46

PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

  • Upload
    np

  • View
    925

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 2: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Toùm taétToùm taét• 1) Cô sôû lyù thuyeát cuûa phöông

phaùp• 2) Ñònh luaät BEER• 3) Kyõ thuaät ñònh löôïng baèng

phoå UV-X• 4) Thieát bò ño phoå UV-X• 5) ÖÙng duïng

Page 3: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

PHÖÔNG PHAÙP QUANG PHÖÔNG PHAÙP QUANG PHOÅ LAØ GÌ???PHOÅ LAØ GÌ???

Phương pháp phân tích quang học

dựa trên việc nghiên cứu sự tương tác của bức xạ ánh sáng trên chất khảo sát hoặc sự phát ra các bức xạ ánh sáng dưới một tác động hóa lý nào đó.

Page 4: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 5: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

KHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁPKHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP

Phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến, hay còn gọi là phương pháp quang phổ hấp thụ, hay phương pháp đo quang dựa trên khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ rọi vào dung dịch của chất nghiên cứu trong một dung môi nhất định.

Page 6: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Maøu saéc cuûa aùnh saùng: Tuỳ theo bước soùng aùnh saùng ñöôïc chia thaønh töøng vuøng soùng :-Vuøng tử ngoại 185 – 400 nm-Vuøng khả kiến 400 – 760 nm

Page 7: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 8: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Johann Wilhelm Ritter

Page 9: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

William Herschel

Page 10: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 11: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Phổ thu được từ một số nguồn sáng phổ biến

Page 12: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Caùc bước soùng cực đñại hấp thụ đñặc trưng cho từng chất, hoặc tỷ lệ đñộ hấp thụ giữa caùc bước soùng laøm cơ sở của việc đñịnh tính.

Độ hấp thụ caùc bức xạ phụ thuộc vaøo nồng đñộ của chất nghieân cứu trong dung dịch cần đño laøm cơ sở của pheùp đñịnh lượng.

Ngoaøi ra, việc đño quang trong một ñđiều kiện quy đñịnh về dung moâi, nồng đñộ, bước soùng …cuõng coù theå laøm cơ sở cho pheùp thử đñộ tinh khiết.

Page 13: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Phöông phaùp ño quang ngoaøi khaû Phöông phaùp ño quang ngoaøi khaû naêng phaân tích caùc chaát trong naêng phaân tích caùc chaát trong dung dòch ñôn chaát tinh khieát, noù dung dòch ñôn chaát tinh khieát, noù coøn giuùp phaân tích caùc chaát coøn giuùp phaân tích caùc chaát trong dung dòch hoãn hôïp nhieàu trong dung dòch hoãn hôïp nhieàu chaát, nhôø söï hoã trôï cuûa phaàn chaát, nhôø söï hoã trôï cuûa phaàn meàm xöû lyù vi tính.meàm xöû lyù vi tính.

Phổ ánh sáng khả kiến

Page 14: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Định luật Lambert – BeerChiếu một chùm tia đơn sắc có cường độ I0 qua dung dịch có chiều dày 1. Sau khi bị hấp thụ, cường độ chùm tia còn lại I .

Độ truyền qua T = I / I0 . Độ hấp thụ A = - lg T = lg( I0 / I)

Độ hấp thụ A (mật độ quang A ) của dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ C của dung dịch theo biểu

thức : A = k . l .C

Page 15: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Trong đó: - k là hệ số hấp thụ phụ thuộc vào cấu tạo của chất tan trong dung dịch. - l là chiều dày lớp dung dịch + Trường hợp C tính theo mol/l và l tính bằng cm, ta có k = Do đó A = .l.C được gọi là hệ số hấp thụ phân tử vì A = khi C = 1mol/l và l = 1cm đặc trưng cho bản chất của chất tan trong dung dịch chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng đơn sắc.

Page 16: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Để nhấn mạnh có khi người ta viết: A = .l.C

+ Trường hợp C tính theo phần trăm (kl/tt) được biểu thị bằng gam trong 100 ml dung dịch, l theo cm, k được gọi là hệ số hấp thụ riêng hoặc hệ số tắt riêng, ký hiệu E

A= E. l .CA=E khi C=1% &l=1cm

Heä soá hay duøng trong moâ taû caáu truùc, tính chaát quang phoå cuûa caùc chaát höõu cô, coøn trong phaân tích kieåm nghieäm ta hay duøng E

Page 17: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Các điều kiện áp dụng định luật

- Ánh sáng đơn sắc: Khi bước sóng thay đổi các hệ số hấp thụ cũng thay đổi. Một chùm tia càng đơn sắc thì định luật càng đúng.

