Nội dung ôn tập HPT 2 CT

1 ĐỀ CƯƠNG HÓA PHÂN TÍCH 2 Câu hỏi số Nội dung Đáp án trang 1 Nguyên tắc phương pháp Quang phổ UV – VIS? 2 2 Hệ số hấp thụ riêng của một chất là gì? Ý nghĩa đại lượng này trong Hóa phân tích 2 3 Cơ sở.

Trang 1

ĐỀ CƯƠNG HÓA PHÂN TÍCH 2

Câu hỏi

2 Hệ số hấp thụ riêng của một chất là gì? Ý nghĩa đại lượng

này trong Hóa phân tích

2

4 Phân tích cấu trức của chất tan ảnh hưởng đến khả năng

hấp thụ UV- VIS chất đó như thế nào?

4-5

5 Vẽ sơ đồ cấu tạo và nêu vai trò của các bộ phận trong

máy Quang phổ UV- VIS 1 chùm tia

5-6

6

Vì sao một phân tử hữu cơ hấp thụ quang phổ IR? Có phải tất cả các dao đông trong phân tử hữu cơ đều hấp thụ quang phổ IR?

10 Nêu ý nghĩa các đại lượng thời gian lưu, hê số phân bố,

số đĩa lý thuyết trong phương pháp sắc ký

8-9

11

Nguyên tắc của phương pháp sắc ký lớp mỏng? Các bước chính trong phương pháp săc ký lớp mỏng Ứng dụng của phương pháp sắc ký lớp mỏng

9-11

12 Các bài tập định lượng bằng phương pháp quang phổ

UV- VIS

11-12 + cuối đề cương

13 Nguyên lý và cơ sở của phương pháp Quang phổ hấp thụ

15-16

16

Định nghĩa quang phổ hồng ngoại Yêu cầu để một pt hữu

cơ có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại Vai trò của phổ hồng ngoại và ứng dụng của phương pháp qumg phổ hấp thụ hồng ngoại

16

Trang 2

ĐÁP ÁN ĐỀ CƯƠNG HOÁ PHÂN TÍCH 2 Câu 1: Nguyên tắc phương pháp Quang phổ UV – VIS?

- Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng phù hợp đi qua một dung dịch chất phân tích, các phân tử chất phân tích sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một phần ánh sáng truyền qua dung dịch

- Xác định cường độ chùm ánh sáng truyền qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch

- Nếu dung dịch hấp thu bức xạ vùng tử ngoại (UV), ánh sáng trắng truyền suốt hoàn toàn đến mắt, dung dịch không màu => Phương pháp Quang phổ UV

- Nếu dung dịch hấp thu bức xạ vùng khả kiến (VIS) => Dung dịch có màu => Phương pháp Quang phổ VIS (phương pháp so màu hay đo màu)

Câu 2: Hệ số hấp thụ riêng của một chất là gì? Ý nghĩa đại lượng này trong Hóa phân tích?

- Định luật Lamber- Beer có công thức: A=lg

+ L: chiều dày của dung dịch (cm)

+ C: Nồng độ dung dich (mol/l)

- Trong quang phổ UV-Vis, người ta thường dùng nồng độ mol và nồng độ phần trăm, tương ứng với chúng có các loại hệ số hấp thụ sau:

+ Nếu nồng độ tính theo mol/l, khi L = 1cm và C = 1M thì khi đó A = ε, nên ε

được gọi là hệ số hấp thụ mol Hệ số hấp thụ mol hay được sử dụng trong mô tả tính chất quang phổ của các chất hữu cơ

+ Nếu nồng độ C tính theo phần trăm (kl/tt) và L tính theo cm thì: A= E 1cm 1% L C

E 1cm 1% được gọi là hệ số hấp thụ riêng, còn được ký hiệu là A(1%, 1cm) Hệ số hấp thụ riêng thường dùng trong phân tích kiểm nghiệm

Câu 3: Cơ sở của phương pháp Quang phổ UV-VIS?

