Phương pháp phân tích quang phổ

Phương pháp phân tích quang phổPhổ hấp thụPhương pháp định tínhĐịnh lượngĐo trực tiếpPha chuẩn so sánh

I PHƯƠNG PHÁP TÍCH QUANG QUANG PHỔ

I.1 Phương pháp phân tích bằng quang phổ hấp thụ phân tử

1.1 Phổ hấp thụ

D

max

Hình 4-1

Các đại lượng đặc trưng cho sự hấp thụ ánh sáng của vật chất mà trong lí thuyết hấp thụ ánh sáng đã đề cập đến như mật độ quang D truyền qua T, hệ số hấp thụ phân tử v.v đều phụ thuộc bước sóng ánh sáng tới bản chất của môi trường Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của một trong các đại lượng này vào bước sóng đối với một bản chất cho trước gọi là phô hấp thụ của chất đó

Mỗi chất đầu có một miền bước sóng mà ở đó chúng hấp thụ ánh sáng mạnh hơn các miền khác, ta gọi đó là miền hấp thụ (hay dãy hấp thụ) Trong miền hấp thụ các chất không hấp thụ như nhau với mọi bước sóng và thường tồn tại một bước sóng và với bước sóng này chất đó hấp thụ mạnh nhất (cực đại )người ta gọi đó là bước sóng hấp thụ cực đại (max) Do thường tồn tại bước sóng hấp thụ cực đại nên phổ hấp thụ hay có dạng hình chuông như hình vẽ

1.2 Phương pháp phân tích định tính bằng phổ hấp thụ

Dựa trên sự liên quan giữa bản chất và tính chất quang phổ của chúng, người ta có thể tiến hành việc phân tích định tính các chất

Những chất có cấu trúc phân nguyên tử khác nhau sẽ có những bước sóng hấp thụ cực đại (max) và dạng phổ khác nhau Do đó dựa trên vị trí cực đại của phổ hấp thụ và dạng phổ hấp thụ ta có thể xác định một chất là chất gì hay một hỗn hợp có những chất gì

Trong phương pháp này, bằng các thiết bị quang điển người ta có thể khảo sát sự thay đổi của mật độ quang theo bước sóng từ đó vẽ nên phổ hấp thụ (bằng tay hoặc bằng máy tự ghi) Sơ đồ hoạt động đơn giản của thiết bị này như sau:

Ánh sáng từ nguồn S được dẫn qua hệ tán sắc T để tạo các chùm đơn sắc có bước sóng khác nhau Hệ tán sắc này có thể di chuyển để quét các tia sáng đơn sắc này qua một khe hẹp K1 như vậy ta có thể từng bước sóng khác nhau qua khe này ánh sáng sau khi qua khe được dẫn đến cuvet C đựng dung dịch và cường độ của ánh sáng ló ra khỏi dung dịch này sẽ được đo bằng một máy đo cường độ sáng M đặt ngay sau dung dịch

Từ máy đo cường độ này ta có thể xác định được mật độ quang D theo Vẽ đường biểu diễn D () ta được phổ hấp thụ là bước sóng cực đại

1.3 Phương pháp phân tích định lượng

Ngoài việc định tính người ta còn dùng phương pháp phổ hấp thụ để phân tích định lượng, tức là xác định nồng độ các chất

 Đối với các dung dịch loãng

Định luật Bouguer – Lambert – Beer khá chính xác đối với các nồng độ thấp, do đó trong trường hợp dung dịch loãng ta có thể ứng dụng tốt định luật để xác định nồng độ dung dịch

Như đã biết mật độ quang D, tỉ lệ với nồng độ C của dung dịch theo biểu thức:

c I

D

Từ biểu thức này ta có thể tiến hành định lượng dung dịch loãng theo hai phương pháp sau:

 Phương pháp đo trực tiếp:

Đầu tiên ta lập phổ hấp thụ để tìm max Từ đó xác định mật độ quang

Dmax tương ứng : DM = M C

Với  M: giá trị của ứng với bước sóng max

Suy ra:



M M

D C





Giá trị Mcủa mỗi chất có thể viết được bằng cách tra bảng (giá trị thì dùng thước vi cấp để đo) như vậy ta tính được C

Phương pháp này ít được dùng thiếu chính xác đo các chất lỏng phải được chứa trong cuvet nên xảy ra các hiện tượng phản xạ và hấp thụ trên thanh bình

 Phương pháp pha chuẩn so sánh:

Đầu tiên ta pha một dung dịch chuẩn cùng chất với dung dịch cần đo theo một nồng độ Co nào đó Đo mật độ quang Do của dung dịch chuẩn này, ta có:

D o =  C o (1)

Sau đó đo mật độ quang Dx của dung dịch chưa biết nồng độ nói trên, gọi

Cx là nồng độ dung dịch này ta có:

D x =  C x (2)

Lập tỉ số giữa (1) và (2) ta có:

0 0

0

C D C C

C D

X x

X







 Đối với dung dịch đậm đặc:

Đối với dung dịch đậm đặc thì định luật Bouguer – Lambert – Beer không còn chính xác nữa, lúc đó D không còn tuyến tính với C nữa (mặc dầu  1 cố định) Do đó để xác định nồng độ các dung dịch đậm đặc ta dùng các phương pháp sau:

 Phương pháp pha loãng:

Ta pha loãng có tính toán dung dịch này cho đến khi nào nồng độ giảm xuống vào trong khoảng tuyến tính của hàm D  f ( C ) Sau đó thực hiện phép

đo giống như đối với dung dịch pha loãng sau khi xác định được nồng độ pha loãng này ta tính toán ngược lại để suy ra nồng độ ban đầu của nó

 Phương pháp lập đường chuẩn:

Ta pha dung dịch cùng chất với dung dịch cần đo thành nhiều nồng độ chuẩn đã biết từ thấp đến cao: Co, C1, C2,… Cn sao cho ước lượng nồng độ Cx của dung dịch chưa biết nằm trong khoảng các nồng độ này (tức là nhắm chừng

Co>C x)

1

C C2 C3 C x 2

x

C

D x

D x

D 3

D 2

D 1

D 0

0

C

Hình 4-2

Lần lượt đo các mật độ quang D1, D2 …Dn của các dung dịch chuẩn này Từ đó vẽ đường biểu diễn D = f( C )bằng cách nối các cặp điểm (D1, C1) tương ứng trên hai trục đồ thị D, C

Kể từ đó ta đo mật độ quang Lx của dung dịch chưa biết này

Từ giá trị D x ta chiếu lên đồ thị và hạ thẳng góc xuống trục ghi nồng độ C, từ đó suy ra được giá trị Cx Lưu ý khi vẽ đồ thị cần biết tính toán sai số và lập các ô sai số

Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Trong y học dược học người ta sử dụng phương pháp này để nhận biết và xác định nồng độ các chất trong máu, huyết tương các dịch chất trong cơ thể các thành phần dược phần dược chất trong thuốc…v.v