Vật chất được cấu tạo từ các nguyên tử, ion, phân tử… Tổng năng lượng bên trong vật chất gọi là nội năng 3.. Các mức năng lượng trong nguyên tử: Mức năng lượng điện tử Mức năng lượng
Trang 1KHÁI QUÁT
VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH PHỔ NGHIỆM
CHƯƠNG 8
Trang 25 Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế
6 Định luật Lambert – Beer
Trang 5 Dựa vào sự tương tác giữa bức xạ và vật chất.
Tùy theo bản chất bức xạ và vật chất, kết quả tương tác là tín hiệu (phổ) hay đại
Trang 7 Bức xạ điện từ là dạng năng lượng truyền
đi trong không gian với vận tốc rất lớn theo dạng sóng hình sin
Bản chất sóng
Trang 8 Bước sóng hay độ dài sóng λ(cm, μm,
nm, A ): khoảng cách giữa 2 cực đại hay
2 cực tiểu nối tiếp nhau
Trang 9 Chu kỳ T(s): thời gian sóng truyền giữa 2 cực đại liên tiếp
Tần số ν(s -1 ): số dao động trong một giây
Trang 10Với h = 6,63.10 27 (erg.s): hằng số Plank
Nhận xét:
+ Bức xạ có độ dài sóng càng bé thì năng lượng của các hạt photon càng lớn
Bản chất hạt
Trang 11 Ánh sáng trắng là tổng hợp các bức xạ
vùng thấy được.
Sóng radio
Vi sóng
Hồng ngoại
khả kiến
UV
Tia X
Trang 1212GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
Trang 13(cm)
σ (cm -1 )
ט (Hz)
Bức xạ
E (Kcal/mol)
Trang 14 PP hấp thu UV – Vis
PP hấp thu IR
…
2.2 Các vùng bức xạ điện từ
Trang 15 Vật chất được cấu tạo từ các nguyên tử, ion, phân tử…
Tổng năng lượng bên trong vật chất gọi là nội năng
3 Năng lượng của vật chất
Trang 16 E q : năng lượng sinh ra do phân tử quay quanh trọng tâm của nó.
3 Năng lượng của vật chất
Trang 17Các mức năng lượng trong nguyên tử:
Mức năng lượng điện tử
Mức năng lượng dao động
Mức năng lượng quay.
3 Năng lượng của vật chất
Trang 18v’ 3 v’ 2
Trạng thái năng lượng của phân tử hai nguyên tử
Trạng thái electron
cơ bản
Trạng thái electron kích thích
dđ
Trang 19 Phân tử có cấu tạo phức tạp hơn nguyên
tử → số mức năng lượng của nó sẽ nhiều hơn.
Các ntử, ptử ở mức E thấp (cơ bản) → nhận được năng lượng thích hợp từ bức
xạ → E cao (trạng thái kích thích).
3 Năng lượng của vật chất
Trang 214.1 Sự hấp thu bức xạ của vật chất
++
λ
E λ = hט
Trang 22hiện tượng hấp thu BX của VC.
Năng lượng VC hấp thu:
E 1 ; E 2 : mức năng lượng ở trạng thái đầu và
trạng thái cuối của VC
ט: tần số của bức xạ bị hấp thu
4.1 Sự hấp thu bức xạ của vật chất
Trang 23Theo thuyết lượng tử
Ntử, ptử, ion…có một số giới hạn các mức năng lượng nhất định
S ự hấp thu hay phát xạ BX của VC không phải liên tục và bất kỳ mà có tính chất gián đoạn và chọn lọc
Nguyên tử, phân tử chỉ hấp thu hay phát
xạ 0, 1, 2,…., n lần lượng tử hט.
4.1 Sự hấp thu bức xạ của vật chất
Trang 25 Khi chiếu bức xạ đến vật chất, vật chất hấp thu năng lượng làm tổng nội năng của
nó biến thiên một đại lượng:
∆E = ∆E đt + ∆E dđ + ∆E q
Trang 26và TTKT nào đó → VC mới hấp thu.
Chỉ những BX có tần số đúng bằng các tần
số riêng của phân tử thì mới bị vật chất hấp thu.
4.1 Sự hấp thu bức xạ của vật chất
Trang 27 Bức xạ có năng lượng thấp: tạo ra sự dịch chuyển các mức năng lượng của E q
Bức xạ hồng ngoại: tạo ra sự dịch chuyển các mức năng lượng của E dđ , E q
Bức xạ UV-Vis : tạo ra sự dịch chuyển các
4.1 Sự hấp thu bức xạ của vật chất
Trang 29Khi vật chất hấp thu bức xạ:
Vật chất được bổ sung năng lượng.
Ptử, ntử chuyển từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao.
Trạng thái điện tử cơ bản chuyển lên trạng thái điện tử kích thích (tồn tại trong khoảng thời gian ngắn 10 -3 – 10 -8
4.3 Sự biến đổi bức xạ hấp thu
Trang 30 Thành E quay ; E daođộng ; E tịnhtiến → các phân
tử va chạm nhiều hơn → sinh nhiệt.