 Sự xuất hiện của phổ hấp thụ UV-VIS

- Phân tử có rất nhiều mức năng lượng khác nhau, tương ứng với sự thay đổi trạng thái năng lượng của các electron, các dao động trong phân tử Vì vậy phân tử các chất có thể hấp thụ các bức xạ điện từ khác nhau

- Sự hấp thụ bức xạ tử ngoại – khả kiến (UV- VIS) có năng lượng khá lớn, nên có khả năng làm thay đổi mức năng lượng của các electron từ trạng thái cơ bản (Eo) lên trạng thái kích thích (Em) Do đó phổ UV-VIS là phổ electron

Trang 3

- Hiệu hai mức năng lượng cơ bản (Eo) và kích thích (Em) là năng lượng phân tử hấp thụ từ nguồn sáng: 𝛥E = Em – Eo =

ℎ.𝑐

𝜆 , trong đó: h là hằng số Planck (6,63.10-34 J.s)

c là vận tốc ánh sáng (3.108 m/s)

λ là bước sóng của bức xạ điện từ (tính bằng mét)

- Người ta chia phổ tử ngoại khả kiến (UV-VIS) thành các vùng:

+ tử ngoại xa: gồm các tia bức xạ có bước sóng dưới 200nm

+ tử ngoại gần: gồm các tia bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 200-400 nm + khả kiến (vùng Vis) là vùng ánh áng mà ta nhìn thấy được: gồm các tia bức

xạ có bước sóng trong khoảng từ 400-800 nm

+ L: chiều dày của dung dịch (cm)

+ C: Nồng độ dung dich (mol/l)

Trang 4

- Các hệ số hấp thụ:

+ Trong quang phổ UV-Vis, người ta thường dùng nồng độ mol và nồng độ phần trăm, tương ứng với chúng có các loại hệ số hấp thụ sau:

+ Nếu nồng độ tính theo mol/l, khi L = 1cm và C = 1M thì khi đó A = ε, nên ε

được gọi là hệ số hấp thụ mol Hệ số hấp thụ mol hay được sử dụng trong mô tả tính chất quang phổ của các chất hữu cơ

+ Nếu nồng độ C tính theo phần trăm (kl/tt) và L tính theo cm thì: A= E 1cm 1% L C

E 1cm 1% được gọi là hệ số hấp thụ riêng, còn được ký hiệu là A(1%, 1cm) Hệ số hấp thụ riêng thường dùng hệ số hấp thụ riêng

Ảnh hưởng của cấu trúc phân tử bao gồm ảnh hưởng của nhóm mang màu, nhóm trợ màu và ảnh hưởng của hướng liên kết

 Ảnh hưởng của nhóm mang màu và nhóm trợ màu:

- Nhóm mang màu:

+ Làm cho phân tử có thể hấp thụ những bức xạ có bước sóng dài hơn trong UV-Vis + Khi phân tử có chứa các nhóm này có thể hấp thụ các bức xạ có bước sóng > 200nm + Ví dụ: -N=N-; =C=C=; -C=C-; =C=S

+ Một số nhóm mang màu như:

• Alken và dien Carbonyl đơn giản Enon và polyen

• Dẫn chất benzen 1 lần, 2 lần… Carbonyl thơm

• Đa vòng thơm, dị vòng

- Nhóm trợ màu:

+ Các nhóm tự mình ít có khả năng hấp thụ UV-VIS nhưng lại có thể làm ảnh hưởng

khả năng của các nhóm mang màu khác

+ Thường là các nhóm hay nguyên tử có 1 hay nhiều cặp e tự do như OH, NH2,

-OR; X- …

 Ảnh hưởng của hướng liên kết:

- Vị trí của các liên kết bội ảnh hưởng nhiều đến sự hấp thụ của phân tử, đặc biệt là các

hệ liên hợp Không những thế vị trí các liên kết đôi trong các hệ vòng cũng có thể làm thay đổi vị trí cực đại hấp thụ cũng như hệ số hấp thụ phân tử

Trang 5

 Sơ đồ cấu tạo máy Quang phổ UV- VIS 1 chùm tia

Vẽ theo sơ đồ bên dưới, sơ đồ bên trên để dễ hình dung

Trang 6

 Vai trò các bộ phận trong máy Quang phổ UV- VIS 1 chùm tia

1 Nguồn bức xạ

- Nguồn cung cấp ánh sáng trong các máy quang phổ UV-Vis là các đèn M

- Tuỳ theo vùng bức xạ điện từ muốn có mà người ta chọn loại đèn thích hợp, như:

