Chương 1: Phân tích quang phổ

Chia sẻ: Vuongduccanh Vuongduccanh | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:45

1
1.055
lượt xem
398
download

Chương 1: Phân tích quang phổ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại. Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 1: Phân tích quang phổ

  1. PHẦN I PHÂN TÍCH QUANG PHỔ 09/15/10 1
  2. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Định nghĩa – Nguyên tắc Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại. Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu. c 09/15/10 2
  3. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Đặc trưng năng lượng của miền phổ 09/15/10 3
  4. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Đặc trưng năng lượng của miền phổ Ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 200nm, bị hấp thu bởi oxi không khí, hơi nước và nhiều chất khác, vì vậy chỉ có thể đo quang ở bước sóng nhỏ hơn 200 nm bằng máy chân không. Ánh sáng có bước sóng từ 200 – 400 nm, được gọi là ánh sáng tử ngoại (UV), trong đó vùng từ 200 – 300 nm được gọi là miền tử ngoại xa, còn vùng từ 300 – 400 nm gần miền khả kiến được gọi là miền tử ngoại gần. Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 800 – 2000 được gọi là ánh sáng hồng ngoại (IR). Sự hấp thu ánh sáng ở miền phổ này ít được sử dụng để giải quyết trực tiếp các nhiệm vụ phân tích, nhưng được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu tạo của phân tử. 09/15/10 4
  5. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Đặc trưng năng lượng của miền phổ  Ánh sáng vùng UV có bước sóng trong khoảng: 200 – 400 nm  Ánh sáng vùng IR có bước sóng trong khoảng: 800 – 2000 nm  Ánh sáng vùng VIS có bước sóng trong khoảng: 396 – 760 nm Trong phương pháp trắc quang – phương pháp hấp thu quang học, chúng  ta thường sử dụng vùng phổ UV – VIS có bước sóng từ 200 – 800 nm 09/15/10 5
  6. Đặc trưng năng lượng của miền phổ Đỏ Da cam Vàng Lục 739 - 610 610 - 590 590 - 560 560 - 510 Lam Chàm Tím 510 - 490 490 - 430 430 - 400 09/15/10 6
  7. Lưu ý Những hợp chất màu là những hợp chất có khả năng hấp thu một hoặc một vài màu phổ của ánh sáng tự nhiên, có thể hấp thu hoàn toàn hoặc một phần cường độ của màu phổ. Nếu chỉ hấp thu duy nhất một màu phổ, thì màu của dung dịch chính là màu bổ sung (tổ hợp màu phổ và màu bổ sung trở thành không màu) Thứ tự λ (nm) Màu phổ Màu bổ sung 1 400 -430 Tím Vàng lục 2 430 – 480 Chàm Vàng 3 480 -490 Chàm lục Cam 4 490 – 500 Lục chàm Đỏ 5 500 – 560 Lục Đỏ tía 6 560 – 580 Vàng lục Tím 7 580 -595 Vàng Chàm 8 595 – 650 Cam Chàm lục 9 650 – 730 Đỏ Lục vàng 09/15/10 10 730 – 760 Đỏ tía Lục 7
  8. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Phân loại các phương pháp trắc quang  Phương pháp hấp thu quang: phương pháp này dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng bị chất màu hấp thu chọn lọc.  Phương pháp phát quang: phương pháp này dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng phát ra bởi chất phát quang khi ta chiếu một dòng ánh sáng vào chất phát quang.  Phương pháp đo độ đục: phương pháp đo độ đục dựa trên việc đo cường độ dòng ánh sáng bị hấp thu hoặc bị khuyết tán bởi hệ keo được điều chế từ chất cần phân tích 09/15/10 8
