Chuong 2 pt hltp 1 uv vis final

9/13/2020 1 PHÂN TÍCH HÓA LÝ THỰC PHẨM 1 TS DƯƠNG HỮU HUY PHONE 0987 513 138 EMAIL huydh@hufi edu vn duonghuuhuy@yahoo com vn Nội dung môn học • Chương 1 Đại cương về phân tích hóa lý thực phẩm (4,0,8[.]

PHÂN TÍCH HÓA LÝ

THỰC PHẨM 1

TS DƯƠNG HỮU HUY

PHONE: 0987.513.138

EMAIL: huydh@hufi.edu.vn

duonghuuhuy@yahoo.com.vn

Nội dung môn học

• Chương 1: Đại cương về phân tích hóa lý

thực phẩm (4,0,8).

• Chương 2: Các phương pháp phân tích hóa

lý (8,0,16).

• Chương 3: Phân tích một số chỉ tiêu trong

thực phẩm (18,0,36).

Chương 2: Các phương pháp phân

tích hóa lý

• Phương pháp quang học

– Phương pháp khúc xạ kế

– Phương pháp AAS

• Phương pháp sắc kí

Phổ hấp thu phân tử UV-VIS

1 Phổ điện từ trường

2 Cơ sở phổ hấp thu phân tử UV-VIS (Định luật Lambert – Beer)

3 Thiết bị quang phổ UV-VIS

4 Ứng dụng

5 Phương pháp đường chuẩn

Phổ điện từ trường Vùng ánh sáng khả kiến

Tính chất của ánh sáng

E is the energy of the photon in joules

h is Planck's constant (6.624 x 10-34 joule seconds)

  is the frequency of the radiation

 Nhớ:  = c/λ



h

Sự hấp thu và phát xạ của bức xạ điện từ

• Sự hấp thu: là quá trình vật chất nhận năng lượng của ánh sáng và chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn.

• Sự phát xạ: là quá trình vật chất chuyển từ trạng thái năng lượng cao về trạng thái năng lượng thấp, đồng thời phát ra năng lượng bức xạ (photon)

E = h

Higher energy

Lower energy

Absorption Emission

PHỔ HẤP THU PHÂN TỬ

• Đường biểu diễn độ

hấp thu A, hoặc ε

vào độ dài sóng

(bước sóng ʎ) của

chất phân tích gọi là

phổ hấp thu phân tử

(Mối quan hệ giữa

độ hấp thu và bước

sóng)

• Phổ hấp thu phân tử

có dạng PHỔ ĐÁM!

9

PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU PHÂN TỬ

• Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV–

Vis: Ultraviolet-Visible) => Phương pháp trắc quang

• UV (200-350 nm) – Vis (350-700 nm)

• Nguyên tắc: dựa trên khả năng hấp thu ánh

sáng (bức xạ) của một hợp chất (khả năng này phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của chính hợp chất đó!).

10

Định luật Lambert-Beer

• Mối quan hệ giữa độ hấp thu, A với nồng độ, C và

chiều dài, l

A = ε.l.C

• Phát biểu định luật Lambert Beer:Trong dd đồng

nhất và đẳng hướng thì độ hấp thu quang học tỷ

lệ với nồng độ dd và bề dày (chieu dai) dd

• Cơ sở định lượng bằng pp phổ hấp thu!

A = LC

14

A

Nồng độ

Co

Mối liên hệ giữa A và C

Nguyên nhân gây sai lệch định luật

Sai lệch dụng cụ đo:độ đơn sắc của bức xạ điện từ

và các ảnh hưởng khác của các thiết bị đo độ hấp

thu

Sai lệch hóa học: những biến đổi hóa học của chất

phân tích khi pha loãng dd, sự phân ly của chất

phân tích, ảnh hưởng của pH, nhiệt độ…

MÁY QUANG PHỔ UV-VIS

Máy quang phổ UV-Vis, Jasco V-750

16

Sơ đồ cấu tạo của thiết bị quang phổ UV-Vis cơ bản.

1 Nguồn sáng (nguồn bức xạ)

• Vai trò: Cung cấp nguồn bức xạ thích hợp cho

quá trình đo

• Bức xạ được cung cấp bởi nguồn sáng thường

khoảng rộng của phổ

19

Đèn Tungsten

• Là nguồn sáng dùng phổ biến trong các máy quang phổ.

• Cung cấp bức xạ từ 330 – 900 nm (bức xạ vùng khả kiến).

• Cấu tạo: Đèn có dây tóc làm bằng dây kim loại Tungsten đặt trong bóng thủy tinh chứa đầy khí trơ (Neon or Argon).

• Hoạt động: Với U=6 v và cường độ rất lớn, dây tóc Tungsten bị nung đỏ đưa các khí trơ lên trạng thái kích thích và phát bức xạ.

