đơteri để cho bức xạ vùng tử ngoại và một nguồn là đền vonfam để cho bức xạ khả kiến) có thể hoạt động trong khoảng bức xạ có bước sóng từ 190 đến 1000 nm và có thể cho qua những dãy sóng hẹp đến tận 0,5 nm. Tín hiệu đo được có thể tự động hóa và tự ghi khiến người phân tích có thể có ngay được kết quả ở dạng cần có (thí dụ dưới dạng nồng độ). Tuy nhiên, những máy này thường có giá thành rất cao nên không phải cơ sở nào cũng có thể có đủ điều kiện mua sử dụng.
II.4.6. Các phương pháp xác định
Để xác định hàm lượng chất phân tích bằng phương pháp trắc quang ta có thể dùng các cách sau:
II.4.6.1 Phương pháp dãy tiêu chuẩn:
Chuẩn bị 10 ống nghiệm so màu. Lấy vào các ống nghiệm đó những lượng dung dịch chẩun các chất cần phân tích, pha loãng đến các thể tích như nhau. Thêm vào cả dãy dung dịch đó lượng thuốc thử như nhau và tiến hành mọi chế hóa cần thiết trong điều kiện như nhau (pH, dung môi,…) để chuyển hóa cấu tử X thành hợp chất màu. Dung dịch phân tích cũng được chuẩn bị như trên.
Đem so sánh màu của dung dịch phân tích với màu của dãy dung dịch chuẩn. Dung dịch phân tích có màu bằng màu của dung dịch tiêu chuẩn nào thì hàm lượng chất X trong dung dịch phân tích bằng hàm lượng của nó trong dung dịchtiêu chuẩn đó. Nếu màu của dung dịch phân tích nằm giữa màu của hai dung dịch nào đó thì hàm lượng chất X trong dung dịch phân tích có thể tích gần đúng bằng trung bình cộng hàm lượng chất X của hai dung dịch chuẩn một có màu mạnh hơn còn dung dịch kia có màu yếu hơn màu của dung dịch phân tích.
Muốn được kết quả chính xác hơn ta pha dãy dung dịch chuẩn khác có nồng độ dung dịch chuẩn khác có nồng độ dung dịch chuẩn biến thiên trong khoảng hai dung dịch mà dung dịch phân tích có màu nằm ở giữa. (Cách chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn mới giống như cách chế hóa trên) rồi lại so sánh màu. Giới hạn nồng độ có thể xác định được bằng phương pháp này tùy thuộc vào khả năng của mắt người quan sát nhận ra sự khác nhau về cường độ của hai dung dịch kề nhau.
Phương pháp dãy tiêu chuẩn có thể sử dụng để xác định được cả các dung dịch mà sự hấp thụ ánh sáng không cần tuân theo định luật Lămbe-Bia, cách tiến hành đơn giản, nhanh, không cần máy móc. Nhược điểm của phương pháp này là dung dịch
dịch muối vô cơ có màu hay kính màu có màu tương tự như màu của dung dịch phân tích, để làm thang chuẩn, nhưng việc chọn màu phải thật chính xác, khá công phu.
II.4.6.2. Phương pháp chuẩn độ:
Lấy hai cốc so màu đặt cạnh nhau. Đổ dung dịch phân tích vào cốc 1, chế hóa với thuốc thử và điều chỉnh về pH cần thiết để chuyển cấu tử cần định lượng X thành hợp chất màu. Cốc 2 chứa lượng thuốc thử, các ion lạ và độ axit như trong cốc 1, thêm nước để thể tích dung dịch trong hai cốc bằng nhau. Sau đó vừa khuấy vừa nhỏ dung dịch tiêu chuẩn của chất cần xác định X tới khi màu của hai cốc bằng nhau. Hàm lượng chất X trong dung dịch chuẩn thêm vào.
Thực chất của phương pháp xác định này là chuẩn độ, trong đó màu của dung dịch 1 đóng vai trò chỉ thị.
Phương pháp này chỉ dùng được đối với những phản ứng tạo được phức màu tức thời và không có phản ứng phụ. Giống như phương pháp dãy tiêu chuẩn, giới hạn nồng độ trong phương pháp này khá rộng, tùy thuộc vào khả năng mắt người quan sát để nhận ra sự khác nhau về cường độ màu giữa hai dung dịch 1 và 2. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch không cần tuân theo định luật Lămbe-Bia. Phương pháp xác định đơn giản, không cần máy móc gì, nhanh.
II.4.6.3. Phương pháp cân bằng
Chuẩn bị 2 bình định mức 1 và 2. Đổ vào bình 1 một lượng dung dịch chuẩn chất X (Ca), bình 2 dung dịch phân tích (Cx).Thêm vào cả 2 bình lượng thuốc thử, độ axit…và chế hóa trong các điều kiện như nhau để chuyển định lượng X thành hợp chất có màu. Sau đó dịnh mức để 2 bình có thể tích bằng nhau.