+ Đèn Deuterium cung cấp ánh sáng có bước sóng trong khoảng 190 ~ 420nm + Đèn vonfram (halogen-iodine và bromide) cung cấp ánh sáng có bước sóng trong khoảng 400~ 800nm

+ Đèn xenon (khí xenon) cung cấp ánh sáng có bước sóng trong khoảng 190 ~ 800nm

2 Ống kính chuẩn trực

Giúp tạo ra chùm tia sáng song song dựa vào thấu kính hội tụ

3 Thiết bị tạo bức xạ đơn sắc

- Từ một chùm tia sáng có nhiều bước sóng khác nhau, người ta có thể thu được các chùm tia đơn sắc hơn qua bộ phận đơn sắc hoá

4 Khe sáng

Tăng, giảm cường độ chùm sáng đi vào buồng chứa mẫu

5 Bộ phận chứa mẫu (Cuvettes)

- Cuvettes nằm vị trí cuối cùng của đường truyền

- Có các loại cuvettes nhựa, thủy tinh và thạch anh

 Vì sao một phân tử hữu cơ hấp thụ quang phổ IR:

- Trong phân tử hữu cơ có một số dao động sau:

 Có phải tất cả các dao đông trong phân tử hữu cơ đều hấp thụ quang phổ IR?

- Những dao động dẫn tới sự biến đổi moment lưỡng cực mới quan sát được trên phổ IR

- Ví dụ có những dao động sau đây không hấp thụ quang phổ IR, như:

+ 4 nguyên tử H trong CH4 dao động đối xứng => CH4 không hấp thụ quang phổ IR

Trang 7

+ Dao động đối xứng của C=C trong C2H4 => C2H4 không hấp thụ QP IR

+ Dao động đối xứng của C ≡ C trong C2H2 => C2H2 không hấp thụ QP IR

Câu 7: Vai trò của phổ IR trong hóa phân tích? Ứng dụng của phương pháp quang phổ IR?

 Vai trò của phổ IR trong hóa phân tích:

- Mỗi dao động trong phân tử hấp thụ ở một tần số sóng nhất định

- Phổ IR giúp xác định các dao động đặc trưng của các liên kết (bonds) hay nhóm chức (functional groups) có trong phân tử

 Ứng dụng của phương pháp quang phổ IR:

- Dự đoán cấu trúc: dựa vào những đỉnh đặc trưng của các nhóm chức

- Phát hiện tạp chất: So sánh phổ thử và phổ chuẩn để tìm pic lạ

- Định lượng: Chọn pic đặc trưng => So sánh chiều cao pic của chuẩn và thử

Câu 8: Nguyên tắc hoạt động của hệ thống HPLC?

 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống HPLC

Dựa trên việc bơm để đẩy một lượng chất lỏng dưới áp suất cao và hỗn hợp mẫu cần phân tích đi qua một cột được nhồi đầy một loại chất hấp phụ và từ đó dẫn tới việc tách các thành phần của mẫu

 Cách hoạt động của HPLC

-Trong phương pháp HPLC, một máy bơm sẽ đẩy dung môi hay pha động đi qua cột dưới

áp suất cao (có thể lên đến 400 atm) Chất hấp phụ ở đây thường là vật liệu dạng hạt được làm từ các hạt rắn như silica hoặc polyme

- Nhờ có áp suất cao mà thời gian xử lý mẫu diễn ra nhanh hơn nhiều so với sắc ký cột cổ điển Điều này cho phép chúng ta sử dụng các chất hấp phụ có kích thước hạt nhỏ hơn để làm tăng diện tích bề mặt tương tác giữa pha tĩnh và các phân tử chảy qua nó Nhờ đó mà việc phân tách các thành phần của hỗn hợp tốt hơn

- Dung môi được sử trong phương pháp HPLC thường là hỗn hợp các dung môi như nước, acetonitrile và/hoặc methanol

- Các thành phần của hỗn hợp được tách khỏi nhau vì mức độ tương tác của chúng với các hạt hấp thụ là khác nhau Điều này làm cho tốc độ rửa giải của các chất trong hỗn hợp là khác nhau và tạo nên sự phân tách các thành phần khi chúng ra khỏi cột So với sắc ký cột

cổ điển, HPLC có tính tự động hóa cao hơn và độ nhạy cũng tốt hơn rất nhiều

Câu 9: Các bộ phận chính trong hệ thống HPLC?

