Bài giảng : Phân tích công cụ part 6

Chia sẻ: Ajfak Ajlfhal | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

294
lượt xem 100
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng : phân tích công cụ part 6', khoa học tự nhiên, hoá học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng : Phân tích công cụ part 6

V i cùng b dày c a l p dung d ch, h s h p th k t l v i n ng ca ch t h p th c a dung d ch. k = ε*.C (6.3) -ε*C.l hay: I = I0.e (6.4) N u i logarit t nhiên v logarit th p phân thì bi u th c c a nh lu t Lambe - Bia có th bi u di n b ng bi u th c: I = I0.10-ε.l.C (6.5) Trong ó: C là n ng dung d ch, o b ng mol/l l là b dày c a cuvét ng dung d ch, o b ng cm ε ư c g i là h s t t phân t hay h s h p th phân t . ε là i lư ng xác nh, ph thu c và b n ch t c a ch t h p th , vào bư c sóng λ c a bx s và vào nhi t . Bi u th c (6.5) chính là cơ s cho phương pháp phân tích nh lư ng. Tuy nhiên, quan h gi a cư ng ánh sáng và n ng c a dung d ch thông qua hàm logarit. thu n ti n cho s d ng, chúng ta thư ng s d ng m t quang và truy n quang truy n quang T là t l gi a cư ng chùm sáng ơn s c sau khi i qua ơn s c chi u vào I0. T = I/I0 = 10.-ε.l.C dung d ch I v i cư ng (6.6) N u l = 1cm thì T g i là h s truy n quang Trên các máy phân tích, T thư ng ư c bi u di n b ng %, thang o T là t 0 n 100. i lư ng T không thu n ti n cho vi c bi u di n qua C(vì nó lũy th a). thu n ti n cho s d ng, chúng ta thư ng s d ng m t quang Mt quang D (Dentisity) hay h p th A (Absorption) hay ttE ư c nh nghĩa theo công th c sau: (Extinction D = A = E = -lgT = lg(I0/I) = ε.l.C V i các dung d ch ch a ch t h p th xác nh, ng trong các cuvét có kích thư c như nhau thì ε và l là không i, khi này có th bi u di n: D = A = K.C (6.7) Hay nói cách khác, s ph thu c gi a m t quang và n ng dung d ch là tuy n tính, ó chính là cơ s c a phương pháp phân tích nh lư ng tr c quang phân t . M i quan h gi a D và C ư c mô t như trong hình 6.4. ây, ư ng bi u di n này có 2 o n: AB là o n th ng, trong o n này quan h gi a D và C là tuy n tính ; o n BC là không tuy n tính. Trong phân tích ngư i ta ch dùng o n tuy n tính 92
A và T là 2 i lư ng không có th nguyên và có liên quan v i nhau qua bi u th c: A = -lgT . 6.2.3. Tính ch t c a m t quang và ng d ng trong hóa phân tích Bi u th c D = A = ε.l.C là n i dung c a nh lu t Lambe - Bia. N u ta o mt quang c a dung d ch có n ng 1mol/l ng trong cuvét có b dày 1cm thì giá tr m t quang o ư c chính là h s h p th phân t , ε = D. ây chính là ý nghĩa v t lý c a h s h p th phân t c a m t ch t nh t nh; ε ph thu c vào b n ch t c a ch t h p th ánh sáng và vào bư c sóng c a bx s ư c h p th . 6.2.3.1. Ph h p th omt quang c a dung d ch b ng m t cuvét (l, C = const) các bư c sóng khác nhau thì ta ư c ư ng cong bi u di n ph h p th c a dung d ch D = f(λ) hay ε = f(λ). ε εmax ε max a 2 λ(nm) λ1/2 λmax λ1/2 Hình 6.3. D ng ư ng cong h p th D = f(λ) 8.2.3.2. S ph thu c gi a D và C omt quang c a m t dãy dung d ch có n ng khác nhau b ng m t cuvét t i m t bư c sóng λ nh t nh (l, λ = const) thì ư ng bi u di n D = f(C) s là ư ng th ng. D 0 C Hình 6.4. D ng ư ng bi u di n D = f(C) 93
