Phân tích công cụ Slide Chương 1

PHÂN TÍCH BẰNG CƠNG CỤ Trần Thị Thúy Bộ mơn Hóa phân tích Viện Kỹ thuật hóa học, Trường ĐHBK Hà Nội 09-2016 Nội dung Phần mở đầu: Đại cương phương pháp phân tích cơng cụ Phần Các phương pháp phân tích quang học 1.1 Mở đầu 1.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 1.3 Phương pháp phổ phát xạ 1.4 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Phần Các phương pháp phân tích điện hóa 2.1 Phương pháp điện phân 2.2 Phương pháp đo điện 2.3 Phương pháp von-ampe Phần Các phương pháp tách 3.1 Phương pháp tách chiết 3.2 Phương pháp sắc ký khí Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.1 Đối tượng NC Thuật ngữ “phân tích” theo quan điểm thông tin thu nhận thông tin từ đối tượng nghiên cứu hai phương diện biểu diễn hai đại lượng số vật chất đặc trưng cho đối tượng nghiên cứu ví dụ nửa sóng, điện cực, bước sóng, thời gian lưu thông tin thành phần định lượng ví dụ lượng điện tiêu thụ cho q trình, cường độ dịng, cường độ ánh sáng, thể tích lưu Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.1 Đối tượng NC Hình 0.1: Quá trình thu nhận thông tin phương pháp PTCC Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.2 Phân loại • Các phương pháp quang học dựa việc đo tương tác xạ điện từ với nguyên tử hay phân tử hay trình tạo xạ chất phân tích • Các phương pháp phân tích điện hóa bao gồm phương pháp đo tính chất điện điện thế, dòng, điện trở điện lượng • Các phương pháp tách bao gồm chiết, sắc ký khí, sắc ký lỏng hiệu cao, điện di mao quản Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.3 Thẩm định PP • Thẩm định phương pháp q trình chứng minh phương pháp phân tích chấp nhận cho mục đích phân tích đề Các thông số thẩm định phương pháp bao gồm tính đặc hiệu, độ tuyến tính, độ xác, độ đúng, miền tuyến tính, độ thu hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.3 Thẩm định PP 0.3.1 Độ đặc hiệu Độ đặc hiệu (specificity) đo khả phương pháp phân tích để phân biệt chất phân tích từ tất chất khác mà có mẫu Hình 0.2: Sắc đồ điện di thuốc cefotaxim (pic số 4) tạp chất biết đến trình sản xuất thuốc (pic số 1-3 5-9) Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.3 Thẩm định PP 0.3.1 Độ đặc hiệu Hình 0.3: Sắc ký đồ phân tích mẫu mẫu máu khơng có chất ma túy Hình 0.4: Sắc ký đồ phân tích mẫu máu có thêm chuẩn amphetamin (MA), methamphetamin (MDA-d5TFA) MDMA (methylene dioxymethyl amphetamine) Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.3 Thẩm định PP 0.3.2 Độ tuyến tính Độ tuyến tính (linearity) đo mức độ đường hiệu chuẩn tuân theo hàm bậc Nếu chúng biết khoảng nồng độ chất phân tích, thường xây dựng đường hiệu chuẩn có điểm chuẩn khoảng nồng độ từ 0,5 đến 1,5 lần so với nồng độ chất cần phần tích Mỗi dung dịch chuẩn cần chuẩn bị phân tích lặp ba lần Các dung dịch trắng chuẩn bị để loại trừ ảnh hưởng mẫu Người ta thường đánh giá mức độ tuyến tính thơng qua giá trị bình phương hệ số tương quan R: (0.1) Phần mở đầu: Đại cương PP PTCC 0.3 Thẩm định PP 0.3.2 Độ tuyến tính Hình 0.5 Đường hiệu chuẩn xác định Ho phương pháp ICP-MS 10 40 1.1 Mở đầu Một lời giải thích bắt đầu với chlorofluorocarbons (CCl2F2), Freon-12, trước sử dụng tủ lạnh điều hịa khơng khí Các hợp chất tồn lâu dài, khơng có sẵn tự nhiên, lan tỏa tới tầng bình lưu, nơi họ xúc tác phân hủy ozone CCl2F2 + hν → CClF2 + Cl Cl + O3 → ClO + O2 O3 → O + O2 O + ClO → Cl + O2 (a) (Sự tạo thành Cl quang hóa) (b) (c) (d) Cl tạo từ (d), phản ứng lại (b), đơn nguyên tử Cl phá hủy 105 phân tử O3 Chuỗi phản ứng kết thúc Cl ClO phản ứng với hydrocacbon NO2 tạo HCl ClONO2 Để bảo vệ sống từ xạ tia cực tím, điều ước quốc tế cấm loại bỏ chlorofluorocarbons, có nỗ lực để tìm sản phẩm thay an tồn 1.1 Mở đầu Hình 1.3 Quá trình xảy với phân tử hấp thụ ánh sáng vùng khác 41 1.2 Tính chất xạ điện từ 1.2.1 Tính chất