Ưu điểm của phương pháp quang phổ

Máy quang phổ phát xạ ICP-MS là phương pháp Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ, ICP-MS là một kỹ thuật phân tích được sử dụng để xác định nguyên tố.

Ngay từ khi được thương mại hóa cách đây 20 năm, ICP-MS đã trở thành một thiết bị được sử dụng rộng rãi, trong cả những phân tích thường ngày và cho nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau. ICP-MS là một kỹ thuật linh động có nhiều điểm mạnh hơn so với các kỹ thuật phân tích nguyên tố truyền thống, kể cả Quang phổ Phát xạ Nguyên tử nguồn cảm ứng cao tần Plasma (ICP-AES) và Quang phổ Hấp thụ Nguyên tử (AAS). Giới hạn phát hiện tương đương hoặc nhỏ hơn giới hạn phát hiện của AAS Lò Graphite nhưng có nhiều ưu điểm hơn. ICP-MS là một kỹ thuật nhanh, đa nguyên tố và thường có công suất như ICP-AES nhưng có khả năng phát hiện tốt (thấp) hơn nhiều.

Nguyên Lý Máy Quang Phổ Phát Xạ ICP-MS

- Hệ thống ICP-MS bao gồm một nguồn ICP (nguồn cảm ứng cao tần plasma) nhiệt độ cao và một khối phổ kế. Nguồn ICP chuyển các nguyên tử của nguyên tố trong mẫu thành các ion. Sau đó, nhưng ion này được phân tách và phát hiện bằng thiết bị khối phổ.

- Hình 1 biểu diễn sơ đồ của nguồn ICP trong hệ thống ICP-MS. Khí Argon được bơm qua rãnh đồng tâm của đuốc ICP. Cuộn cao tần RF được nối với một bộ phát cao tần (RF). Khi dòng điện được cấp cho cuộn cao tần từ bộ phát cao tần, dao động điện trường và từ trường sẽ được tạo thành ở cuối đuốc ICP. Khi dòng khí argon được đánh lửa qua đuốc ICP, các điện tử sẽ được tách khỏi nguyên tử Argon, để tạo thành ion Argon. Những ion này bị bắt lại trong các trường dao động và va chạm với các nguyên tử Argon khác tạo thành plasma.

- Mẫu được đưa vào đuốc plasma ICP dưới dạng sol khí bằng cách hút mẫu lỏng hoặc rắn hòa tan vào ống phun hoặc sử dụng laser để chuyển trực tiếp mẫu rắn thành dạng sol khí. Khi mẫu dưới dạng sol khí được đưa vào đuốc ICP, mẫu sẽ bị đề solvat và các nguyên tố trong sol khí sẽ được chuyển thành các nguyên tử khí rồi được ion hóa tại phần cuối của đuốc plasma.

- Khi các nguyên tố trong mẫu được chuyển thành các ion, những ion này được đưa vào thiết bị khối phổ qua vùng trung gian hình nón. Vùng này trong thiết bị ICP-MS chuyển các ion trong dòng mẫu argon ở áp suất không khí (1 – 2 torr) vào vùng có áp suất thấp (<10 x 10-5 torr) của thiết bị khối phổ. Hiện tượng này xảy ra trong vùng chân không trung gian được tạo bởi 2 nón trung gian, là nón thu và nón tách (xem Hình 2). Nón thu và nón tách là 2 đĩa kim loại có một lỗ nhỏ (~1mm) ở trung tâm. Những đĩa này có tác dụng gom phần lõi của chùm ion phát ra từ đuốc ICP. Một gương chắn tối màu (xem Hình 2) hoặc thiết bị tương tự sẽ ngăn các photon phát ra từ đuốc ICP, cũng là một nguồn sáng mạnh.

- Do lỗ của nón thu và nón tách có đường kính nhỏ, ICP-MS có một số hạn chế về tổng lượng chất rắn hòa tan trong mẫu. Nói chung, mẫu chỉ nên chứa không quá 0,2% tổng chất rắn hòa tan (TDS) để thiết bị có thể hoạt động tốt và ổn định nhất. Nếu chạy các mẫu có hàm lượng TDS quá lớn, các lỗ xuyên tâm của nón sẽ bị tắc, làm giảm độ nhạy và khả năng phát hiện dẫn đến việc phải ngừng hệ thống để bảo trì. Đây là lý do tại sao nhiều loại mẫu, bao gồm các mẫu đất và đá sau khi phá mẫu vẫn cần được pha loãng trước khi đưa vào chạy trên hệ thống ICP-MS.