Trạng thái kích thích → trạng thái cơ bản: phân tử phát bức xạ có tần số ט'.
Trang 31Phổ hấp thu:
Đường biểu diễn cường độ hấp thu (A, T…) bức xạ theo (λ, σ, ט )
Nếu vật hấp thu dạng:
Nguyên tử → phổ hấp thu nguyên tử
Phân tử → phổ hấp thu phân tử
4.4 Phổ hấp thu
Trang 32GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
4.4 Phổ hấp thu
Trang 33 Tần số bức xạ bị hấp thu có ý nghĩa đặc trưng cho cấu trúc VC → QP định tính.
Nếu mẫu chứa càng nhiều cấu tử X hấp thu BX → cường độ giảm E của BX càng mạnh → dựa vào phổ hấp thu để định lượng X.
4.4 Phổ hấp thu
Trang 35 Vật chất ở dạng ntử, ptử, nhận được năng lượng thích hợp → chuyển từ mức NL thấp (bền) lên mức NL cao (kém bền).
thấp → phát ra NL dạng BX → hiện
4.5 Sự phát xạ của vật chất
Trang 375 Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế
(UV-Vis)
điện) (IR)
Trang 38SƠ ĐỒ CẤU TẠO MÁY ĐO QUANG
Trang 39Hitachi Instruments U-3010
Trang 416 Định luật Lambert – Beer
Trang 42GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
6 Định luật Lambert – Beer
Nếu bề mặt chậu đo thật nhẵn (I R = 0)
Cường độ hấp thu biểu diễn thông qua các đại lượng (T, A):
Độ truyền suốt:
Phần trăm truyền suốt:
Trang 436 Định luật Lambert – Beer
Độ hấp thu A:
Trang 456 Định luật Lambert – Beer
của bức xạ tỉ lệ với bề dày và nồng độ
của chất hấp thu
Với ε: hệ số hấp thu (đặc trưng cho cường
độ hấp thu bức xạ của chất khảo sát)
Trang 47A = εbC
εb = const
Nồng độ mẫu quá cao → mức độ liên hợp hay phân li của phân tử thay đổi → quan
hệ tuyến tính triệt tiêu.
6 Định luật Lambert – Beer
Trang 49Điều kiện nghiệm đúng của ĐL:
Trang 50GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
Định tính:
giữa chuẩn và mẫu theo λ CĐ ,ε
Cần kết hợp thêm: sắc ký, phổ hồng ngoại, khối phổ, phổ cộng hưởng từ NMR… để tăng độ chính xác.
Trang 53PHÉP ĐO TRỰC TIẾP
Đo độ hấp thu A m của DD mẫu
Tra ε lý thuyết (sổ tay)
Xác định b (chậu đo)
Nhược điểm: kém chính xác vì ε lý
Trang 54GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
PHÉP SO SÁNH
Pha DD chuẩn C C (biết trước) → đo A C
Đo độ hấp thu A m của DD mẫu (dùng cùng
1 chậu đo b)
Trang 55ĐIỀU KIỆN ỨNG DỤNG PHÉP SO SÁNH:
Trang 57PHÉP LẬP ĐƯỜNG CHUẨN
A
A (mẫu)
Trang 59 THÊM CHUẨN VÀO MẪU VÀ SO SÁNH
THÊM CHUẨN VÀO MẪU VÀ SỬ DỤNG ĐƯỜNG CHUẨN
PHÉP THÊM CHUẨN
Trang 63THÊM CHUẨN VÀO MẪU
Trang 65THÊM CHUẨN VÀO MẪU
VÀ SỬ DỤNG ĐƯỜNG CHUẨN
Trang 66GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
Chuẩn độ dd khảo sát X bằng dd chuẩn C C
C + X → A + B
Đo độ hấp thu của một trong bốn cấu
tử trên ở một bước sóng thích hợp trong suốt quá trình chuẩn độ.
Vẽ A = f(Vc) → tìm điểm tương
đương
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO QUANG
Trang 67Vd: chuẩn độ Bi 3+ và Cu 2+ bằng EDTA Biết:
Trang 69 Sử dụng tính chất cộng độ hấp thu:
độ hấp thu dd (chứa n cấu tử) tại 1 bước sóng λ i bằng tổng độ hấp thu của từng cấu tử tại bước sóng đó.
cần tách → lập hệ phương trình.
ĐỊNH LƯỢNG NHIỀU CẤU TỬ
Trang 70GV: Trần T Phương Thảo
BM Hóa Lý (ĐHBK)
ĐỊNH LƯỢNG NHIỀU CẤU TỬ
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
+ +
=
+ +
=
+ +
=
λ λ
λ
λ λ
λ
λ λ
λ
n n
n
2 2
2
1 1
1
N I
N I
N I
A
A A
A
A A A
A A
Trang 71ĐỊNH LƯỢNG 2 CẤU TỬ