6.2.3.3. Tính c ng tính M t c tính r t quan tr ng c a m t quang ó là tính c ng tính, có th ch ng minh như sau: Gi s có m t chùm bx s có cư ng I0 i qua 2 dung d ch có b dày l1 và l2 tương ng v i các n ng C1, h s t t ε1 và C2, h s t t ε2 D = lg(I0/I2) = lg(I0/I1) + lg(I1/I2) = D1 + D2 = ε1.l1.C1 + ε2.l2.C2 Như v y m t quang ch ph thu c vào s các ph n t h p th ánh sáng n m trên ư ng ánh sáng truy n qua. Trong dung d ch có nhi u ch t tan h p th bx s thì m t quang o ư c chính là t ng các m t quang c a các ch t có trong dung d ch, D = ΣDi. Khi mu n o m t quang c a ch t phân tích trong dung d ch có nhi u ch t thì ph i lo i tr m t quang c a các thành ph n còn l i, ó chính là m t quang c a dung d ch tr ng hay dung d ch so sánh. Dung d ch tr ng hay dung d ch so sánh là dung d ch ch a t t c các thành ph n trong dung d ch ch t phân tích tr ch t phân tích. Trong th c t , nhi u khi h p th ánh sáng c a dung d ch so sánh r t nh , không áng k thì ngư i ta có th thay b ng nư c c t Tuy nhiên, có th áp d ng áp d ng i nh lu t Lambe - Bia vào phân tích nh lư ng òi h i ph i c p n các y u t nh hư ng. 6.3. Các i u ki n c a phép o quang và các y u t nh hư ng 6.3.1. B c x ơn s c và nh hư ng c a ph i u ki n áp d ng nh lu t Lambe - Bia là ánh sáng ph i ơn s c , ánh sáng càng ơn s c chính xác c a phép o càng cao. Vi c t o chùm tia có tính ơn s c cao l i ph thu c vào thi t b c th là lăng kính hay cách t . Vì ph h p th UV – VIS là ph c a phân t , nhóm phân t , nó là ph ám ch không ph i là ph v ch. Các gi i ph ( ám) thư ng có r ng t 10 – 50 nm. Nhi u ch t hay h p ch t c a nó v i 1 thu c th thư ng có vùng ph h p th c c i không cách nhau xa, có th trùng c c i, có th n m sát bên nhau. Do ó, ph UV – VIS không có tính ch n l c cao, và nh hư ng c a ph là r t l n. R t nhi u trư ng h p ph i tách các ch t ra riêng bi t m i o ư c ph h p th UV – VIS c a nó chính xác. N u không tách ư c các ch t kh i nhau thì t i vùng sóng λ1 hay λ2 ta ch o ư c ph h p th t ng c a 2 hay 3 ch t (hình 6.6). Theo ph h p th hình 8.6a ta không th o ư c riêng ph c a A hay B. Vì t i 2 nh c c i c a A và B u có 1 ph n c a ch t kia c ng thêm vào. Trư ng h p này tương t như s h p th c a ph c ch t s n ph m và c a thu c th . Nhưng trư ng h p hình 8.6b, ta có th o ư c riêng ph h p th c a A hay B khi chúng có trong cùng dung d ch m u. i u này trong phép o ph h p th UV – VIS không nhi u. Vì th ph i luôn luôn 94
chú ý phát hi n và tìm cách lo i tr ch t có ph nh hư ng. Mu n th trư c tiên ta ph i quét (ghi ph ) UV – VIS toàn vùng c a t ng ch t và so sánh chúng v i nhau thì s phát hi n ư c các vùng ph k nhau hay trùng nhau. lo i tr ch t có ph nh hư ng ta có th th c hi n các bi n pháp sau: - Thêm ch t che (ch t ph gia) vào m u làm m t kh năng h p th c a ch t gây nh hư ng, hay chuy n d ch s h p th c a ch t ó ra vùng xa vùng ph c a ch t c n o, t i i m ó không có ph c a nó n a. Thêm ch t che vào có th t o ra nh ng ph n ng: + T o ph c, k t t a. Ví d khi xác nh Fe mà có Cu2+ thì thêm Na2S2O3 lo i b Cu2+ d ng k t t a CuS2O3 và l c b . + Oxi hóa kh t o ra nh ng ch t không gây nh hư ng. - Thay i môi trư ng pH c a m u. - Thay i dung môi hòa tan m u. - Ch n vùng o khác c a ch t phân tích, có th có h p th kém nhưng không có nh hư ng c a ph c a ch t khác có trong m u (hình 6.6b). N u b ng t t c các biên pháp trên mà v n không có k t qu t t thì b t bu c ta ph i tách b ch t nh hư ng ra kh i m u trư c khi o ch t phân tích. D D B B A A λ1 λ2 λ1 λ2 Hình 6.6a. o h n h p Hình 6.6b. o riêng 1 ch t 6.3.2. Bư c sóng t i ưu λmax Các ch t h p th bx s m t cách ch n l c, giá tr D l n nh t ta o ư c g i là mt quang c c i Dmax, lúc này k t qu phân tích cho nh y và chính xác 95
