Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học.
Cơ sở khoa học của phương pháp: dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xa vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.
Tương tác này xảy ra ở mức độ phân tử.
Tùy thuộc vào hiệu ứng của tương tác này mà ta có các phương pháp phân tích quang học khác nhau.
3.1. NGUYÊN TAC CHUNG CUA PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH DO DO HAP THU QUANG DE XAC DINH NONG DO
Chuan bi dung dịch chuẩn của chat cần xác định, dùng dé pha dung dich màu chuan.
Chuan bị mẫu phân tích.
So sánh, cân bằng màu của dung dịch màu chất cần xác định với dung dịch màu chuẩn, hoặc đó Aye và Ag, từ đó suy ra ham lượng của chất can xác định theo những
phương pháp khác nhau.
—mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm>>>maaanaaaammmmmmmmmaaaammmmmmmaaaaơm
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 29
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Tran Thị Lộc
Các dung dịch màu chuan và dung dich màu nghiên cứu được pha ở điêu kiện toi ưu của phản ứng màu.
3.2. MOT SO PHƯƠNG PHAP THONG DUNG 3.2.1. Phương pháp đường chuẩn
Khi phân tích hàng loạt nhiều mẫu, người ta thường sử dụng phương pháp đường tiêu chuẩn, phương pháp này cho phép phân tích và tính toán kết quả nhanh, có thé triệt tiêu được các sai số hệ thông, thường được lập trình sẵn trong các phần mềm điều khiển của máy. Quy trình thực hiện như sau :
e Chuan bị một day dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác, tăng dan nhất định C¡, C2, C3, Cy, Cs, Cạ của chất chuân phân tích, chất chuân phân tích X đã được đưa về dạng phức màu bằng thuốc thử thích hợp.
® Do mật độ quang Dạ, D2, D:, Dy, Ds, Dạ của các dung dịch chuan tại bước
sóng 3%may đã khảo sát
e Xây dựng đường chuẩn D = f(C).
e Chuan bị mẫu trong điều kiện tương tự, đo mật độ quang D, .
® Dựa vào đường chuẩn suy ra nồng độ Cy.
3.2.2. Phương pháp thêm chuẩn
® Do mật độ quang cua dung dich phân tích D,
® Thêm một lượng chất chuan a vào dung dịch phân tích, đo mật độ quang D,.„ từ các giá trị đo được, xác định nồng độ của mẫu C,
6. D, C,.D,
: =C,=—*—
C.+C, D D,,,-D
+2 ata x
3.2.3. Phương pháp vi sai
Phương pháp vi sai là một biển dang của phương pháp so sánh. Trong phương pháp này, dung dịch so sánh chính là 1 trong các dd chuẩn (dd tiêu chuẩn có nồng
độ thấp nhất hoặc cao nhất)
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 30
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Tran Thị Lộc
-Nếu lay dung dich tiêu chuẩn có nồng độ thấp nhất làm dd so sánh thi Cy <C, , gọi là phương pháp vi sai nồng độ lớn).
-Néu lấy dung dịch tiêu chuân có nồng độ cao nhất làm dd so sánh thi Cp
>C, , gọi là phương pháp vi sai nông độ nhỏ).
-Nếu kết hợp cả hai chiều thì gọi là phương pháp vi sai 2 chiêu.
Đo độ hap thụ quang của dãy dung dịch chuẩn và dung dịch nghiên cứu so với dung dich chuẩn có nồng độ gần với dung dịch nghiên cứu.
3.2.4. Phương pháp vi sai nồng độ lớn
Pha dãy dung dich màu chuẩn có nông độ chất cần xác định tăng dan Cy < C¡ <
C3<...<C,
Pha dung dich nghiên cứu sao cho mau của dung dich nghiên cứu nằm trong vùng
của day chuan.
Do dé hap thu quang A cua cac dung dich chuẩn có nồng độ C, , Ca....C, và dung dịch nghiên cứu so với dung dich chuẩn có nông độ Cp.
Xử lý kết quả đo tìm C„.: bằng phương pháp hồi quy.
3.2.5. Phương pháp vi sai nồng độ bé
Pha dãy dung dịch màu chuẩn có nòng độ chất cần xác định tăng dần C¡ < C;<
Cạ<... <Cạ
Pha dung dịch nghiên cứu sao cho màu cúa dung dịch nghiên cứu nằm trong
vùng của day chuẩn.