  9. Chương 1: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Các đại lượng đặc trưng của ánh sáng Bước sóng λ là khoảng cách giữa hai điểm dao động đồng pha gần nhất, đơn vị đo là A0, mµ , µ , nm...(1nm=1mµ=10A0 =10-9m). 09/15/10 9
  10. c Tần số sóng ν = λ trong đó tốc độ ánh sáng trong chân không bằng 3.1010 m/gy hoặc 3.1017 nm/gy, khi λ và c ở đơn vị cm thi đơn vị của ν là gy-1 1 Số sóng ν = là số bước sóng trên 1cm chiều dài, đơn vị là cm-1. λ Quang thông θ  là  năng  lượng ánh sáng  bức  xạ  theo  mọi phương của nguồn điểm  trong một đơn vị thời gian.  Cường độ ánh sáng I là dòng sáng phát ra từ nguồn điểm trong một đơn vị góc khối  Φ là stêrian:  I = 4π hc Năng lượng bức xạ điện từ:  E= λ Khi hấp thu ánh sáng nội năng của phân tử tăng từ mức cơ bản E0  đến mức E1  cao  hơn. Phần năng lượng hấp thu là năng lượng của photon, nó tỉ lệ với tần số ánh sáng  hc ∆ E = E1 - E 0 = hν = λ 09/15/10 10
  11. Các định luật hấp thu cơ bản Định luật Lambert Lượng tương đối của dòng ánh sáng bị hấp thu bởi môi trường mà nó đi qua, không phụ thuộc cường độ ánh sáng ban đầu. Mỗi lớp có chiều dày như nhau thì hấp thu một phần ánh sáng đơn sắc đi qua dung dịch như nhau. Độ hấp thu của ánh sáng không phụ thuộc độ ban đầu ánh sáng mà phụ thuộc vào tỉ cường độ ban đầu và cường độ đi ra, nghĩa là những lớp dung dịch như nhau hấp thu dòng ánh sáng đơn sắc như nhau. 09/15/10 11
  12. Các định luật hấp thu cơ bản Định luật Lambert Định luật Lambert khảo sát sự thay đổi của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch có nồng độ không đổi khi thay đổi chiều dày của lớp dung dịch. -αl -kl α I = I0 ×e hay I = I0 ×10 (k = - ) 2,303 k được coi là đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp thu của một dung dịch màu và có tên gọi là hệ số tắt. Hệ số tắt phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thu và bước sóng của ánh sáng tới. Do đo định luật Lambert chỉ đúng với ánh sáng đơn sắc. Độ hấp thu của ánh sáng không phụ thuộc cường độ ban đầu của ánh sáng chiếu vào mà phụ thuộc vào tỉ cường độ ban đầu và cường độ đi ra, nghĩa là những lớp dung dịch như nhau hấp thu dòng ánh sáng đơn sắc như nhau. 09/15/10 12
  13. Các định luật hấp thu cơ bản Định luật Beer Định luật Beer khảo sát sự thay đổi của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch có chiều dày không đổi khi thay đổi nồng độ của dung dịch. Theo Beer, hệ số tắt k phụ thuộc tỉ lệ với nồng độ của chất hấp thu trong dung I0 dịch. Khi giữ l không đổi, thay đổi C, ta nhận thấy lg sẽ phụ thuộc vào nồng độ I C. Sự hấp thu dòng quang năng tỷ lệ bậc nhất với số phân tử của chất hấp thu mà dòng quang năng đi qua nó. I0 lg = kC Il 09/15/10 13
  14. Các định luật hấp thu cơ bản Định luật Lambert - Beer Bằng cách kết hợp hai định luật Lambert và Beer, để được phương trình của định luật cơ bản hấp thu ánh sáng Lambert – Beer: I0 lg = εlC Il -εlC hay I = I0 ×10 Trong đó, C là nồng độ ban đầu g/L, mg/L, mol/L, mmol/L. 09/15/10 14