cao nh t. Bư c sóng tương ng v i Dmax g i là bư c sóng t i ưu λmax 6.3.3. nh hư ng c a pH M i ch t u b n và t n t i trong 1 môi trư ng pH nh t nh. Vì th , pH c a dung d ch m u có nh hư ng n ph h p th UV – VIS c a nó. Ví d , ph c Fe(CNS)3 ch b n và t n t i trong môi trư ng axit 0,01M n 2M. N u pH > 3 thì ph c này b th y phân cho mu i bazơ và Fe(OH)3. Lúc này dung d ch m u s là 1 h n h p c a ph c Fe(CNS)3, Fe(OH)3 và mu i bazơ c a Fe, Fe(OH)(CNS)2, Fe(OH)2(CNS),... Các ch t ph này làm k t qu o sai s l n. Hay H2Dz tác d ng v i các ion kim lo i các pH khác nhau cho các ph c có thành ph n khác nhau và có h p th ε khác nhau (b ng 6.3). Nghĩa là m i 1 h p ch t ph c màu ch b n, có thành ph n xác nh và t n t i n nh trong 1 vùng pH thích h p. B ng 6.3. Thành ph n các ph c pH khác nhau Kim lo i Ph c các pH khác nhau pH 2 – 5,5 pH 7 - 8 Cu2+ Cu(HD3) Cu(Dz) Pb2+ Pb(HD3) Pb(Dz) Zn2+ Zn(HD3) Zn(Dz) Cd2+ Cd(HD3) Cd(Dz) 6.3.4. Th i gian Có nhi u h p ch t ph c màu có h p th UV – VIS tăng theo th i gian và n 1 lúc nào ó thì h ng nh. Song cũng có nh ng h p ch t sau 1 th i gian thì gi m nhanh. Có ch t v a sinh ra h p th t t, song ch trong 1 th i gian ng n kh năng h p th ã m t (hình 6.7). Vì th ph i ch n th i gian o phù h p i v i m i h p ch t c th . Mu n th , ta ph i kh o sát s ph thu c c a D vào th i gian t (hình 8.7). R i t ó ch n th i gian o là bao nhiêu sau ph n ng t o ph c màu. Ví d như trong hình 6.7 o t t: ch t A1 ch n t > t3, ch t A2 ch n t t t1 – t4, ch t A3 ch n t t to – t2. 96
D A B C 0 t1 t2 t3 t4 t (giây) To Hình 6.7. S ph thu c c a h p th vào th i gian 6.3.5. nh hư ng c a nhi t Nhi t cũng có nh hư ng n cư ng s h p th UV –VIS c a các ch t, t 25 – 40oC nhưng nh hư ng này không l n. Nhi u ch t, trong vùng nhi t thư ng có ph h p th UV – VIS n nh, lúc u nhi t tăng, h p th có tăng theo nhưng ch m, và n 1 giá tr nh t nh thì không i, n u ti p t c tăng nhi t thì kh năng h p th có khi b m t (hình 6.8). D T (oC) Hình 6.8. nh hư ng c a nhi t 97
6.4. Nguyên t c c a phép o ph UV - VIS 3 4 5 1 6 2 7 %T 100 C A 8 50 B D Hình 6.3. Sơ nguyên t c h th ng máy UV – VIS 2 chùm tia Trong ó: 1- èn vonfram; 2- Cuvet ch a dung d ch so sánh; 3- Kính l c sáng; 4- Cuvet ch a dung d ch phân tích; 5,7- T bào quang i n v i hi u ng quang i n ngoài; 6- Gương; 8- i n k chu n hóa 100%T. Ph h p th phân t UV – VIS là ph h p th c a các ch t tan tr ng thái dung d ch ng th c a 1 dung môi nh t nh như nư c, metanol, benzen, toluen, cloroform,... Vì th , mu n th c hi n ư c phép o ph này ta ph i: - Hòa tan ch t phân tích trong 1 dung môi phù h p (n u là các ch t t có ph h p th nh y như 1 s ch t h u cơ) hay là cho ch t c n xác nh, ch y u là các ion kim lo i tác d ng v i 1 thu c th trong 1 dung môi thích h p t o ra 1 h p ch t có ph h p th UV – VIS nh y. - Chi u vào dung d ch m u ch a h p ch t c n phân tích 1 chùm bx s có năng lư ng phù h p cho ch t phân tích hay s n ph m c a nó h p th b c x 98
t o ra ph h p th UV – VIS c a nó. Vì th , ch t phân tích (m u phân tích) c n ư c ng vào ng o hay cuvet có b dày nh t nh. - Thu, phân ly ph ó và ch n bư c sóng λ c n o c a ch t phân tích r i ghi l i cư ng D c a ph . Nghĩa là o cư ng c a chùm sáng sau khi ã i qua dung d ch m u nghiên c u. ây chính là nguyên t c c a phép o ph h p th phân t UV – VIS. T nguyên t c này nhi u quy trình c th s ư c nghiên c u xây d ng phân tích các ch t khác nhau, c vô cơ l n h u cơ, á kim và kim lo i trong các i tư ng c a th c t . ng th i nhi u lo i máy o ph h p th phân t UV – VIS hay UV hay VIS ã ư c ch t o theo sơ nguyên t c hình 6.3. 