1 Bình chứa pha động

- Pha động thường được chứa trong bình thủy tinh

- Pha động trong sắc ký lỏng thường là hai dung môi hòa tan vào nhau

Trang 8

- Trước khi sử dụng, cần lọc qua màng lọc 0,45µm dưới áp suất giảm

- Đuổi khí hòa tan trong pha động bằng cách: chạy siêu âm, sục khí trơ như heli,…

2 Hệ bơm

- Bơm cao áp là bộ phận để đẩy pha động từ bình chứa dung môi đi qua cột bằng áp suất cao (250-500 at)

- Có thể chịu được áp suất cao và không bị dung môi ăn mòn

- Lưu lượng bơm từ 0.1 đến 10mL/phút

3 Hệ tiêm mẫu

- Có thể là hệ tiêm mẫu tự động hoặc tiêm mẫu bằng tay có bộ phận kim phun

- Dung dịch mẫu phân tích được tiêm thẳng vào pha động bằng một xilanh qua van tiêm có vòng chứa mẫu

- Sample loop có dung tích khác nhau: 0,5 - 20µL

- Auto sampler chứa nhiều mẫu và tiêm lần lượt các mẫu vào hệ thống sắc kí theo chương trình đã chọn

4 Cột

Trong cột nhồi pha tĩnh:

- Pha tĩnh trên nền nhôm oxyd

- Pha tĩnh trên nền cao phân tử (Polystyren, Cellulo)

- Pha tĩnh trên nền mạch cacbon

- Pha tĩnh trên nền silicagel

- Thường dùng: Detector tử ngoại và khả kiến

6 Thiết bị thu thập dữ liệu

Tín hiệu từ đầu dò có thể được thu thập trên máy ghi biểu đồ hoặc bộ tích hợp điện tử khác nhau với các phần mềm lưu trữ, phân tích và xử lý dữ liệu sắc ký

Câu 10: Nêu ý nghĩa các đại lượng thời gian lưu, hê số phân bố, số đĩa lý thuyết trong phương pháp sắc ký?

 Thời gian lưu (t R):

- Tính chất lưu giữ phản ánh sự phân bố của chất tan giữa pha tĩnh và pha động và được biểu thị bằng các đại lượng như thời gian lưu, thể tích lưu

- Thời gian lưu tR là khoảng thời gian từ lúc tiêm mẫu vào cột đến khi pic đến detector

- Pic nhỏ bên trái là của chất không lưu giữ Tốc độ di chuyển của nó bằng tốc độ

di chuyển trung bình của các phân tử pha động Thời gian tM của các chất không lưu giữ được gọi là thời gian chết

- Dựa vào thời gian lưu tR, tính được tốc độ trung bình của chất phân tích theo công thức: ῡ = 𝐿

𝑡𝑅 , trong đó: L là chiều dài cột

Trang 9

- Tương tự, tốc độ trung bình của các phân tử pha động là: υ = 𝐿

CS là nồng độ mol của chất tan trong pha tĩnh và CM là nồng độ mol trong pha động

- Ái lực tương đối của chất tan với hai pha sẽ lượng giá hệ số K

- Trị số K càng lớn, sự di chuyển của chất tan qua pha tĩnh càng chậm

- Nếu các chất trong hỗn hợp có hằng số K khác nhau càng nhiều, thì khả năng tách diễn ra càng dễ dàng hơn

- Số đĩa lý thuyết tính theo công thức: N= 𝐿

𝐻 , trong đó: L là chiều dài của cột được chia thành N đĩa lý thuyết và H là chiều cao của đĩa lý thuyết

Câu 11: Nguyên tắc của phương pháp sắc ký lớp mỏng? Các bước chính trong phương pháp săc ký lớp mỏng.Ứng dụng của phương pháp sắc ký lớp mỏng?