• Thời gian hoạt động của đèn khoảng 1200 giờ.

20

Đèn Hydro/Deuterium

• Là nguồn sáng cung cấp bức xạ tử ngoại

liên tục từ 200 – 450 nm

• Cấu tạo: dây tóc Tungsten và anode được

đặt đối diện trong hộp kim loại Niken Vỏ

đèn làm bằng vật liệu như thạch anh Bên

trong chứa đầy khí D2

• Hoạt động: hồ quang được tạo ra từ dây

tóc và anode sẽ kích thích các phân tử D2,

khi các phân tử D2 trở về trạng thái cơ bản

sẽ phát ra bức xạ (tử ngoại)

• Thời gian hoạt động khoảng 500 giờ

21

2 Bộ đơn sắc

đơn sắc

• Có hai loại thích bị phổ biến là lăng kính và cách tử

White Light

Gratings

22

3 Buồng đo (bộ phận chứa mẫu)

• Buồng đo là khoang tối, bên trong đặt bộ phận

chứa mẫu – cuvette

• Cuvette có thể làm bằngnhựa, thủy tinh hay

thạch anh Chiều dài thường là 1 cm (chiều dài l

trong định luật Lambert-Beer)

• Cuvette thủy tinh chỉ dùng trong vùng Vis, còn

cuvette thạch anh dùng trong vùng UV và Vis

23

• Sử dụng cuvette đúng kĩ thuật:

• Đặt cuvette vào khe đo sao cho mặt sáng của cuvette HỨNG đường truyền tia sáng/

24

4 Bộ phận detector

thành tín hiệu điện

bức xạ tới bề mặt catot của tế bào quang điện,

ống nhân quang hoặc mảng diod

25

Đầu dò mảng diod (Diode Array Detectors)

26

4 Bộ phận xử lý tín hiệu và điều khiển

• Vai trò: ghi nhận và xử lý số liệu Giao diện

giữa người sử dụng và thiết bị

27

Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ 1 chùm tia

• I0chỉ được đo tại thời điểm ban đầu của quá trình đo.

28

Sơ đồ cấu tạo của máy quang phổ 2 chùm tia

• I0được đo đồng thời trong suốt quá trình đo/. 29

I 0

I

ỨNG DỤNG CỦA PP PHỔ HẤP THU PHÂN TỬ

• Nhiều lĩnh vực: thực phẩm , dược, môi trường…

• Trong thực phẩm:

– Protein, glucid…

– Thành phần khoáng đa lượng và vi lượng – Vitamin

– Chất tạo màu, chất bảo quản

• Là detector quan trọng và phổ biến khi kết hợp với

phương pháp sắc kí.

30

PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG

PHÁP PHỔ UV-VIS

• Nguyên tắc và cơ sở định lượng của phương pháp.

• Phương pháp so sánh

• Phương pháp so sánh thêm chuẩn

• Phương pháp đường chuẩn

• Phương pháp đường thêm chuẩn

• Phương pháp vi sai

• Phương pháp chuẩn độ trắc quang

31

Cơ sở định lượng

• Dựa vào khoảng tuyến tính của định luật Lambert-Beer (là khoảng nồng độ mà mối quan hệ giữa độ hấp thu và nồng độ là tuyến tính với nhau).

• Khi chiếu 1 chùm tia đơn sắc (ʎmax) đi qua một dung dịch đồng nhất và đẳng hướng thì cường độ hấp thu A

tỉ lệ thuận với nồng độ của phân tử hấp thu trong dung dịch.

A = ε.l.C

32

Nguyên tắc định lượng

• Chất phân tích X được xử lý để tách ra khỏi nền mẫu (Bước

xử lý mẫu) Vd:

• Chuẩn bị dung dịch chuẩn của chất X (điểm chuẩn hoặc

đường chuẩn) Nồng độ chất chuẩn nằm trong khoảng tuyến

tính của định luật Lambert-Beer.

• Thực hiện phản ứng tạo màu cho chất X (nếu có) Phản ứng

tạo màu này thực hiện tương tự giữa chuẩn và mẫu Vd:

• Xác định bước sóng tại đó có độ hấp thu cực đại (bước sóng

hấp thu cực đại - ʎmax).

• Đo quang (độ hấp thu) của mẫu và chuẩn theo qui trình tối ưu

của phép đo.

• Tính toán kết quả Suy ra hàm lượng chất X có trong mẫu /.

33

Cách xác định ʎmaxtrong thực hành

• Chuẩn bị 1 dung dịch màu của chất phân

tích X (thông

thường là bình chuẩn có nồng

độ lớn nhất).