6.3. Ph n ng và thu c th trong phép o UV – VIS Các ch t có th t nó có kh năng h p th tia b c x t o ra ph h p th phân t UV – VIS, hay UV như phenol, benzen. Vì trong phân t c a nó có nhi u nhóm có ph UV – VIS như nhóm –C=C-, -C=N-, -C=O, N≡N, nó là các nhóm mang màu. Và s nhóm liên h p này càng nhi u thì cư ng càng l n. Nhưng cũng có nh ng ch t t nó không có kh năng h p th tia b c x sinh ra ph h p th phân t UV – VIS, song khi nó tác d ng v i 1 thu c th nào ó l i t o ra ư c 1 h p ch t b n (có th là ph c màu hay h p ch t liên h p) có kh năng h p th tia b c x t t và h p ch t này l i có ph h p th phân t UV – VIS r t nh y, ó là các ion kim lo i. Ví d như Fe (III) tác d ng v i axit sunfosalixilic t o ra ph c màu vàng r t b n nên ph n ng này hoàn toàn nh lư ng, có th dùng xác nh Fe hay axit sunfosalixilic. Nói chung nhi u h p ch t h u cơ và 1 vài h p ch t vô cơ là t phân t c a nó có kh năng h p th b c x sinh ra ph h p th phân t UV – VIS, còn các ch t vô cơ và các ion kim lo i ch có ph h p th phân t UV – VIS khi nó t o thành h p ch t ph c b n v i 1 ch t nh t nh. Ch t ó ư c g i là thu c th c a phép o ph h p th phân t UV – VIS. Thu c th này có th là các ch t vô cơ, cũng có th là các ch t h u cơ. Nhưng ph bi n nh t là các thu c th màu h u cơ mà trong phân t c a nó có ch a nh ng nhóm ch c t o ra ph h p th phân t UV – VIS có nh y h p th cao. Ví d như ion vô cơ CNS-, CrO42-, MnO4-, các ch t h u cơ arsenazo III, PAR, alizarin S, etiocromcyanil R,... Các thu c th vô cơ Các thu c th vô cơ thư ng là nh ng h p ch t vô cơ hay các ion vô cơ, mà trong phân t c a nó có ch a các liên k t –C=C-, -C=N-, -C=O, S=C=N,... Nó là nh ng nhóm có c trưng c a ph h p th phân t UV – VIS. Ví d như ion CNS- (thioxianat), Na2[Co(NO2)2] (natri-cobantinitrit), molipdat. Các thu c th này khi tác d ng v i các ion kim lo i chúng t o ra các h p ch t ph c b n có kh năng cho 99
ph h p th phân t UV – VIS. Ví d khi cho ion Fe (III) tác d ng v i thu c th c a ion CNS- mà ta có các ph n ng t o amoni thioxianat, tùy theo pH và n ng ph c sau: Fe (III) + CNS- = Fe(CNS)2+ Hay Fe (III) + 2CNS- = Fe(CNS)2+ Hay Fe (III) + 3CNS- = Fe(CNS)3 Hay NH4OH tác d ng v i Cu2+: Cu2+ + 4NH4OH = Cu(NH3)42+ + 2H2O S ph i trí c a ligan t o ph c này v i kim lo i là tùy thu c vào m i ion kim lo i và ligan ph i trí ó, và ch có th t cao nh t là n = 6 mà thôi. Ví d khi Fe (III) tác d ng v i anion CNS có t l là 1/1; 1/2; 1/3 và trư ng h p c a ion Cu2+ v i NH3 - có t l lên 1/4. Nhưng nói chung, ph c hình thành c a ion kim lo i v i các thu c th vô cơ thư ng có h s h p th ε không l n như các thu c th h u cơ (các ph m màu). H s h p th ε c a ph c kim lo i + thu c th vô cơ thư ng là t 11000 – 20000. Vì th , phép o UV – VIS dùng thu c th vô cơ thư ng có nh y không cao. Các thu c th vô cơ cũng ít, ch có vài thu c th là ư c dùng như KCNS, NH4OH,... Các thu c th h u cơ Các thu c th h u cơ có r t nhi u lo i, phong phú và a d ng. Thư ng là các ch t (ligan) trong phân t c a nó có nh ng liên k t ôi hay liên k t liên h p và d h p th và h s h p th ε r t t o ph c b n v i các ion kim lo i. Các ph c này có l n, thư ng là t 20000 – 100000. Nhi u h p ch t ph c c a ion kim lo i v i thu c th màu h u cơ l i có h ng s b n r t l n. Vì th , các thu c th h u cơ ư c s d ng r t nhi u xác nh các kim lo i b ng phép o ph h p th phân t UV – VIS. B ng 6.1 là danh sách các thu c th h u cơ ư c dùng nhi u trong phân tích kim lo i. B ng 6.1. Các thu c th h u cơ Thu c th h u cơ xác nh Arsenazo III, I Th, Ca, Sr,... Dithizon Cd, Cu, Pb, Zn, Ag, Co, Bi Eriocromcyanin R Al Alizarin S Al, Zn, Th Diphenylcacbazit Cr, Ag, Cu, Hg, Zn Dimetylglioxim Ni 100