- Các ion từ nguồn ICP sau đó được hội tụ lại bởi các thấu kính tĩnh điện trong hệ thống. Lưu ý, các ion đi ra từ hệ thống mang điện tích dương, nên các thấu kính tĩnh điện, cũng mang điện tích dương, có tác dụng chuẩn trực chùm ion và hội tụ vào khe hoặc lỗ nhận của thiết bị khối phổ. Các hệ thống ICP-MS khác nhau có các hệ thống thấu kính khác nhau. Hệ thống đơn giản nhất có một thấu kính đơn, còn các hệ thống phức tạp hơn có thể có đến 12 thấu kính ion. Mỗi hệ thống quang ion được thiết kế riêng để hoạt động với một hệ thống khối phổ và bộ phận kết nối khác nhau.

- Khi các ion đi vào thiết bị khối phổ, chúng được phân tách theo tỷ lệ khối lượng – điện tích (m/z). Loại thiết bị khối phổ phổ thông nhất là bộ lọc khối tứ cực quadrupole. Thiết bị này có 4 thanh (đường kính khoảng 1cm và dài khoảng 15 – 20cm) được bố trí như trong Hình 3. Trong bộ lọc khối tứ cực, điện thế một chiều và xoay chiều được áp vào xen kẽ cho các cặp đối diện của các thanh này. Điện áp này sau đó nhanh chóng được chuyển dọc theo một trường RF, tạo ra một trường lọc tĩnh điện chỉ cho các ion có cùng tỷ lệ khối lượng – điện tích (m/e) đi qua các thanh này tới đầu dò tại thời điểm tức thời. Như vậy, bộ lọc khối tứ cực thực ra là một bộ lọc nối tiếp, có khả năng điều chỉnh cho mỗi tỷ lệ m/e tại một thời điểm. Tuy nhiên, điện áp trên các thanh có thể được chuyển với tốc độ rất nhanh. Kết quả là bộ lọc khối tứ cực có thể phân tách đến 2.400 amu (đơn vị khối lượng nguyên tử) trong một giây. Tốc độ này giải thích cho việc hệ thống ICP-MS tứ cực thường được coi là có khả năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố. Khả năng lọc ion dựa trên tỷ lệ khối lượng – điện tích cho phép ICP-MS cho ra các kết quả của đồng vị vì các đồng vị khác nhau của cùng một nguyên tố có các khối lượng khác nhau

- Khối phổ tứ cực điển hình dùng trong ICP-MS có độ phân giải từ 0,7 – 1,0amu. Độ phân giải này là đủ cho các ứng dụng thông thường. Tuy nhiên, có một số trường hợp độ phân giải này không đủ để phân tách các phân tử giao thoa nhau hoặc nhiễu đồng vị của các đồng vị của nguyên tố đang phân tích. Bảng 1 chỉ ra một số nhiễu phổ biến gây khó khăn khi phân tích siêu vết của nhiều nguyên tố quan trọng, đặc biệt là trong chất nền cụ thể. Độ phân giải (R) của một thiết bị khối phổ được tính theo công thức R = m/(ǀm1 – m2ǀ) = m/∆m, trong đó m1 là khối lượng của một loại hoặc đồng vị, m2 là khối lượng của thành phần hoặc đồng vị cần phân tách, m là khối lượng phân tử.

Ưu Điểm Máy Quang Phổ Phát Xạ ICP-MS

- Giới hạn phát hiện đối với hầu hết các nguyên tố đều tương đương hoặc nhỏ hơn giới hạn phát hiện của phương pháp Quang phổ Hấp thụ Nguyên tử Lò Graphite (GFAAS)

- Năng suất lớn hơn GFAAS

- Khả năng xử lý cả nền đơn giản lẫn phức tạp với nhiễu nền tối thiểu nhờ nhiệt độ cao của nguồn ICP

- Khả năng phát hiện cao hơn ICP-AES với cùng một lượng mẫu

- Khả năng nhận được các thông tin đồng vị

Nhược Điểm Máy Quang Phổ Phát Xạ ICP-MS

– Giá thành các thiết bị này đắt gấp 2 – 3 lần thiết bị ICP-MS tứ cực.