34 λmax

Phương pháp so sánh với 1 chuẩn

• Pha dung dịch có nồng độ Cc Thực hiện lên

• Tính kết quả:

c

c x x A

C A

35

Ví dụ

• Để xác định Pb trong mẫu thực phẩm, ta tiến hành cân 5g mẫu, hòa tan thành dd, sau đó tiến hành tạo phức với thuốc thử dithizon, phức Pb-dithizon tan trong CH3Cl Chiết phức bằng CH3Cl, dd sau khi chiết được định mức thành 25ml Dd chuẩn được chuẩn bị tương tự như

dd mẫu, chứa 10µgPb/25ml Độ hấp thu (tại λmax =545nm) của chuẩn và mẫu là

Ac=0.320, As=0.225 Tính hàm lượng Pb (mg/kg)?

36

Phương pháp so sánh với 2 chuẩn

cho C1 < Cx < C2

dung dịch mẫu

• Đo quang của 3 dung dịch trên: A1 < Ax < A2

• Tính kết quả:

)

1 2

1 2

A A

C C C









37

Ví dụ

• Để xác định Pb trong mẫu thực phẩm, ta tiến hành cân 5g mẫu, hòa tan thành dd, sau đó tiến hành tạo phức với thuốc thử dithizon, phức Pb-dithizon tan trong CH3Cl Chiết phức bằng CH3Cl, dd sau khi chiết được định mức thành 25ml Thực hiện 2

dd chuẩn tương tự như mẫu, 1 dd chứa 6.25µg/25ml và 1 dd chứa 12.5µg/25ml Độ hấp thu (tại λmax=545nm) của dd mẫu và 2 dd chuẩn lần lượt là: As = 0.225; Ac1= 0.160 và

Ac2=0.323 Tính hàm lượng Pb (mg/kg)?

38

Nhận xét về phương pháp so sánh

chuẩn phải nằm trong khoảng tuyến tính của

định luật Lambert-Beer

mẫu nhiều thì nên sử dụng pp đường chuẩn)

càng gần với nồng độ mẫu càng tốt

39

Phương pháp thêm chuẩn

lượng chất chuẩn có nồng độ đã biết (Cc)

với chính dd đó nhưng có thêm 1 lượng chất chuẩn có nồng độ xác định

– PP so sánh thêm chuẩn – PP đường thêm chuẩn

40

Phương pháp thêm chuẩn thích hợp:

–Không biết thành phần nền của mẫu

–Mẫu rất phức tạp

–Loại bỏ được ảnh hưởng nền

–Xác định được hàm lượng nhỏ

41

Phương pháp so sánh thêm chuẩn

• Chuẩn bị 3 bđm có V bằng nhau Lấy 2 V như nhau của dd mẫu vào 2 bđm (b1 và b2)

• B1: dd mẫu có nồng độ Cx, thực hiện lên màu, đo quang Ax

• B2: thêm 1 lượng chính xác dd chuẩn biết trước nồng độ Cc (bình này có nồng độ Cx+c), thực hiện lên màu, đo quang Ax+c

• B3: nước cất, thực hiện lên màu DD này dùng làm dd so sánh (Lưu ý: B3 này còn có thể dùng chính dd mẫu làm dd so sánh, không thêm bất cứ thuốc thử lên màu nào!)

42

• Tính kết quả:

độ X trong bđm V ml Tức là mẫu đã bị pha

loãng so với ban đầu, do đó nếu gọi Co, Volà

nồng độ và thể tích ban đầu thì:

x c x

x c

x

A A

A C

C







x

o x o

V

V C

C  .

43

Ví dụ

• Lấy 20 ml dd mẫu có chứa Fe, thực hiện phản ứng lên màu với thuốc thử 1,10-phenaltroline,

và định mức thành 50 ml Đo A tại 510 nm được 0.225

• Lấy 20 ml mẫu khác thêm 4 ml dd Fe chuẩn 10 mg/L, thực hiện phản ứng lên màu tương tự và định mức thành 50 ml Đo A được 0.358

• Tính nồng độ Fe của dd mẫu

44

Phương pháp đường thêm chuẩn

• Chuẩn bị 4 dung dịch mẫu (4 bình) cĩ nồng độ

mẫu là Cx

• Lần lượt thêm dung dịch chuẩn vào các bình với

nồng độ tăng dần

• Thực hiện phản ứng lên màu

• Chuẩn bị dd mẫu trắng (blank):

• Đo độ hấp thu quang

• Xây dựng đường phụ thuộc A theo C, thu được

phương trình hồi qui y=ax+b => Cx cần tìm/

45

Thể tích mẫu, ml

Thể tích chuẩn, ml

1

V3=3.V 1

Thuốc thử

Định mức đến vạch mức bằng nước cất!