1,10 phenantrolin Cu, Fe Formandoxim Mn, Ni, Fe 8- hydroxiquynolin Al, Cu, Fe, Bi, La 1-(2-pyridylazo)-2 naphtol Co, Pb, U, Cu, Fe, Zn (PAN) 4-(2-pyridylazo) resorcinol Cd, Cu, Bi, Co, Mn, Zn (RAR) Như v y, v i các ch t h u cơ ta có ph UV – VIS thì ch vi c hòa tan nó vào 1 dung môi phù h p t o thành 1 dung d ch ng th là ta có th o ư c ph c a chúng. Các dung môi hay ư c dùng là nư c, benzen (C6H6), cloroform (CHCl3), cacbontetraclorua (CCl4), metylisobutyl (MIBK), pyridin,… Nhưng v i các ion kim lo i thì ph i cho chúng tác d ng v i 1 thu c th phù h p t o ra h p ch t có ph UV – VIS nh y. Vì v y, ph n ng t o ra h p ch t ph c là 1 i u ki n quan tr ng quy t nh k t qu c a phép o xác nh kim lo i. Ph n ng này ph i th a mãn các i u ki n sau ây: - X y ra nhanh và hoàn toàn theo 1 hư ng có tính ch t nh lư ng. - T o ra ư c s n ph m là h p ch t b n, n nh không thay i thành ph n trong 1 th i gian nh t nh th c hi n phép o. - S n ph m ph i có h s h p th ε l n, càng l n càng t t. - Không có ph n ng ph sinh ra nh ng s n ph m làm c n tr vi c o s n ph m chính. - S n ph m sinh ra o ph i có h p th c c i h p th UV – VIS khác v i c c i h p th c a thu c th nguyên hay thu c th không có ph h p th trong vùng o s n ph m là t t nh t. 6.4. Trang b c a phép o ph h p th UV – VIS Theo nguyên t c ã nêu trên, th c hi n phép o ph h p th phân t UV – VIS ta c n có 1 máy ph UV – VIS. Máy quang ph này dù ơn gi n hay hi n i nó cũng c n có các b ph n chính sau ây: ngu n cung c p chùm tia sáng UV – VIS hay UV hay VIS, bu ng cuvet và cuvet ch a m u o, b ơn s c (h quang h c), detector và modul i n t , máy ghi nh n và ch th k t qu o. H th ng trang b này có th ư c mô t tóm t t theo sơ kh i như trong hình 6.3 trên. 6.4.1. Trang b c a phép o ph h p th UV - VIS Theo nguyên t c ã nêu trên, th c hi n phép o ph h p th phân t UV VIS ta c n có 1 máy ph UV VIS. Máy quang ph này dù ơn gi n hay hi n i nó cũng c n có các b ph n chính sau ây: ngu n cung c p chùm tia sáng UV VIS hay UV hay VIS, bu ng cuvet và cuvet ch a m u o, b ơn s c (h quang 101
h c), detector và modul i n t , máy ghi nh n và ch th k t qu o. H th ng trang b này có th ư c mô t tóm t t theo sơ kh i như trong hình 6.3 trên. 6.4.1. Ngu n sáng Trong các máy o UV VIS thư ng là èn h quang hidro n ng D2 cho vùng t ngo i (UV: 190 - 360 nm), và W-Halid cho vùng kh ki n (380 - 1000 nm), hay èn xenon (260 - 600 nm). Hi n nay ph bi n nh t là lo i èn D2 và W. èn h quang xenon g n gi ng v i ph m t tr i nên dùng nghiên c u năng lư ng m t tr i. èn hy ro là thông d ng trong vùng UV có hi u su t tăng nhanh nh ng bư c sóng nh hơn 375nm, nhưng các bư c sóng nh hơn 200 nm thì b n thân c a s th ch anh cũng b h p th , do v y ngư i ta dùng èn euteri thay cho hy ro có năng lư ng b c x l n hơn nhi u nhưng t ti n. èn tungsten(W) làm vi c g n vùng h ng ngo i và t 15% công su t trong vùng kh ki n và 1 ít trong vùng UV. Tuy nhiên nh r ti n , ngu n sáng b n, n nh cho nên ư c dùng r ng rãi o trong vùng VIS 6.4.2. B l c sóng B l c sóng làm nhi m v tách ánh sáng a s c thành tia ơn s c, bao g m: 6.4.2.1. Kính l c sóng Có tác d ng l c b b t 1 ph n b c x , ch gi l i 1 gi i sóng h p áp ng yêu c u c a máy o, có 2 lo i: kính l c h p th và kính l c giao thoa Kính l c h p th có th là 1 l p keo màu k p gi a 2 t m kính ho c là 1 kính màu có tác d ng h p th 1 ph n b c x , ch cho 1 d i sóng h p dùng cho vùng VIS. Kính này n nh v i s thay i nhi t nhưng có như c i m d i sóng còn có b r ng hi u d ng l n Kính l c giao thoa g m 1 l p i n môi trong su t (CaF2 , MgF2) ư c k p gi a 2 màng kim lo i m ng, bán trong su t, ngoài cùng là l p th y tinh. Kính l c giao thoa cho 1 d i sóng h p có b dày hi u d ng nh hơn , ch t lư ng cao hơn kính l c h