Do độ hấp thụ quang A của các dung địch chuẩn có nông độ Cy so sánh lần lượt với các dung dịch chuẩn C,,C>....C, và dung dịch nghiên cứu .
Xử lý kết quả đo tìm Cy: bằng phương pháp hỏi quy.
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 31
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Tran Thị Lộc
3.2.6. Phương pháp chuẩn độ trắc quang
Chuẩn độ trắc quang thực chất là chuẩn độ thẻ tích. Điểm cuối chuẩn độ được xác định bang phương pháp đo độ hap thụ quang.
3.2.7. Phương pháp xác định đồng thời các chất trong hỗn hợp
Nôi dung: dựa vào tính chất cộng tính của mật độ quang người ta có thé xác định đồng thời các chat trong hỗn hợp mà không cần tách chiết,...
Nguyên tắc: đo độ hấp thụ quang cúa hỗn hợp tại bước song hấp thụ cực đại của
mỗi chất, từ đó có n phương trình và ân.
3.3. SỰ HAP THU ANH SÁNG CUA CÁC CHAT. ĐỊNH LUẬT HAP THU CO BAN
3.3.1. Sự hấp thụ ánh sáng của các chất
Khi chiều một dong sáng có cường độ Ip vào một cuvet trong suốt có thành song song đựng dung dịch chất hấp thụ ánh sang thì cường độ của dòng sáng sau khi ra khỏi lớp dung địch có chiều day | (I) yếu hơn so với lạ. Nguyên nhân của sự giám cường độ dòng sáng là do một phan bị phản xạ bởi thành cuvet (I,„), một phân bị
khuếch tán bởi hạt rắn ở dạng huyền phù của chat hap thụ trong dung dich (I,,). Ta
có thê biêu diễn tông quát quá trình hắp thụ ánh sang khi đi qua dung dịch:
la= l;y + Ie + Ih, +1
Trong thực tế khi do quang thường dùng các cuvet trong suốt vì thé lạ, coi như bang 0. Nếu dung dich trong suốt thì I,, = 0 nên có thé viết:
Io= In + 1
Bang thực nghiệm có thé do được lạ và I), từ đó suy ra được chứ không do Ih, trực tiếp được.
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 32
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Tran Thị Lộc
3.3.2. Các định luật cơ bản về hap thy ánh sáng
3.3.2.1. Định luật Bouguer - Lambert
Năm 1920, bằng thực nghiệm nhà bác học Bouguer (Pháp). sao đó là Lambert (Đức) đã thiết lập định luật Bouguer — Lambert như sau: “Những lớp chất có chiều day đồng nhất trong những điều kiện khác nhau luôn luôn hap thụ một ti lệ như
nhau của dong sáng roi vào những lớp chat đó`
Về mặt toán học: sự phụ thuộc của độ giảm cường độ dòng sáng (hay độ hap thụ) vào chiều dày của lớp dung dịch được biéu dién bằng phương trình:
I=lges
Trong đó:
lạ: độ giảm cường độ dòng sáng tới chiếu vào dung dịch
I: cường độ dòng sang sau khi đi qua dung dịch
e: cơ số logarit tự nhiên
I: chiều day lớp dung dịch
3.3.2.2. Dinh luật Beer
Phát biéu định luật: sự hấp thụ dòng quang năng tỉ lệ bậc nhất với số phân tử của chat hap thu ma dong quang năng di qua.
Năm 1952 Beer đã xác định được hệ số tắt k ti lệ với nòng độ dung dich chat hap
thụ ánh sáng vả đưa ra môi liên hệ:
Trong đó:
C: nồng độ dung dịch chat hap thụ ánh sáng (mol/l) e: hệ số, không phụ thuộc nông độ
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 33
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Tran Thị Lộc
k: đại lượng đặc trưng cho khả nang hap thụ của một dung dich, gọi là hệ SỐ tắt, phụ thuộc vào ban chat của chất hap thụ và bước sóng chiếu vào dung dịch.
3.4. CÁC ĐẠI LƯỢNG THUONG DUNG TRONG PHAN TÍCH TRAC
QUANG
3.4.1. Độ truyền qua (T-Transmission)
Ty số h đặc trưng cho độ truyền quang của ánh sáng qua dung dich được gọi la
độ truyền quang hay độ trong suốt được kí hiéu bằng chữ T.