*Khơng vẽ điểm 0:0 trong phương pháp đường thêm chuẩn

46

47

Dd chuẩn

Cc

Dd cần xác định Cx

V c

V x

Cx

Cx+ ∆C1 Cx + ∆C3

Cx+ ∆C2

Đồ thị đường thêm chuẩn

48

Không thêm chuẩn

Nồng độ thêm vào

A

Nồng độ mẫu

Ví dụ

• Xác định Fe trong mẫu nước sông bằng pp

thêm chuẩn như sau: Rút 20 ml mẫu cho vào 5

bđm 50 ml Sau đó thêm 1 lượng chất chuẩn có

nồng độ lần lượt 0.1,0.2,0.3,0.4 ppm vào bình

số 2,3,4,5 Thêm các thuốc thử và định mức

lên 50 ml Sau đó tiến hành đo quang A:

49

C ppm

Phương pháp đường chuẩn

• Là kỹ thuật định lượng phổ biến nhất!

• Dùng 1 đường chuẩn để tính toán nhiều mẫu

• Nhược điểm: gây sai số khi nền mẫu quá phức tạp, hoặc khi hàm lượng chất phân tích trong mẫu thấp

- Ưu điểm: Thuận lợi để phân tích hàng loạt mẫu của cùng một chất trong một loại đối tượng mẫu

=> Nhanh chóng!

50

• Qui trình:

• Chuẩn bị từ 5- 6 dd chuẩn có nồng độ tăng dần,

nằm trong khoảng tuyến tính của định luật

Lambert-Beer

• Thực hiện phản ứng lên màu

• Đo độ hấp thu quang A

• Xây dựng đường chuẩn y=ax+b, là phương trình

hồi qui của đường phụ thuộc giữa A và C

• Đối với mẫu: Lấy V ml mẫu cho vào bđm, thực

hiện phản ứng lên màu => Đo độ hấp thu Ax

• Áp vào phương trình đường chuẩn thu được Cx

a b A

C x x

51

STT Bình 0 Bình

1

Bình 2

Bình 3

Bình 4

Bình 5

Bình X

Thể tích chuẩn, ml (A ppm)

Định mức tới vạch mức bằng nước cất!

*Thông thường, khi xây dựng đường chuẩn thì cần vẽ điểm 0:0!

52

1 2 3 4 5

Phương pháp dãy chuẩn

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỘ HẤP THỤ A THEO NỒNG ĐỘ Fe(II)

y = 0.3888x + 0.0041

R2 = 0.9978 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Fe(II) ppm

Ví dụ

• Xác định Fe trong thịt bị: Cân 1 g mẫu hịa tan trong hỗn hợp

acid mạnh Sau đĩ cho tồn bộ vào bình 100 ml và định mức

bằng nước Rút 25 ml mẫu cho vào bđm 50 ml, thêm các thuốc

thử cần thiết, sau đĩ đi đo quang A = 0.245

• Chuẩn bị 1 dãy chuẩn Fe(II) trong bđm 50 ml và thực hiện lên

màu tương tự như mẫu và đo quang A thu được dãy chuẩn như

sau:

C

Hướng dẫn sử dụng Casio lập ptđc

56

Hướng dẫn sử dụng excel lập ptđc

57

Bài tập

bước sóng là:

bước sóng là:

280 nm, ε=1430 l/mol.cm Tính khối lượng aniline cần thiết để pha 100 ml dd aniline

có độ truyền suốt 30% (biết l = 1cm)

59

Định mức thành 50 ml

C, ppm

VD1:15 mg mẫu của một hợp chất cần phân tích A có trọng lượng phân tử 384.63 được hòa tan trong nước và pha loãng đến vạch trong bình định mức 50 mL Lấy 2 mL dung dịch này cho vào bình định mức 100 mL và pha lõang đến vạch.

1 Nồng độ của dung dịch (mol/L) trong bình định mức 50

mL ?

2 Nồng độ của dung dịch (mol/L) trong bình định mức 100

mL ?

3 Dung dịch trong bình định mức 100 mL được cho vào cuvet 5.0 cm và đo độ hấp thu tại bước sóng 496 nm là 0.634 Tính hệ số hấp thu phân tử tại bước sóng này.

60

VD2:Để xác định nồng độ chất A trong một mẫu phân tích,

nhân viên phân tích thực hiện như sau: Lấy 25 mL mẫu cần

xác định cho vào bình định mức 50 mL (thực hiện p/ư lên

màu) và đo được độ hấp thu tại bước sóng 496 nm là 0.463

Tính nồng độ chất A (ppm) trong mẫu cần xác định biết dãy

chuẩn trong bình định mức 50 mL như sau:

Bình định mức

50 mL

Thế tích chất A nồng độ 1 ppm (mL)

Độ hấp thu tại bước sóng 496 nm