Đang tải... (xem toàn văn)
Các yếu tố ảnh hởng đến màu của dung dịch và làm sai lệch định luật Lambert-Beer + Phơng pháp đo màu thờng đợc tiến hành nh sau : - Cho chất thử X cần định lợng có trong dung dịch kết hợ[r]
(1)Mét sè ph¬ng ph¸p ph©n tÝch hãa sinh Ph¬ng ph¸p ®o Quang (Đo màu định lợng) Đo quang là phơng pháp phân tích định lợng dựa trên cờng độ màu thân chất cần định lợng đợc tạo các phơng pháp thích hợp 1.1 C¬ së cña ph¬ng ph¸p: §Þnh luËt Lambert-Beer 1.1.1 C¬ së: Khi chiếu tia sáng đơn sắc có cờng độ I0 qua dung dịch màu có chiều dày l, thì phÇn ¸nh s¸ng bÞ ph¶n x¹ (I P), mét phÇn bÞ hÊp thô bëi dung dÞch mµu (I H), phÇn cßn l¹i lã ngoµi (It) - l I0 IP It IH Hình 1: Sự phân bố tia sáng đơn sắc chiếu qua dung dịch Nh vËy: I0 = IP + IH + It (1) Trong c¸c dung dÞch mµu níc thêng gÆp ph©n tÝch ®o mµu th× IP rÊt nhá, cã thÓ bá qua Do đó : I0 = IH + It (2) Từ đó, thấy : - It chÝnh lµ phÇn ¸nh s¸ng kh«ng bÞ hÊp thô, ®i qua dung dÞch, ®Ëp vµo m¾t ta, g©y c¶m gi¸c vÒ mµu cña dung dÞch - Vì I0 không đổi, nên IH càng lớn thì It càng nhỏ IH càng lớn trên đờng ánh sáng gặp nhiều phân tử chất màu hay là nồng độ chất màu càng lớn và chiều dày dung dịch cµng lín Vµ ngîc l¹i, IH cµng nhá th× It cµng lín Thiết lập mối quan hệ I0 , IH , It là nội dung định luật hấp thụ ánh sáng dung dÞch mµu 1.2 Các định luật hấp thụ ánh sáng 1.2.1 §Þnh luËt Lambert / Bouger Cờng đọ chùm tia sáng đơn sắc qua dung dịch chất hấp thụ tỷ lệ nghÞch víi chiÒu dµy cña líp dung dÞch mµ nã ®i qua It = I0 10- kl Trong đó: I0 là cờng độ chùm sáng tới It là cờng độ chùm sáng đã truyền qua môI trờng K lµ hÖ sè hÊp thô L ChiÒu dµy m«I trêng hÊp thô 1.2.2 §Þnh luËt Beer: Sự giảm cờng độ ánh sáng qua dung dịch chất hấp thụ phụ thuộc vào số lợng các tiểu phần chất hấp thụ mà ánh sáng gặp phải trên đờng đị chùm sáng, nghĩa là phụ thuộc vào nồng độ C dung dịch chất hấp thụ: K = aC a là số hấp thu, C là nồng độ dung dịch (2) 1.2.3 §Þnh luËt lamber - Beer: KÕt hîp hai ph¬ng tr×nh trªn ta cã - §é truyÒn quang T : It = I0 10- aCl T = It / I0 = 10- aCl - Độ hấp thu quang A ( Mật độ quang OD) A = OD = lg1/T = lg1/10- aCl = aCl Với l chiều dày cuvet đo là cm, a là số thì OD tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch Đây là hệ quan trọng định luật Lambert-Beer để hiểu phơng pháp đo màu định lợng: nồng độ chất màu càng lớn thì mật độ quang học đo đợc càng lớn và ngợc lại 1.3 Các yếu tố ảnh hởng đến màu dung dịch và làm sai lệch định luật Lambert-Beer + Phơng pháp đo màu thờng đợc tiến hành nh sau : - Cho chất thử X cần định lợng có dung dịch kết hợp với thuốc thử R để tạo thành phøc hîp RX cã mµu : X + R XR (kh«ng mµu) (kh«ng mµu) (cã mµu) - Đo mật độ quang học (E) dung dịch, xác định nồng độ XR và suy nồng độ X Do mật độ quang học E tỷ lệ thuận với nồng độ XR, nên phải chuyển đợc toàn X thµnh XR vµ mµu cña XR ph¶i bÒn v÷ng, kh«ng bÞ pha t¹p bëi mµu cña c¸c chÊt kh¸c + Nh÷ng ®iÓm c¬ b¶n cÇn chó ý: - Thuèc thö R: Đối với chất cần định lợng X, phải chọn đợc thuốc thử R thích hợp để phức hợp XR t¹o thµnh cã mµu bÒn v÷ng, Ýt ph©n ly Trong phần lớn trờng hợp, phức hợp XR đợc tạo thành sau khoảng thời gian (quá trình sinh màu), đạt cực đại giảm dần (quá trình phai màu) Sự đo màu chính xác và nhạy đo khoảng thời gian cờng độ màu đạt cực đại và ổn định Do đo, cần xác định trớc khoảng thời gian này - Pha lo·ng dung dÞch phøc hîp mµu: Do phản ứng tạo thành và phân ly XR là quá trình thuận nghịch và cờng độ màu dung dịch phụ thuộc vào tỷ số nồng độ các dạng có màu và không màu, nên pha loãng (hay làm giàu) dung dịch làm sai lệch định luật Lambert-Beer Vì vậy, cờng độ mµu cña dung dÞch vît qu¸ giíi h¹n ®o th× ph¶i pha lo·ng mÉu thö vµ lµm l¹i xÐt nghiÖm Cã thÓ h¹n chÕ ¶nh hëng nµy b»ng c¸ch dïng chÝnh thuèc thö R pha lo·ng dung dÞch màu (chứ không dùng nớc cất) để hạn chế tăng độ phân ly XR - pH cña dung dÞch Sự thay đổi pH (tăng hay giảm nồng độ H +) dung dịch làm thay đổi màu dung dÞch Do : pH ảnh hởng đến tạo thành phức hợp XR và đó làm thay đổi màu VÝ dô, ë pH=1,8–2,5, ion Fe3+ kÕt hîp víi sulfosalicylat t¹o thµnh ion phøc monosulfosalicylat [Fe(Sal)]2+ có màu đỏ; còn pH=8-11, ion Fe3+ kết hợp với sulfosalicylat t¹o thµnh ion phøc sulfosalixylat [Fe(Sal)3]2+ cã mµu vµng pH ảnh hởng đến phân ly và phân huỷ phức hợp màu H+ trực tiếp tham gia vào phản ứng dẫn đến làm đổi màu dung dịch Ví dụ, ph¶n øng: CrO42 - + H+ CrO2 - + H2O (vµng) (da cam) hîp Do đó, ngời ta phải nghiên cứu trớc các dung dịch màu chuẩn để tìm khoảng pH thích (3) - ¶nh hëng cña ion l¹: Ion lạ có thể có màu riêng, có thể kết hợp với R thành phức hợp có màu làm ảnh hởng đến màu phức hợp XR, có thể tạo với R phức hợp không màu làm hao hụt thuốc thö R g©y gi¶m sù t¹o thµnh phøc hîp XR §Ó lo¹i bá ¶nh hëng nµy, cã thÓ : Dùng lợng R vừa đủ để tạo thành phức hợp XR XR bền phức hợp R víi ion l¹ hoÆc cho thõa nhiÒu R nÕu XR kÐm bÒn h¬n phøc hîp cña R víi ion l¹ Dùng hợp chất khác để tạo với ion lạ phức hợp bền vững, gọi là “khóa ion lạ” Thªm vµo dung dÞch chuÈn mét lîng ion l¹ b»ng lîng ion l¹ cã dung dÞch cÇn định lợng Tách riêng ion lạ các phơng pháp thích hợp trớc định lợng X Đo màu bớc sóng đặc hiệu XR Do tÊt c¶ nh÷ng yÕu tè trªn, nªn ph©n tÝch so mµu ph¶i tu©n thñ chÆt chÏ thµnh phÇn vµ liÒu lîng thuèc thö, pH cña dung dÞch, thêi gian ®o mµu, bíc sãng cña ¸nh s¸ng tíi, dung dịch đối chiếu 1.2 M¸y ®o quang Cã nhiÒu lo¹i m¸y ®o quang: quang kÕ (Photometer), quang phæ kÕ (Spectrophotometer) với các bớc sóng cố định (dùng kính lọc) có thể thay đổi (dùng cách tử) Nói chung, cấu tạo các máy đo quang gồm các phận chính sau: - Nguồn sáng: dùng đèn thờng, đèn thuỷ ngân, đèn halogen, đèn cực tím - Bộ phận tạo ánh sáng đơn sắc: kính lọc cách tử - Cóng đo (cuvette): có chiều dày (l) không đổi (0,5 cm, cm); thạch anh, thuỷ tinh, nhùa -Tế bào quang điện: để biến đổi quang (ánh sáng ló) thành dòng điện - Bộ phận khuếch đại - Bé phËn ®o vµ hiÖn kÕt qu¶: thang ®o hoÆc mµn h×nh hiÖn sè Sơ đồ cấu tạo đơn giản các máy đo quang nh sau: Nguån s¸ng KÝnh läc (§Ìn) hoÆc c¸ch tö Cãng ®o TÕ bµo quang ®iÖn Khuếch đại HiÖn kÕt qu¶ Hình 2: Sơ đồ cấu tạo đơn giản máy đo quang Ngoµi c¸c bé phËn chÝnh trªn, c¸c m¸y cßn cã thÓ cã thªm c¸c phÇn kh¸c nh c¸c bé phËn ®iÒu chØnh, c¸c bé phËn g¸ l¾p thªm 1.3 C¸c ph¬ng ph¸p §o mµu 1.3.1 §o mµu b»ng m¾t : Dùng không có máy đo quang cần đánh giá tơng đối 1.3.1.1 Ph¬ng ph¸p dïng thang mÉu ( hoÆc gam mµu) - Điều chế dãy ống dung dịch chuẩn (ống chuẩn) có nồng độ tăng dần đã biết (C S) đựng các ống nghiệm đồng chất (4) - Điều chế ống dung dịch thử (ống thử) có nồng độ cha biết (CT) theo các điều kiện giống hệt nh điều chế các dung dịch chuẩn và đựng ống nghiệm đồng chất với các èng nghiÖm cña dung dÞch chuÈn - So màu ống thử với các ống chuẩn để tìm ống chuẩn có cờng độ màu cờng độ mµu cña èng thö Nồng độ ống chuẩn chính là nồng độ ống thử Tuỳ theo dung dịch mà ngời ta có các cách quan sát cờng độ màu khác 1.3.2 So mµu b»ng m¸y 1.3.2.1 Ph¬ng ph¸p so s¸nh (hay ph¬ng ph¸p dïng èng chuÈn ) - Điều chế song song dung dịch chuẩn chứa chất cần xác định có nồng độ đã biết (C S) và dung dịch thử chứa chất cần xác định có nồng độ cha biết (CT) theo cùng qui trình - Đo mật độ quang học (E) ống chuẩn và ống thử cùng điều kiện (máy, bớc sóng, cóng ), đợc ES và ET tơng ứng - TÝnh kÕt qu¶ theo c«ng thøc: CT = ET ES x CS 1.3.2.2 Phơng pháp biểu đồ mẫu : - Điều chế dãy dung dịch chuẩn chứa chất cần định lợng có nồng độ đã biết (CS) tăng dần - Đo mật độ quang học (E) ống, đợc các ES tơng ứng - Biểu diễn phụ thuộc ES theo CS trên trục toạ độ, đợc đờng thẳng ES ET CT CS Hình 3: Phơng pháp xác định nồng độ dung dịch biểu đồ mẫu - Điều chế ống thử chứa chất cần định lợng có nồng độ cha biết CT theo cùng qui trình nh ống chuẩn - Đo mật độ quang học dung dịch thử, đợc ET - Từ đồ thị tính đợc nồng độ CT Chó ý : ET ph¶i n»m kho¶ng cña c¸c ES Biểu đồ mẫu phải dựng hàng ngày 1.3.2.3 Ph¬ng ph¸p hÖ sè - Điều chế dãy ống chuẩn có nồng độ CS đã biết và tăng dần - Đo mật độ quang các ống chuẩn đợc các ES tơng ứng - TÝnh hÖ sè a (hoÆc F) theo c«ng thøc å CS F= å ES - Điều chế ống thử có nồng độ cha biết (CT) - Đo mật độ quang ống thử, đợc ET - Tính nồng độ ống thử (CT) theo công thức: CT = F ET Chó thÝch : Trong dung dịch màu có các hợp chất khác (có thuốc thử để tạo hợp chất màu) đo màu cho mật độ quang học định Vì vậy, định lợng đo màu, ngời ta (5) thờng đối chiếu ống thử và ống chuẩn với ống trắng để loại trừ ảnh hởng này, đó E đo đợc là chất màu cần định lợng gây 1.4 Các phơng pháp đo trên máy bán tự động 1.4.1 Ph¬ng ph¸p ®o ®iÓm cuèi 1.4.2 Ph¬ng ph¸p ®o hai ®iÓm 1.4.3 Phơng pháp đo động học C¸c lo¹i èng tr¾ng : Cã lo¹i : Tr¾ng thuèc thö, Tr¾ng bÖnh phÈm, Tr¾ng níc cÊt ho¹c kh«ng khÝ (6)