 Nguyên tắc của pp sắc ký lớp mỏng (TLC):

- Quá trình tách bằng sắc ký lớp mỏng được thực hiện trên một lớp mỏng gồm các hạt kích thước đồng nhất được kết dính trên một giá thủy tinh, nhôm hoặc chất dẻo

- Lớp mỏng kết dính là pha tính

Trang 10

- Sắc ký lớp mỏng là một kỹ thuật tách các chất được tiến hành khi cho pha động (MP)

di chuyển qua pha tĩnh (SP) trên đó đã chấm hỗn hợp các chất cần tách

- Dung môi; Dung dịch đối chiếu; Dung dịch mẫu thử

- Bút chì; Ống mao quản; Máy sấy

- Dụng cụ phun thuốc thử; Đèn tử ngoại

2 Tiến hành

2.1 Hoạt hóa bản mỏng

- Cắt bản mỏng theo kích thước phù hợp với bình sắc ký

- Sấy bản mỏng 110oC trong 1h

2.2 Bão hòa dung môi trong bình sắc ký

- Chuẩn bị hệ dung môi theo yêu cầu từng chuyên luận (VD: EtOH: H2O (30:5); Sử dụng ống đong và bình nón nút mài)

- Lót giấy lọc xung quanh bình sắc ký

- Rót hệ dung môi đã chuẩn bị vào bình sắc ký

- Đậy nắp và để yên trong 1 h (tránh ánh sáng và nhiệt độ cao)

2.3 Chấm mẫu đối chiếu và mẫu phân tích lên bản mỏng

- Rót mẫu đối chiếu và mẫu thử ra cốc

- Đậy kín bình và triển khai ở nhiệt độ từ 20 °C đến 25 °C và tránh ánh sáng

- Khi dung môi đi được khoảng 3/4 bản mỏng, lấy bản mòng ra khỏi bình,

- Đánh dẩu mức dung môi, làm bay hơi dung môi còn đọng lại trên bản mòng rồi hiện vết theo chi dẫn trong chuyên luận riêng

3 Phát hiện các vết sắc ký và đánh giá kết quả

- Phát hiện các vết sắc ký theo quy định trong chuyên luận riêng: dưới ánh sánh thường, dèn UV – VIS, hoặc phun thuốc thử hiện màu…

- Các loại thuốc thử hiện màu như:

+ Thuốc thử chung: Acid phosphomolipdic; H2SO4; Hơi Iod

+ Thuốc thử chọn lọc: Ninhydrin; 2.7 fluorescein; Vanilin/ H2SO4

Trang 11

- Định tính: Dựa vào Rf của mẫu chuẩn và thử chạy sắc ký trong cùng điều kiện

- Thử tinh khiết: Phát hiện vết lạ trên sắc ký đồ

- Định lượng:

+ Cách 1: Tách chiết chất phân tích trong vết sắc ký bằng dung môi thích hợp Sau đó làm sạch => Định lượng chất phân tích bằng phương pháp thích hợp (Ít dùng)

+ Cách 2: ĐL trực tiếp trên bản mỏng

Câu 12: Các bài tập định lượng bằng phương pháp quang phổ UV- VIS?

Lưu ý: Câu này ko nêu rõ bài tập như thế nào, ở đây em chỉ nêu các phương pháp để làm bài tập định lượng bằng phương pháp UV-VIS Những bài tập cụ thể, em sẽ để ở cuối đề cương, nếu thi vào câu này, anh/chị có thể tìm để tham khảo

1 Định lượng một chất trong dung dịch:

 Phương pháp đường chuẩn

- Pha dãy chuẩn có nồng độ C tăng dần

- Dựng đồ thị đường chuẩn A = f ( C ) Viết phương trình hồi quy tuyến tính của đường chuẩn y = ax + b

- Đo A mẫu phân tích, tìm được Cx trên đồ thị

 Phương pháp thêm chuẩn

- Chuẩn bị dung dịch mẫu phân tích có Cx (dung dịch a)

- Thêm vào dung dịch a một thể tích dung dịch chuẩn có Cc (dung dịch b)

- Đo Ax và A (x + c) của dung dịch a và dung dịch b

Định lượng

Một chất trong dung dịch

Phương pháp

đường chuẩn

Phương pháp thêm chuẩn

Phương pháp so sánh

Nhiều chất trong Dung dịch

Đo độ hấp thụ (A) dung dịch tại nhiều bước sóng

Đạo hàm

Trang 12

Câu 13: Nguyên lý và cơ sở của phương pháp Quang phổ hấp thụ UV-VIS

1 Nguyên lý của phương pháp Quang phổ hấp thụ UV-VIS