– Việc sử dụng và bảo trì cũng phức tạp hơn.

– Cứ tăng độ phân giải lên 10 lần thì tín hiệu lại giảm đi 1 lần. Điều này làm giảm khả năng phát hiện thực tế nếu nồng độ của chất phân tích rất thấp.

– Cuối cũng, thiết bị này cũng chậm hơn thiết bị tứ cực. Do thời gian cài đặt nam châm khi điều chỉnh điện áp cho bước nhảy khối lượng lớn lâu hơn nên thiết bị HR-ICP-MS thường chậm hơn 4 – 5 lần thiết bị tứ cực.

(Tổng hợp bởi maykhoahoc.com,tham khảo Biomedia Việt Nam)

Câu 5 (trang 205 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Nêu những tiện lợi của phép phân tích quang phổ.

Lời giải:

Phép phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần cấu của các chất dựa vào nghiên cứu quang phổ của chúng.

Tiện lợi:

* Trong phép phân tích định tính (chỉ cần nhận biết sự có mặt của các thành phần khác nhau) thì tiện lợi ở chỗ: Đơn giản, cho kết quả nhanh hơn phép phân tích hoá học.

* Trong phép phân tích định lượng (cần xác định được cả nồng độ của các thành phần trong mẫu) có ưu điểm: Rất nhạy, phát hiện và đo được nồng độ rất nhỏ.