p th . S giao thoa ánh sáng th c nh 2 l p kim lo i, t o gi i truy n quang h p hơn. Tuy nhiên dùng kính l c ch tách ư c 1 vùng ph h p("λ) ch không th nh n ư c tia ơn s c , nh n ư c ngu n sáng ơn s c ngư i ta dùng lăng kính(LK) hay cách t (CT) g i chung là monochromater 6.4.2.2 Monochromater Lăng kính là kh i ch t trong su t làm th y tinh, th ch anh hay các mu i KBr, NaCl...., có hình lăng tr ng có ti t di n là 1 hình tam giác. Trong các máy hi n i ngư i ta thư ng dùng LK th ch anh (LKTA). Khi cho 1 chùm ánh sáng a s c 102
qua LKTA do hi n tư ng khúc x ánh sáng (tia t ngo i b khúc x m nh nh t, tia y u nh t) mà các bư c sóng s l n lư t tách ra t o thành chùm ánh sáng ơn s c có bư c sóng xác nh. LK ph i không có khuy t t t, không có b t khí, LK thư ng có phân gi i không tuy n tính, do ó tăng phân gi i ngư i ta dùng CT Cách t ư c ch t o b ng cách kh c nhi u v ch li n nhau trên 1 mi ng th y tinh dài 3-10cm, kho ng 300-2000 v ch/mm. Nh hi n tư ng nhi u x ánh sáng qua khe h p mà ánh sáng ư c tách ra thành các tia ơn s c. Dùng CT b c x ư c phân gi i theo các bư c sóng 1 cách tuy n tính, hi u qu t o ánh sáng ơn s c cao hơn LK ng th i giá thành cũng th p hơn. Ngoài ra ngư i ta còn dùng polichromater, n u như LK và CT ch tách ư c các vùng ph h p riêng bi t thì polichromater cho phép quan sát nhi u ph n th m chí là t t c các ph n ph trong chùm tia b c x 6.4.3. Ngăn ng m u Ngăn ng m u ch a các cuvet, cuvét thư ng ư c ch t o t th y tinh, th ch anh hay polime cao c p trong su t. Các cuvet ph i ư c t hoàn toàn vuông góc v i chùm sáng làm gi m s m t mát do hi n tư ng ph n x . D u vân tay, d u m và các ch t b n làm thay i áng k kh năngtruy n quang c a chúng. nh t thi t không ư c dùng cuvet nh a ng dung d ch có ch a dung môi h u cơ, không ư c s y cuvet trong t s y hay hơ trên ng n l a. Các cuvey thư ng ph i ư c chu n hóa có h th ng so v i nhau nh dung d ch so sánh 8.4.4. B ph n detecter etecter là tên g i chung c a 1 lo i thi t b ti p nh n thông tin dư i d ng 1 tín hi u nào ó như cơ, i n, quang... r i chuy n hóa thành 1 tín hi u tương ng giúp ngư i s d ng nh n ra. Trong phương pháp o quang thì tín hi u c n ti p nh n là các b c x i n t có bư c sóng khác nhau. i u ki n c a detecter: nh y cao, t s tín hi u o/tín hi u nhi u l n, nh y n nh, th i gian áp ng nhanh, có b c x c c ti u khi không có b c x chi u vào Tín hi u i n thu ư c ph i t l thu n v i cư ng b c x chi u vào M t ngư i là 1 detecter ơn gi n nh t, nhưng ch nh y c m trong vùng 400- 700nm, c bi t là nh y v i màu vàng(600nm) và không th phân bi t ư c h n h p b c x có bư c sóng khác nhau. Trong các máy UV-VIS thì detecter là các t bào quang i n hay các nhân quang i n, các máy ơn gi n ngư i ta dùng t bào quang i n. Trong các máy hi n i có nh y cao thư ng dùng các nhân quang iên ki u ng có nh y cao. H quang h c, v i các máy ơn gi n ch là các kính l c màu cho 1 vùng ph . Còn trong các máy hi n i có phân gi i và nh y cao nó ph i là 1 b ơn s c có b tán s c là cách t phân gi i l n có ư c ch n l c c a ph c n o n ơn v 1 nm. Có 2 h quang h c: h quang h c 1 103