sóng Theo mơ hình sóng, xạ điện từ dao động có hai thành phần điện trường từ trường làm truyền theo phương Các thành phần điện trường từ trường vng góc với biểu diễn sóng phân cực phẳng Hình 1.4: Thành phần điện trường từ trường 42 1.2.1 Tính chất sóng Các tham số sóng: Tần số ν số dao động mà xạ điện từ thực giây Bước sóng λ quãng đường hai điểm cân mà xạ điện từ qua (khoảng cách hai cực đại hay cực tiểu) Vận tốc truyền xạ điện từ vi (m/s) tích số tần số ν bước sóng λ (tính m): vi = ν λ (1-1) Vận tốc xạ điện từ phụ thuộc vào thành phần môi trường mà xạ điện từ qua Chỉ số diễn tả mơi trường mà truyền qua 43 1.2.1 Tính chất sóng Mơi trường chân khơng: vận tốc xạ điện từ (c) trở nên không phụ thuộc vào bước sóng đạt cực đại C = 2,99792×108 m/s Vận tốc xạ điện từ khơng khí khác (khoảng 0,03% nhỏ hơn) vận tốc ánh sáng chân không Trong trường hợp phương trình (1-1) viết dạng: c = ν λ = 3,00×108 m/s = 3,00×1010 cm/s (1-2) 44 1.2.1 Tính chất sóng Trong mơi trường khác, vận tốc xạ điện từ bị chậm lại tương tác trường điện từ xạ electron xung quanh nguyên tử hay phân tử có mặt mơi trường Do tần số xạ bất biến cố định nguồn, bước sóng phải giảm xạ từ môi trường chân không sang môi trường khác Hình 1.5 Sự thay đổi bước sóng bxđt truyền từ khơng khí qua thủy tính truyền trở lại khơng khí 45 1.2.1 Tính chất sóng Số sóng, định nghĩa nghịch đảo bước sóng (tính đơn vị cm) cách khác để mô tả xạ điện từ Đơn vị số sóng cm– Số sóng sử dụng rộng rãi phổ hồng ngoại Số sóng đơn vị thuận tiện, ngược với bước sóng, tỉ lệ thuận với tần số (do tỉ lệ với lượng) xạ Như vậy, ta viết:7 = kν (1-3) đây, k hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào môi trường giá trị nghịch đảo vận tốc 46 1.2.1 Tính chất sóng Ví dụ: Tính số sóng tia xạ hồng ngoại với bước sóng 5,00 μm = = 2000 cm–1 47 1.2.2 Tính chất hạt Năng lượng photon phụ thuộc vào tần số xạ đưa dạng: E = hν (1-4) h số Planck (h = 6,63.10–34J.s) Có thể biểu diễn lượng photon dạng bước sóng số sóng: E = = hc (1-5) Chú ý số sóng giống tần số, tỉ lệ thuận với lượng 48 1.2.2 Tính chất hạt Ví dụ: Tính lượng photon (J) xạ điện từ biết = 2000 cm–1 Áp dụng phương trình (1-5): E = hc = 6,63.10–34 (J.s) × 3,00.1010 × 2000 cm–1 = 3,98.10–20 (J) 49 1.2.3 Phổ xạ điện từ Hình 1.6 Mỗi màu sắc tương ứng với bước sóng ánh sáng khác 50 1.2.3 Phổ xạ điện từ Bảng Màu sắc ánh sáng vùng trông thấy 51 1.2.3 Phổ xạ điện từ Màu sắc bạn trơng đợi bạn có dung dịch chứa ion phức có độ hấp thụ cực đại vùng trông thấy λ max = 562 nm A xanh B tím C Vàng D Xanh tím 52 1.2.3 Phổ xạ điện từ Hình 1.7 Các sóng phổ xạ điện từ thay đổi độ dài phạm vi vô rộng, từ bước sóng dài kích thước tịa nhà sóng radio, đến vơ ngắn hạt nhân nguyên tử tia γ 53 54 Câu hỏi ơn tập Nêu tính chất sóng tính chất hạt phổ xạ điện từ Tại người ta hay sử dụng số sóng phổ hồng ngoại? Bước sóng phổ trơng thấy dao động miền nào? Tính lượng (kJ) mol photon ánh sáng đỏ với λ=650nm? ĐS 184 kJ/mol Tính lượng (kJ) mol photon ánh sáng tím với λ=400nm? ĐS 299 kJ/mol Hãy tính tần số (Hz), số sóng (cm-1) lượng (J/photon, J/mol photon) ánh sáng vùng trơng thấy có λ=562nm ĐS 5,33×1014 Hz, 1,78×104 cm-1, 3,53×10-19 J/photon, 213kJ/mol ... đầu: Đại cương phương pháp phân tích cơng cụ Phần Các phương pháp phân tích quang học 1. 1 Mở đầu 1. 2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 1. 3 Phương pháp phổ phát xạ 1. 4 Phương pháp phổ hấp thụ... phương pháp phân tích khác Chúng phải có độ đồng với độ tụ định + Phân tích mẫu trắng với việc thêm lượng chất phân tích biết Nền mẫu phải giống mẫu dung dịch phân tích Khi phân tích thành phần... 2000 cm? ?1 Áp dụng phương trình (1- 5): E = hc = 6,63 .10 –34 (J.s) × 3,00 .10 10 × 2000 cm? ?1 = 3,98 .10 –20 (J) 49 1. 2.3 Phổ xạ điện từ Hình 1. 6 Mỗi màu sắc tương ứng với bước sóng ánh sáng khác 50 1. 2.3