- Cùng một dung dịch nhưng đo trên các máy khác nhau có thể thu được các trị số A khác nhau. Có nhiều nguyên nhân nhưng trước hết là do tính đơn sắc của ánh sáng.Khoaûng noàng ñoä thích hôïp: do nhieàu nguyeân nhaân vaät lyù (söï phaûn xaï, söï khueáùch taùn aùnh saùng), hoùa hoïc (söï phaân ly, aûnh höôûng cuûa löïc ion)

Page 18: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

maø ñònh luaät Lambert- Beer chæ ñuùng trong moät giôùi haïn cuûa noàng ñoä. Vì vaäy khi xaây döïng phöông phaùp ñònh löôïng caàn khaûo saùt kyõ tröôùc ñeå tìm khoaûng noàng ñoä ñoù.

- Các yếu tố hoá học khác: Làm thế nào để chất hấp thụ ánh sáng không bị biến đổi bởi các phản ứng hoá học trong dung dịch. Vì vậy, pH dung dịch, sự có mặt các chất lạ có khả năng phản ứng với chất cần đo hoặc gây nhiễu (cản trở hay tăng cường) sự hấp thụ ánh sáng của các chất cần đo đều phải tính đến.

Page 19: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 20: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Chọn các điều kiện định lượng

1.Chọn bước sóng Ta thường chọn bước sóng ứng với cực đại hấp

thụ lớn nhất. - Khi đó đường chuẩn có độ dốc lớn nhất.

Cùng một sai số A sai số C nhỏ nhất. - Tại max, sai số bước sóng ít ảnh hưởng.2. Chọn khoảng nồng độ thích hợpKhoảng nồng độ trong đó quan hệ giữa độ hấp

thụ và nồng độ là tuyến tính.

Page 21: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Nồng độ phải được chọn sao cho độ hấp thụ thu được rơi vào khoảng vùng tối ưu là 0,2 – 0,8 và càng gần 0,43 càng tốt.3. Chọn các điều kiện làm việc khác Chiết chất cần kiểm nghiệm khỏi tạp rồi mới định lượng được.Làm các phản ứng màu Ảnh hưởng của pH Trong dung dịch nước, pH có ảnh hưởng rất lớn đến bước sóng hấp thụ cực đại(max) cũng như độ hấp thụ cực đại của dung dịch (Amax )

Page 22: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Khi pH thay đổi thì max của dung dịch sẽ chuyển dịch và Amax cũng thay đổi. Nếu max chuyển về bước sóng dài thì gọi là sự chuyển đỏ (bathocromic shift). Nếu max chuyển về bước sóng ngắn thì gọi là sự chuyển xanh (hypsocromic shift).Ảnh hưởng của dung môi

Có nhiều dung môi trong suốt thích hợp cho vùng khả kiến và phần lớn vùng tử ngoại. Các dung môi phải tinh khiết.

Page 23: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

-Khi chọn dung môi trên cơ sở để hoà tan thì dung môi không phân cực tốt hơn dung môi phân cực và các dung môi không phân cực cho các đỉnh hấp thụ nhọn hơn.

-Nước và các alcol đều có thể là dung môi cho vùng tử ngoại, nhưng nếu cồn etylic có lẫn aldehyd thì sẽ bị hấp thụ rất mạnh cho nên phải lưu ý về độ tinh khiết của dung môi.

Page 24: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 25: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến

Page 26: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Thiết bị đo phổ UV-VISThiết bị đo phổ UV-VIS

- Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS dựa trên khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ rọi vào dung dịch chất nghiên cứu, độ hấp thụ này phụ thuộc vào nồng độ chất tan.

Page 27: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 28: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 29: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 30: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Một số chú ý trong thực nghiệm

- Truớc khi đo mẫu, phải bật máy trước 15 phút cho máy ổn định - Mẫu đem đo phải bảo đảm trong - Cốc đo phải tốt, thường cho phép sai số về độ dày của cốc là 0,01 mm. - Để thu được kết quả chính xác, nên sử dụng cùng cốc đo với mẫu chuẩn và mẫu thử - Đặt cốc đo phải thẳng đứng trong khoang đo mẫu, nên luôn luôn hướng cùng một mặt của cốc đo về phía ánh sáng.

Page 31: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

- Cốc đo phải đựoc tráng rửa ít nhất 3 lần bằng dung dịch định đo - Cốc phải được dùng cẩn thận để tránh xước, tránh để lại vết tay trên bề mặt của cốc đo, vì dầu từ vết tay có thể gây ra sự hấp thụ lớn. - Khi đo mẫu được chuẩn bị trong dung môi dễ bay hơi thì phải dùng nắp đậy trong quá trình đo mẫu, để tránh sai số về nồng độ. - Đối với những mẫu yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ thì phải có bộ phận điều nhiệt trong suốt quá trình đo..