chùm tia và 2 chùm tia. H quang h c 2 chùm tia có n nh cao hơn h quang h c 1 chùm tia. 6.4.5. B ph n c tín hi u : có th dùng ng h o, b hi n s , máy t ghi h ăc máy tính chuyên d ng 6.5. Phân tích nh lư ng 6.5.1. Phương pháp ư ng chu n Trong th c t phân tích ngư i ta ch s d ng vùng tuy n tính và o n th ng AB ư c g i là ư ng chu n c a phương pháp phân tích. Vùng tuy n tính này r ng h p th phân t ε c a m i ch t hay h p trong vùng n ng nào là tùy theo vào phân tích hay s n ph m c a nó v i 1 thu c th màu nh t nh. Nói chung, các h p ch t càng nh y ph UV – VIS thì vùng tuy n tính càng h p và lùi v phía n ng th p. Do ó r t thích h p xác nh lư ng v t các ch t. T phương trình cơ s D = k.C, xây d ng ư ng chu n cho vi c nh lư ng 1 ch t ta ph i tr i qua các bư c công vi c sau ây: - Chu n b 1 dãy m u chu n có n ng chính xác c a nguyên t hay ch t phân tích cùng trong i u ki n v i m u phân tích như ch t n n, môi trư ng pH, thông thư ng chu n b dãy m u chu n v i 5 hay 7 n ng , ví d như trong b ng 6.2. ây, Cx là các m u phân tích c n xác nh n ng C. B ng 6.2. Dãy chu n c a ch t phân tích M u chu n Co C1 C2 C3 C4 C5 Cx ... D Do D1 D2 D3 D4 D5 Dx ... - Nghiên c u ch n i u ki n phù h p nh t o ph UV – VIS c a t t c các m u chu n và m u phân tích, như các thông s máy o D, i u ki n o,... - o ph h p th UV – VIS c a t t c các m u chu n và m u phân tích theo các i u ki n ã ch n, ví d : ta thu ư c các giá tr tương ng là Do, D1, D2, ...như trong b ng 8.2. - T các c p giá tr D – C tương ng c a các m u chu n ta d ng ư ng chu n trong h ta D – C (hình 6.4). Sau ó em giá tr Dx c a các m u phân tích áp vào ư ng chu n ta s tìm ư c giá tr n ng Cx c a ch t phân tích trong m u o. Phương pháp này r t ti n l i phân tích hàng lo t m u, nhanh chóng, hi u su t cao. Nhưng v i nh ng m u có hàm lư ng nh và thành ph n ph c t p thì trong nhi u trư ng h p ta không th pha ch ư c 1 dãy m u chu n phù h p v i m u phân tích v thành ph n v t lý và hóa h c. Do ó s m c ph i sai s l n. Nh ng trư ng h p này ta ph i chuy n m u sang ch t n n khác hay dùng phương pháp thêm lo i tr nh hư ng c a thành ph n n n. 104
D C B A C (µg/ml) 01 02 03 04 05 Hình 6.4. ư ng chu n trong phép o ph UV - VIS 6.5.2. Phương pháp thêm Nguyên t c: l y cùng m t lư ng dung d ch c n phân tích (Cx) vào 2 bình nh m c 1 và 2. Thêm vào bình 2 m t lư ng dung d ch chu n c a ch t phân tích (Ca) . Th c hi n các ph n ng hi n màu c 2 bình trong các i u ki n thí nghi m thích h p hoàn toàn như nhau. em o D c a 2 dung d ch λmax. Theo nh lu t L- B ta Dx và Da, ta có: Cx = Ca Dx / (Da - Dx). Trong ó Dx là m t quang c a dung d ch không thêm, Da là m t quang c a dung d ch sau khi thêm Dùng phương pháp này có th lo i tr ư c nh hư ng c a các ch t l , ng th i cũng ki m tra chính xác c a phép phân tích 6.6. Các y u t nh hư ng 6.6.1. nh hư ng c a ph Vì ph h p th UV – VIS là ph c a phân t , nhóm phân t , nó là ph ám ch không ph i là ph v ch. Các gi i ph ( ám) thư ng có r ng t 10 – 50 nm. Nhi u ch t hay h p ch t c a nó v i 1 thu c th thư ng có vùng ph h p th c c i không cách nhau xa, có th trùng c c i, có th n m sát bên nhau. Do ó, ph UV – VIS không có tính ch n l c cao, và nh hư ng c a ph là r t l n. R t nhi u trư ng h p ph i tách các ch t ra riêng bi t m i o ư c ph h p th UV – VIS c a nó chính xác. N u không t i vùng sóng λ1 hay λ2 ta ch o ư c ph h p th t ng c a 2 hay 3 ch t (hình 6.6). Theo ph h p th hình 6.6a ta không th o ư c riêng ph c a A hay B. Vì t i 2 nh c c i c a A và B u có 1 ph n c a ch t kia 105
c ng thêm vào. Trư ng h p này tương t như s h p th c a ph c ch t s n ph m và c a thu c th . Nhưng trư ng h p hình 6.6b, ta có th o ư c riêng ph h p th c a A hay B khi chúng có trong cùng dung d ch m u. i u này trong phép o ph h p th UV – VIS không nhi u. Vì th ph i luôn luôn chú ý phát hi n và tìm cách lo i tr ch t có ph nh hư ng. Mu n th trư c tiên ta ph i quét (ghi ph ) UV – VIS toàn vùng c a t ng ch t và so sánh chúng v i nhau thì s phát hi n ư c các vùng ph k nhau hay trùng nhau. lo i tr ch t có ph nh hư ng ta có th th c hi n các bi n pháp sau: - Thêm ch t che (ch t ph gia) vào m u làm m t kh năng h p th c a ch t gây nh hư ng, hay chuy n d ch s h p th c a ch t ó ra vùng xa vùng ph c a ch t c n o, t i i m ó không có ph c a nó n a. Thêm ch t che vào có th t o ra nh ng ph n ng: + T o ph c, k t t a. Ví d khi xác nh Fe mà có Cu2+ thì thêm Na2S2O3 lo i b Cu2+ d ng k t t a CuS2O3 và l c b . + Oxi hóa kh t o ra nh ng ch t không gây nh hư ng. - Thay i môi trư ng pH c a m u. - Thay i dung môi hòa tan m u. - Ch n vùng o khác c a ch t phân tích, có th có h p th kém nhưng không có nh hư ng c a ph c a ch t khác có trong m u (hình 6.6b). N u b ng t t c các biên pháp trên mà v n không có k t qu t t thì b t bu c ta ph i tách b ch t nh hư ng ra kh i m u trư c khi o ch t phân tích. D D B B A A λ1 λ2 λ1 λ2 Hình 6.6a. o h n h p Hình 6.6b. o riêng 1 ch t 106
6.6.2. nh hư ng c a pH M i ch t u b n và t n t i trong 1 môi trư ng pH nh t nh. Vì th , pH c a dung d ch m u có nh hư ng n ph h p th UV – VIS c a nó. Ví d , ph c Fe(CNS)3 ch b n và t n t i trong môi trư ng axit 0,01M n 2M. N u pH > 3 thì ph c này b th y phân cho mu i bazơ và Fe(OH)3. Lúc này dung d ch m u s là 1 h n h p c a ph c Fe(CNS)3, Fe(OH)3 và mu i bazơ c a Fe, Fe(OH)(CNS)2, Fe(OH)2(CNS),... Các ch t ph này làm k t qu o sai s l n. Hay H2Dz tác d ng v i các ion kim lo i các pH khác nhau cho các ph c có thành ph n khác nhau và có h p th ε khác nhau (b ng 6.3). Nghĩa là m i 1 h p ch t ph c màu ch b n, có thành ph n xác nh và t n t i n nh trong 1 vùng pH thích h p. B ng 6.3. Thành ph n các ph c pH khác nhau Kim lo i Ph c các pH khác nhau pH 2 – 5,5 pH 7 - 8 Cu2+ Cu(HD3) Cu(Dz) Pb2+ Pb(HD3) Pb(Dz) Zn2+ Zn(HD3) Zn(Dz) Cd2+ Cd(HD3) Cd(Dz) 6.6.3. Th i gian Có nhi u h p ch t ph c màu có h p th UV – VIS tăng theo th i gian và n 1 lúc nào ó thì h ng nh. Song cũng có nh ng h p ch t sau 1 th i gian thì gi m nhanh. Có ch t v a sinh ra h p th t t, song ch trong 1 th i gian ng n kh năng h p th ã m t (hình 6.7). Vì th ph i ch n th i gian o phù h p i v i m i h p ch t c th . Mu n th , ta ph i kh o sát s ph thu c c a D vào th i gian t (hình 6.7). R i t ó ch n th i gian o là bao nhiêu sau ph n ng t o ph c màu. Ví d như trong hình 6.7 o t t: ch t A1 ch n t > t3, ch t A2 ch n t t t1 – t4, ch t A3 ch n t t to – t2. 107
D A B C 0 t1 t2 t3 t4 t (giây) To Hình 6.7. S ph thu c c a h p th vào th i gian 6.6.4. nh hư ng c a nhi t Nhi t cũng có nh hư ng n cư ng s h p th UV –VIS c a các ch t, t 25 – 40oC nhưng nh hư ng này không l n. Nhi u ch t, trong vùng nhi t thư ng có ph h p th UV – VIS n nh, lúc u nhi t tăng, h p th có tăng theo nhưng ch m, và n 1 giá tr nh t nh thì không i, n u ti p t c tăng nhi t thì kh năng h p th có khi b m t (hình 8.8). D T (oC) Hình 6.8. nh hư ng c a nhi t 108
6.7. ng d ng c a ph UV – VIS Phương pháp o quang UV – VIS ã và ang ư c ng d ng r t ph bi n. Vì nó là phương pháp ơn gi n, d th c hi n, máy móc l i không quá t nên nhi u cơ s có th trang b ư c. ng th i nó cũng phù h p cho vi c phân tích nh lư ng nhi u ch t v i hàm lư ng nh , ví d như: phân tích các ch t h u cơ; phân tích thu c, dư c ph m, s n ph m nông nghi p; phân tích các ion kim lo i trong các i tư ng m u khác nhau. Ph m vi ng d ng c a phép o ph UV – VIS là: trong y h c, dư c, trong nông nghi p, th c ph m, phân tích nư c, phân tích môi trư ng, công nghi p hóa h c. Song phương pháp o ph UV – VIS có ch n l c kém vì 1 thu c th có th tác d ng ư c v i nhi u ion kim lo i dùng cho ph c màu có c c i h p th trùng nhau hay g n nhau. CHƯƠNG 7 109