Tiến hành đo bằng 1 trong 3 cách sau:
a) Dùng ống hình trụ có khóa (gọi là sắc kế tháo). Đổ 2 dung dịch 1 và 2 vào (hai ống trụ có đáy phẳng, dày như nhau và quan sát màu của dung dịch từ trên xuống). Dùng khóa để điều chỉnh lượng chất lỏng trong 2 ống, đến khi nào màu của 2 ống trụ như nhau. Đọc chiều cao b1 và b2 của dung dịch trong hai ống và ta tính được Cx. Vì màu trong hai ống là bằng nhau nên:
b1Ca = b2Cx → Cx = 1 2
a b C
b
b) Dùng sắc kế nhúng. Đổ 2 dung dịch 1 và 2 vào hai ống trụ 1 và 2 có đáy phẳng đều bằng thủy tinh trong suốt. Các ống này được đặt trên các giá kim loại có thể
di chuyển lên xuống hoặc cố định. Các ống trụ 3, 4 được chế tạo bằng thủy tinh quang học loại tốt, trong suốt. Mặt trên và dưới song song. Các ống trụ 3, 4 có thể cố định (khi 2 ống 1, 2 di chuyển) hoặc di chuyển (khi 2 ống 1, 2 cố định). Hệ thống răng cưa cho phép năng hay hạ ống hình trụ 1, 2 (hoặc 3, 4) gắn với một du xích di chuyển dọc theo thước đo gắn chặt với giá. Điều chỉnh đến khi màu của hai bên bằng nhau. Đọc chiều cao b1 và b2 trên du xích và tính Cx.
Cx = Ca
12 2
b b
c) Dùng máy để đo hấp thụ ánh sáng của dung dịch (đo mật độ quang A) với cuvet có bề dày là b (cm) ở cùng một bước sóng ánh sáng tới.
11 2 1 2 2 1 2 a a x a x x A bC A C A C C A C A A bC ε ε = = → = =
II.4.6.4. Phương pháp đường chuẩn:
Khi phân tích hàng loạt mẫu, dùng phương pháp đường chuẩn sẽ cho phép phân tích và tính toán kết quả khá nhanh.
Trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có lượng dung dịch chuẩn tăng dần, còn lượng thuốc thử, độ axit và các điều kiện chế hóa khác như nhau. Đo A của dãy dung dịch và lập đồ thị A= f(c) gọi là đường chuẩn. Để định lượng chất X có trong các dung dịch phân tích, ta tiến hành pha chế các dung dịch cần phân tích trong điều kiện giống như xây dựng đường chuẩn rồi đem đo A của chúng với điều kiện đo như khi đo với dãy dung dịch chuẩn được các giá trị Ax1, Ax2… Dùng dồ thị ta sẽ tính được các giá trị Cx1, Cx2…..
Phương pháp này có ưu điểm là xác định được hàng loạt mẫu nhưng để đo A cần phải có máy, máy đo càng chính xác thì kết quả phân tích càng tin cậy, song để dùng được phương pháp này, sự hấp thu ánh sáng của các dung dịch phải tuân theo định luật Beer.
II.4.6.5. Phương pháp thêm:
Nguyên tắc tiến hành phương pháp phân tích bằng phương pháp này như sau: lấy cùng một lượng dung dịch cần phân tích (Cx) vào hai bình định mức 1 và 2. Thêm vào bình 2 một lượng dung dịch của chất cần phân tích (Ca). Thực hiện phản ứng hiện
màu ở cà hai bình trong các điều kiện tối ưu đã chọn hoàn toàn như nhau. Đem đo mật độ quang của hai dung dịch ở λopt hay kính lọc thích hợp và bằng cùng một cuvet.
Theo định luật Lămbe – Bia ta có:
Ax = εbCx (dung dịch không thêm)
Aa = εb (Cx + Ca) (dung dịch có thêm) Ta tính được: Cx = x a a x A C A −A
Phương pháp này ta có thể loại trừ của những ion lạ có trong dung dịch phân tích, phương pháp này cũng được dùng để kiểm tra độ đúng đắn của phép xác định.
II.4.6.6. Phương pháp vi sai:
Để xác định một chất bằng phương pháp trắc quang (đo A) thì điều kiện trước tiên là sự hấp thu ánh sáng phải tuân theo định luật Lămbe – Bia; nghĩa là ta chỉ xác định được trong khoảng nồng độ từ C1 đến C2 là khoảng A=f(C) là một hàm tuyến tính. Để mở rộng khoảng nồng độ có thể xác định được bằng phương pháp trắc quang người ta dùng phương pháp vi sai.
Nội dung của phương pháp vi sai như sau: Một dung dịch có nồng độ (lớn hơn C2, tức là nằm ngoài khoảng tuân theo định luật Lămbe – Bia), nếu đo A của dung dịch này với dung dịch so sánh là dung môi thì giá trị A rất lớn nên kết quả đo không chính xác. Để tăng độ chính xác của phép đo ta dùng phép đo sau (gọi là phép đo vi sai):
Dung dịch có nồng độ C1 (lớn) nên đo A so với dung môi được giá trị A1 (lớn). Dung dịch có nồng độ C2 (lớn) với C2 > C1 đo A so với dung môi được giá trị A2
(lớn).
Nếu ta dùng dung dịch 1 làm dung dịch so sánh để đo A của dung dịch 2 thì giá trị mật độ quang tương đối (At đ) đo được sẽ là hiệu giá trị mật độ quang A2 – A1 = Atđ.
Tương tự nếu dung dịch phân tích có Cx > C1, và đo A của dung dịch với dung dịch so sánh là dung dịch 1 ta cũng được:
Axtđ = Ax – A1
Theo định luật Lămbe – Bia ta có:
Atđ = A2 – A1 = ε bC2 - εbC1 = εb (C2 – C1)
Rút ra: 2 1 1 2 1 1 ( ) td xtd x xtd x td A C C A C C A C C C C A − = − − = +