Page 32: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 33: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

MÁY QUANG PHỔ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC KIM LOẠI

Page 34: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Máy quang phổ tử ngoại khả kiến 2 chuøm tia

Page 35: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Maùy quang phoå töû Maùy quang phoå töû ngoaïi khaû kieánngoaïi khaû kieán

cấu tạo - Nguồn sáng: cung cấp các bức xạ

điện từ - Bộ phận tán sắc: có nhiệm vụ chọn

từ nguồn bức xạ một bước sóng đặc trưng

- Bộ phận đựng mẫu đo - Bộ phận detector dùng để đo cường

độ tia bức xạ

Page 36: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Cấu tạo chi tiết và tính năng1. Nguồn sángtạo ra các bức xạ có cường độ không đổi trên toàn bộ khoảng bước sóng, độ nhiễu thấp và ổn định trong khoảng thời gian dài 2. Bộ phận tán sắc tạo ra các bước sóng khác nhau từ các tia sáng được tán sắc ở các góc khác nhau. Bộ phận tán sắc có hai loại: lăng kính và cách tử -Lăng kính tạo ra ánh sáng nhiều màu như cầu vồng từ ánh sáng mặt trời. - Cách tử tạo ra góc tán xạ tuyến tính không phụ thuộc vào nhiệt độ

Page 37: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

3. Bộ phận đựng mẫu đo Cốc đo phải hoàn toàn trong suốt ở tất cả các bước sóng vì bất kỳ sự hấp thụ nào từ cốc cũng làm giảm khoảng hấp thụ tuyến tính của mẫu đo. a)Coác plastic. hấp thụ mạnh dưới 300nm b) Cốc thuỷ tinh hấp thụ mạnh ở vùng dưới 320 nm c) Cốc thạch anh hấp thụ dưới 210nmd) Cốc đo tốt nhất hiện nay là cốc silica tổng hợp với chất lượng cao, có thể trong suốt đến dưới 190nm 4. Detector Detector có nhiệm vụ chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điệnCác máy quang phổ thường có detector là ống nhân quang hoặc detector diode quang.- Ống nhân quang có chức năng tổ hợp các tín hiệu chuyển đổi qua vài giai đoạn khuyếch đại trong thân của ống

Page 38: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

-diode quang có độ nhạy thấp trong khoảng UV thấp Giới hạn phát hiện xấp xỉ 170-1100 nm đối với detector sử dụng silicon.

Cấu tạo của diode phát ánh sáng trắng

Page 39: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien
Page 40: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Kiểm tra độ tinh khiếtVết của tạp chất trong hợp chất hữu cơ tinh khiết được phát hiện dễ dàng khi nó có cường độ hấp thu đủ lớn. Ví dụ, rượu được bán trên thị trường thường có lẫn Benzen, được kiểm tra bằng cách dung cuvet có b từ 4 – 10cm để đo.

Page 41: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Nhận biết chất và nghiên cứu cấu trúcBằng cách so sánh phổ hấp thu với phổ hấp thu của hợp chất thiên nhiên hoặc phổ của mẫu chuẩn có thể cho kết luận về một sản phẩm tổng hợp, dù là các hợp chất có màu như carotenoit, antocxianin, porphirin,... hay không màu như các alkane, alkene,...

Page 42: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Nghiên cứu sự hỗ biến

Nhiều hợp chất có thể tồn tại ở hai hay nhiều dạng khác nhau nằm trong một cân bằng động gọi là sự hỗ biến với mỗi dạng cấu tạo được gọi là một dạng hỗ biến. Dạng hỗ biến thường gặp là hỗ biến xeto (λ = 275nm; ε = 20) đặc trưng cho nhóm C = 0 cô lập, và dạng hỗ biến enol (λ = 245nm; ε = 18000) gây nên do nối đôi C=C và C=O liên hợp, có thể được phân biệt khá dễ dàng trong các dung môi khác nhau.

Page 43: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Phân tích hỗn hợp

Để phân tích các hỗn hợp phức tạp với nhiều thành phần, người ta thường dung PPSK lỏng với detector UV – VIS. Các máy quang phổ UV – VIS hiện đại có khả năng xác định các nồng độ riêng rẽ trong hỗn hợp gồm n cấu tử. Máy sẽ sử dụng tính chất cộng độ hấp thu để giải hệ phương trình và cho kết quả nồng độ từng cấu tử trong hỗn hợp phân tích.

Page 44: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Xác định khối lượng phân tử

Xác định hằng số phân ly acid – baz

Xác định hằng số phân ly acid – baz là một trong những phương pháp quan trọng để nghiên cứu cấu trúc các hợp chất hữu cơ. Nội dung của phương pháp là đo phổ hấp thu của các chất hữu cơ chứa các nhóm có tính chất acid hay baz phụ thuộc vào pH của môi trường

Page 45: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien

Xác định thành phần của phức chất

Thành phần của phức chất trong DD có thể được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thu tử ngoại và khả kiến theo một trong các phương pháp khác nhau như phương pháp biến số liên tục, phương pháp tỉ lệ mol,...

Page 46: PP Ptich Pho Tu Ngoai, Pho Kha Kien