=—=] eaeT 0I
Nếu dung dich chứa nhiều cau tử có khả năng hap thụ mau, không tương tác hoá học với nhau, thì độ truyền quang của dung dich là:
I .
Tu=T=lIT
in}
T không có thứ nguyên. T có giá trị từ 1+0 (nếu biểu diễn theo phan trăm là
100+0 }.
T được đọc trực tiếp trên máy do.
3.4.2. Mật độ quang A (Absorbance)
Theo định luật hợp nhất Bouguer-Lambeer-Beer thì mật độ quang được xác định bằng công thức:
A=el.C
Trong đó: ¢: là hệ số hap thụ phân tử gam, nó phụ thuộc vào bản chat chất mau
va bước sóng của ánh sáng tới ——>£= f(A). Như vậy A= /(2.b,C)
Do đó khi do mật độ quang của dung dịch với cuvet có bề day 1a 1 cm bằng các lia sáng có 2 khác nhau, khi đó 1, C là không đổi nên A= /(2) cho ta đường cong biêu điển phô hấp thụ của chất hấp thụ ánh sáng. Khi đo mật độ quang của dung dịch ở nông độ 1 M, cuvet 1 em thi mật độ quang thu được chính là hệ SỐ hấp thụ phân tử gam £, dé thị biểu diễn sự phụ thuộc của £ vào 1.
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 34
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th§ Trần Thị Lộc
Dựa vào phô hấp thụ ta biết được chất màu hấp thụ cực đại ở bước sóng nào từ đó có thé xác định định tính về chat mau.
A không có thứ nguyên, A có giá trị từ 0———>%
3.4.3. Hệ số hấp thụ phân tử gam (£)
Hệ số hấp thụ phân tử gam £ đặc trưng cho bản chất của chất hấp thụ ánh sáng, không phụ thuộc vào thẻ tích của dung dịch, bẻ dày của lớp dung dịch mà chỉ phụ
thuộc vào bước sóng 2 của dờng sáng tới. z
Chính vì thé đại lượng £ thường được coi là tiêu chuân khách quan quan trong nhất dộ đỏnh giỏ độ nhạy của phộp định lượng trắc quang ô = f(A). Giỏ trị của cỏc
€ rat khác nhau tuỳ theo bản chất mau: các ion đơn (Cu, Ni...) ở vùng khả kiến có
€: 10-10”, các phức với các thuốc thử hữu cơ có £ rất lớn: 10'-10”.
Từ công thức: A=eLC S=— (32)
Trong đó: C được tinh bằng mol/L, | tính bang cm. Qua biểu thức trên ta thay £ có giá trị bằng A khi dung dịch có nông độ bằng 1M, đo với cuvet có bề day lem.
Thứ nguyên
5 ~ A A = ! i }
LC l(cm).C@nolfL) Lem 'mo
£
= A _ ủ 4
[(em).C (mmol cm) cm`mmol
Hay
3.4.4. Hệ số hap thụ phân tử
Định nghĩa: hệ số hap thụ phân tử là hệ số hap thụ của chat màu quy vẻ 1 phân
tử hoặc Í ion.
Công thức : từ hệ số hap thụ phân tử gam e (C mol⁄l,lem) ta có
SVTH: Lê Tran Tuan Anh Trang 35
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th§ Trần Thị Lộc
Thứ nguyên: cm”
Ý nghĩa: một cách hình thức, a là diện tích không trong suốt của phân tử chất
màu.
Ta nhận thay a càng lớn e càng lớn tức độ nhạy càng cao. Vì vậy trong thực tế dé tăng điện tích phân tử người ta chế tạo những phan tử cong kẻnh. Ngoài ra trong nước còn tồn tại nhiều ion kim loại khác có thể ảnh hưởng đến qua trình xác định
sắt, nhưng nhìn chung nông độ các ion kim phải gấp nhiều lần sắt mới ảnh hưởng.
Trong bài khóa luận này tôi chỉ giới hạn khảo sat các ion nêu trên.
CHƯƠNG 4: TONG QUAN VE CAC YEU TO VÀ CÁC ION GAY