  15. Các đại lượng thường dùng trong phương pháp trắc quang Độ truyền qua (T – Transmittance) hay gọi là độ truyền quang, độ truyền suốt là tỷ số giữa hai cường độ tia chiếu ló ra I và tia đến I0, ký hiệu là T. Độ truyền qua T phụ thuộc vào λ. T là đại lượng không có thứ nguyên, không có tính cộng. Độ truyền qua biểu thị độ trong suốt của dung dịch màu khảo sát ứng với bước sóng đã cho λ. I Độ truyền quang T = I0 I0 Đại lượ ng lg gọi là mật độ quang D hay độ hấp thu của dung dịch A, I I0 A = lg = εlC = 2 – lg (%T) I Aλ Hệ số tắt phân tử gam hay hệ số hấp thu phân tử gam (ε): ε λ = . lC Trong đó: C (mol/L), ε (lmol-1cm-1) 09/15/10 15
  16. Bảng tóm tắt tính chất các đại lượng trắc quang Đại lượng Công thức Đơn vị Yếu tố phụ Yế u t ố Ghi chú thuộc không phụ thuộc Không có tính T ε λ,C,l I0 cộng tính A (hay D) ε λ,C,l I0 Có tính cộng tính λ, bản chất I0,C,l Đặc trưng cho ελ cm2/mol chất màu, bản độ nhạy và chất dung phản ứng môi, t0 màu 09/15/10 16
  17. 100 T (%) 50 0 0 1 2 C,l 3 A = ε lC I T= = -εlC 10 I0 09/15/10 17
  18. Ứng dụng tính chất cộng tính của A  Tính cộng của mật độ quang hay độ hấp thu A                   A = AA  +  AB = ε 1lC1 + ε 2lC2  Mật độ quang đo được khi chất tan hoà tan trong một dung môi là mật độ quang tổng  cộng của dung dịch đó. A =  AX  +  Adm         Để A phản ánh đúng AX  thì Adm  rất nhỏ (≈  0). Để thoả mãn điều kiện này, ta nên  chọn dung môi có phổ hấp thu rất xa phổ hấp thu của chất tan.  Nếu trong hỗn hợ p gồm những cấu tử cùng hấp thu nhưng chúng không có tươ ng tác hoá học vớ i nhau. Ta có thể xác định đượ c nồng độ của các cấu tử theo hệ thức sau: A = ε 1lC1 + ε 2lC2 + …+ ε ilCi + …+ ε nlCn 09/15/10 18
  19. Dung dịch màu tuân theo định luật hấp thu cơ bản nếu thoả mãn các điều kiện sau  Có sự trùng khít các đường phổ ε - λ đối với các dung dịch có nồng độ khác nhau.  Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A – C khi l = const là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ.  Khi pha hai dung dịch 1 và 2 sao cho C1l1 = C2l2 thì ở cùng λ tư ta sẽ có A1 = ε 1lC1 = A2 = ε 2lC2  Các đường phổ A - λ với nồng độ Cn khác nhau đều có cùng λ max  Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ truyền qua T và lgC có điểm uốn nằm ở giá trị T = 0.368 09/15/10 19
  20. Các nguyên nhân gây sai lệch khỏi định luật Beer  Mức độ đơn sắc của ánh sáng tới. Ánh sáng không đơn sắc thường dẫn đến độ lệch âm. Chất màu hấp thu cực đại ở λ max và chỉ ở λ max mới có sự tuyến tính giữa Aimax – Ci và đồ thị Aimax – Ci là một đường thẳng, khi đó mật độ quang là cực đại. Mức độ đơn sắc càng lớn, khả năng tuân theo định luật Lambert – Beer càng lớn.  Nồng độ lớn của dung dịch khảo sát: Nồng độ của dung dịch lớn sẽ xảy ra tương tác điện, đại lượng ε thay đổi, thông thường khi tăng nồng độ dung dịch, giá trị ε giảm. Sự sai lệch khỏi định luật Lambert – Beer thường là sai số âm.  Sự trùng hợp hoặc khử trùng hợp phân tử, sự solvat hoá hay hydrat hoá xảy ra khi thay đổi nồng độ chất hấp thu; sự tạo thành các hợp chất trung gian, phức phụ, các hợp chất đồng phân, tạo hệ keo hay sự có mặt của các chất điện ly mạnh, pH đều có khả năng làm thay đổi độ hấp thu của dung dịch, làm sai lệch khỏi định luật Beer. 09/15/10 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản