2.4. Phương pháp xác định nồng độ xanh methylene bằng phương pháp trắc quang
2.4.1. Phương pháp trắc quang
a) Định nghĩa, nguyên tắc
Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.
Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu.
Ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 200 nm, bị hấp thu bởi oxi không khí, hơi nước và nhiều chất khác, vì vậy chỉ có thể đo quang ở bước sóng nhỏ hơn 200 nm bằng máy
chân không. Ánh sáng có bước sóng từ 200 – 400 nm, được gọi là ánh sáng tử ngoại (UV), trong đó vùng từ 200 – 300 nm được gọi là miền tử ngoại xa, còn vùng từ 300 – 400 nm gần miền khả kiến được gọi là miền tử ngoại gần. Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 800 – 2000 nm được gọi là ánh sáng hồng ngoại (IR). Sự hấp thu ánh sáng ở miền phổ này ít được sử dụng để giải quyết trực tiếp các nhiệm vụ phân tích, nhưng được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu tạo của phân tử.
▪ Ánh sáng vùng UV có bước sóng trong khoảng: 200 – 400 nm ▪ Ánh sáng vùng vis có bước sóng trong khoảng: 396 – 760 nm ▪ Ánh sáng vùng IR có bước sóng trong khoảng: 800 – 2000 nm
Trong phương pháp trắc quang – phương pháp hấp thu quang học, thường sử dụng vùng phổ UV – vis có bước sóng từ 200 – 800 nm.
b) Định luật Bouguer – Lambert – Beer
logIo A lC
I = = (2.1)
Trong đó : là một hằng số tỉ lệ hay độ hấp thu phân tử biểu thị độ hấp thu của dung dịch có nồng độ chất tan là 1 M được đựng trong bình dày 1 cm và có đơn vị là L.mol-1cm-1.
Độ truyền suốt T (Transmittance):
(%) .100% o o I I T hay T I I = = (2.2)
Độ hấp thu A (Absorbance) hay mật độ quang OD (optical density):
1 100
log log log 2 log %
% o I A T I T T = = = = − (2.3)
c) Phân tích định lượng bằng phương pháp trắc quang
Có nhiều phương pháp để định lượng một chất bằng phương pháp trắc quang: phương pháp thêm chuẩn, phương pháp đường chuẩn, phương pháp so sánh, phương pháp chuẩn độ trắc quang, phương pháp vi sai…Tùy điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể mà chọn phương pháp thích hợp. Trong đề tài này, chúng tôi sử dung phương pháp đường chuẩn để định lượng các ion kim loại.
Bước 1: Pha một loạt dung dịch chuẩn có nồng độ Ctc tăng dần một cách đều đặn. Các dung dịch chuẩn phải có cùng điều kiện như dung dịch xác định.
Bước 2: Tiến hành đo A hoặc T của dãy chuẩn ở đã chọn.
Bước 3: Dựng đồ thị AX = f(Cx). Viết phương trình hồi quy tuyến tính của đường chuẩn.
Bước 4: Tiến hành pha chế dung dịch xác định trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.
Đo độ hấp phụ AX.
Căn cứ vào phương trình hồi quy tuyến tính của dãy chuẩn và AX mà xác định nồng độ của chất X trong mẫu.
2.4.2. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch xanh metylene
- Cân chính xác 0,025 g xanh methylene trên cân điện tử 4 số.
- Pha lượng xanh methylene trên vào bình định mức 500 mL ta được dung dịch gốc có nồng độ 50 mg/L.
- Từ dung dịch gốc trên pha thành dung dịch có nồng độ 5mg/L, điều chỉnh môi trường của dung dịch đến pH = 8.
-Đo độ hấp thụ quang A trong vùng bước sóng khả kiến từ 400 đến 800 nm.
2.4.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ
a, Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của xanh metylene
- Từ dung dịch xanh methylene nồng độ 50 mg/L ở trên pha thành các dung dịch có nồng độ 10 mg/L; 8 mg/L; 6 mg/L; 4 mg/L; 2 mg/L.
- Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng λ= 664 nm theo thứ tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp đến cao.
Kết quả đo mật độ quang của các dung dịch xanh methylene ở các nồng độ khác nhau được thể hiện trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Số liệu xây dựng đường chuẩn của xanh methylene Tên mẫu Nồng độ (mg/L) A Mẫu trống 0,00 0,0000 Mẫu 1 2 0,0543 Mẫu 2 4 0,1303 Mẫu3 6 0,1685 Mẫu 4 8 0,2332 Mẫu 5 10 0,3181
Từ Bảng số liệu vẽ đồ thị phụ thuộc của mật độ quang A vào nồng độ xanh methylene C (Hình 2.5).
Kết quả hồi quy tuyến tính thu được phương trình đường chuẩn của xanh
methylene là: y = 0,0301x - 0,0027
hay A = 0,0301.Cxanh methylene - 0,0027 Trong đó:
A: mật độ quang đo ở bước sóng 664 nm Cxanh methylene: nồng độ xanh methylene (mg/L)