhân, electron chuyển động tương đối tự gữa hạt  Nguồn plasma cảm ứng cáo tần có ống thạch anh chịu nhiệt  Cuộn cảm ứng cao tần nối với nguồn phát cao tần (RF)  Khí dùng plasam trơ Ar, Ne, N Dùng tốt Argon Nguyên tắc hoạt động:  Khí Ar bơm qua rãnh đồng tâm đuốc ICP  Khi dòng điện cấp cho cuộn cao tần từ phát cao tần, dao động điện trường từ trường tạo thành cuối đuốc ICP  Dòng khí Ar đánh lửa qua đuốc ICP, điện tử tách khỏi nguyên tử Ar, để tạo ion Ar Những ion bị bắt lại trường dao độngvà va chạm với nguyên tử Ar khác tạo thành plasma Câu 7: Nguyên tắc phép đo phổ phát xạ nguyên tử:  Mẫu phân tích cần chuyển thành (khí) nguyên tử hay ion tự mơi trường kích thích (q trình hóa nguyên tử hóa mẫu)  Dùng nguồn lượng phù hợp kích thích đám để chúng phát xạ (q trình kích thích phổ mẫu)  Thu, phân li ghi toàn phổ phát xạ  Đánh giá phổ ghi mặt định tính định lượng theo yêu cầu đề Câu 8: Đặc điểm nguồn ICP phương pháp phân tích phổ AES: - Nguồn lượng có nhiệt độ cao (5000-10000 oC) nên hóa nguyên tử hóa hết trạng thái vật liệu mẫu với hiệu suất cao Với plasma phổ phát xạ nguyên tử ion chủ yếu - ICP nguồn lượng kích thích phổ phát xạ đảm bảo cho phép phân tích có độ nhạy cao, độ ổn định cao với sai số nhỏ - Nhiệt độ cao kích thích phổ phát xạ êm dịu Ít xuất ảnh hưởng chất - ĐỊnh lượng nhiều chất lúc nên tốc độ phân tích nhanh.Mặt khác vùng tuyến tính định lượng rộng Câu 9: Đặc điểm nguồn lượng kích thích phổ hồ quang điện: - Hồ quang phóng điện hai điện cực thấp (dưới 260V) dòng cao (8-20A), lượng trung bình 3500-6000oC - Nhiệt độ hồ quang phụ thuộc nhiều vào chất nguyên liệu làm điện cực - Nguồn kích thích cho độ nhạy tương đối cao, mẫu phân tích hóa tương đối dễ dàng Nhưng độ lặp lại - Hồ quang dòng xoay chiều ổn định hồ quang dòng chiều Câu 10: Đặc điểm nguồn lượng kích thích phổ tia lửa điện: - Tia lửa điện phóng điện hai điện cực cao ( 10000-20000kV) dòng điện thấp (