* Ưu điểm tuyệt đối của phép phân tích quang phổ là: Xác định được các thành phần cấu tạo và nhiệt độ của các vật ở xa như mặt trời và các ngôi sao.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG - Bộ môn CNKT Hóa học- Bài giảng PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI Biên soạn: TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN - Nha Trang, 2015- PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PP HÓA HỌC PP HÓA LÝ (PP PT cổ điển) (PP PT công cụ/ PP PT hiện đại) PT THỂ TÍCH PT KHỐI LƯỢNG (PP CHUẨN ĐỘ) : PT QUANG : PT ĐIỆN HÓA : PT SẮC KÝ : • Phức chất • Phân tử • Đo thế • Sắc ký • Kết tủa • Nguyên tử • Đo độ dẫn điện • Điện di • Oxy hóa-khử • Hấp thụ • Đo điện lượng • Phát xạ • Điện khối lượng • Acid - baz • Cực phổ/Volt-Amper 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ Nguyên tắc chung: dựa trên việc đo cường độ của đại lượng vật lý có liên quan đến nồng độ của cấu tử cần phân tích (cường độ màu, thế dung dịch,…) ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ  Ưu, nhược điểm  Ưu: - Chính xác  độ tin cậy cao - Độ nhạy cao  lượng mẫu phân tích nhỏ  phân tích cấu tử vi lượng và vết - Độ chọn lọc cao  Phân tích được các mẫu có thành phần phức tạp - Nhanh (tự động hóa)  phân tích hàng loạt mẫu  Nhược : - Thiết bị đắt tiền - Người phân tích cần có trình độ chuyên môn cao  Khả năng ứng dụng: Ứng dụng rộng rãi trong phân tích cấu tử vi lượng hay cấu tử vết (phân tích thực phẩm, dược phẩm, môi trường, xét nghiệm y khoa, nghiên cứu khoa học,…) 2 ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ  Phân loại các phương pháp phân tích công cụ :  Phương pháp phân tích quang học: dựa trên sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật chất (nguyên tử, phân tử). Hai dạng tương tác chính : hấp thụ và phát xạ  PP quang phổ hấp thụ (nguyên tử/phân tử)  PP quang phổ phát xạ (nguyên tử/phân tử) E* + h - h E0 Sự phát xạ : E = E* - E0 = h Sự hấp thụ : E = E* - E0 = h ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ  Phân loại các phương pháp phân tích công cụ :  Phương pháp phân tích điện hóa: ứng dụng các hiện tượng điện hóa (liên quan đến sự trao đổi ion, electron trên ranh giới điện cực – dung dịch).  Phương pháp sắc ký: là phương pháp tách hỗn hợp cấu tử phân tích dựa trên ái lực khác nhau của chúng với hai pha không trộn lẫn (pha tĩnh, pha động) 3 Phần 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis (PP trắc quang – so màu)  Nguyên tắc: dựa trên hiện tượng hấp thụ bức xạ UVVis của các phân tử 4 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Sự hấp thụ bức xạ UV-Vis của các phân tử h = E = E* - E0 σ  σ*: < 190 nm (UV xa) π  π* ~ 200 nm n  σ*; n  π*: ~ 300 nm (UV gần) Các kiểu chuyển dời electron cơ bản trong phân tử hợp chất hữu cơ PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Quan hệ giữa sự hấp thụ bức xạ UV-Vis và màu sắc dung dịch Màu sắc dãi bức xạ Vis Bước sóng (nm) Ánh Tím 380 - 435 sáng Xanh lơ 435 - 500 trắng Lục lam 500 - 520 Lục 520 - 565 Vàng 565 - 590 Cam 590 - 625 Đỏ 625 - 740 5 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Cơ sở lý thuyết của phương pháp đo quang UV-Vis l a) Định luật Lambert – Beer : I0 (λ) Il = I0.10– Il .l.C Các đại lượng hay sử dụng : • Độ truyền qua: T  Dung dịch hấp thụ (nồng độ C) I l và : I0 T%  Il . 100 % I0 • Độ hấp thụ: A   .l.C • Quan hệ giữa A và T : A = - lgT ; T = 10–A PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis C = 1 đơn vị nồng độ ; l = 1 đơn vị chiều dài  A ≡    : hệ số hấp thụ [C] [l] [] Tên gọi mol/l cm l.mol–1.cm– 1 Hệ số hấp thụ mol g/l cm l.g–1.cm–1 Hệ số hấp thụ riêng Các yếu tố ảnh hưởng đến  : - Bản chất phân tử chất hấp thụ (cấu trúc electron phân tử) - Bước sóng của bức xạ bị hấp thụ (λ) : sự hấp thụ ánh sáng mang tính chọn lọc.  = f (λ) : phổ hấp thụ ánh sáng của phân tử chất hấp thụ - Bản chất dung môi - Nhiệt độ 6 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Các tính chất quan trọng của độ hấp thụ : • Quan hệ A – C tuyến tính A   .l.C Với 1 dd chất hấp thụ và đo ở bước sóng λ cố định ( = const) : l = const  A ~ C Đo độ hấp thụ của dung dịch (A) nồng độ chất hấp thụ (C) Quan hệ tuyến tính A – C là cơ sở lý thuyết của phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Các tính chất quan trọng của độ hấp thụ: • A = f (λ): Phổ hấp thụ UV-Vis đặc trưng cho cấu trúc phân tử chất hấp thụ  định tính (nhận biết / phân biệt các chất) Lưu ý : Nên đo độ hấp thụ của dung dịch ở λ = λmax Mục đích : - Phép phân tích có độ nhạy cao: Amax - Sai số tương đối của phép đo A nhỏ nhất : Phổ hấp thụ UV-Vis:  = f (λ)  A  S    min  A  7 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Các tính chất quan trọng của độ hấp thụ: • Độ hấp thụ có tính cộng tính : A1 2... n  A1  A2  ...  An Hệ quả : DD = chất phân tích + dung môi + các chất còn lại = chất phân tích + DD nền  ADD = Achất phân tích + ADD nền  Trước khi đo độ hấp thụ của một dung dịch (ADD) thường dùng dd nền để hiệu chỉnh máy sao cho ADD nền = 0. Khi đó: ADD ≡ Achất phân tích  ADD  Cchất phần ti`ch PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Các lưu ý khi áp dụng phương pháp trắc quang – so màu: - Dùng bức xạ đơn sắc (đo ở λ ≈ λmax) - Dung dịch đo phải đồng nhất (trong suốt) - Cuvet phải sạch (tráng rửa, lau chùi bằng MeOH) - Chỉ định lượng trong khoảng tuyến tính A – C - Chọn bề dày cuvet và nồng độ dd sao cho : A = 0,2 ÷ 0,8 - Điều kiện tạo phức màu (CR, pH), điều kiện đo (t0C, thời gian đo, chất liệu và bề dày cuvet), thành phần nền (ion cản, ion trơ,…) của mẫu phân tích và mẫu chuẩn phải như nhau 8 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Thiết bị đo quang UV –Vis  Phân loại thiết bị đo quang : 1/ Theo bản chất của bộ đơn sắc :  Photometer (quang kế) : dùng kính lọc màu  bức xạ kém đơn sắc  Spectrophotometer (quang phổ kế) : dùng lăng kính hay cách tử nhiễu xạ  bức xạ có độ đơn sắc cao (là loại máy thông dụng nhất hiện nay) 2/ Theo nguyên lý hoạt động (hay cấu tạo thiết bị)  Máy 1 chùm sáng (single beam)  Máy 2 chùm sáng (dual beam) Sơ đồ máy đo quang 1 chùm sáng Sơ đồ máy đo quang 2 chùm sáng 9 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Sơ đồ cấu tạo máy đo quang 1 chùm sáng Visible Photometer GENESYS 20 (Thermo, USA) Spectrophotometer DR 4000 (Hache, Đức) PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Evolution 160 (Thermo, USA) Cary 50 (Varian, USA) 10 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Các bộ phận cơ bản trong máy đo 1 chùm sáng: - Nguồn bức xạ:  Đèn W (380 – 1000 nm = Vis + IR gần)  Đèn D (180 – 375 nm = UV gần)  Đèn Xe (260 – 600 nm : UV gần + Vis)  Đèn Xe hiện đại: 190 – 1100 nm - Bộ đơn sắc: kính lọc màu / lăng kính / cách tử nhiễu xạ - Cuvet: thủy tinh (G) hay polymer : đo vùng Vis thạch anh (Q) : đo vùng UV - Tế bào quang điện - Bộ khuếch đại tín hiệu - Bộ ghi nhận tín hiệu Đèn W Đèn D Các loại cuvet 11 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis CACH TỬ NHIỄU XẠ TẾ BÀO QUANG ĐIỆN PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Cách đo độ hấp thụ trên máy đo quang 1 chùm sáng :  Mở máy  Chọn đèn đo  Chọn bước sóng  Đợi 15 – 30 phút (tùy loại máy) cường độ ổn định  Đưa cuvet chứa dung dịch nền vào ngăn chứa cuvet điều chỉnh máy A = 0  Đưa cuvet chứa dung dịch mẫu vào đo :   Ađọc = A chất HT 12 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Các cách định lượng: dựa trên đl Lambert-Beer a) Phương pháp trực tiếp:  Nguyên tắc: Tính trực tiếp từ công thức : C x  Ax  .l ( : tra cứu tài liệu ; l : bề dày cuvet)  Ưu điểm: đơn giản  Nhược điểm: có thể không đúng (do  không phù hợp với điều kiện đo) PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis b) Phương pháp so sánh:  Nguyên tắc: Dung dịch chuẩn (C0)  A0 ; Dung dịch phân tích (Cx)  Ax Tạo phức màu, đo quang các dung dịch trên (cùng điều kiện) A C x  x  C0 A0 (C0, Cx : nồng độ X trong các dd đo quang)  Ưu điểm: đơn giản  Nhược điểm: có thể không đúng do - Có sự sai lệch so với định luật Lambert – Beer  nên pha dung dịch chuẩn có C0 ≈ Cx - Có sự khác biệt nhiều về thành phần nền của mẫu chuẩn và mẫu phân tích 13 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis c) Phương pháp đường chuẩn: Dung dịch phân tích : CX Pha dãy chuẩn (5 – 8 mẫu chuẩn) : C1, C2 , …, Cn (dãy chuẩn phải nằm trong vùng tuyến tính A – C) Tạo phức màu và đo độ hấp thụ trong cùng điều kiện : (A1, A2, …, An) và Ax Dựng đường chuẩn (pp bình phương tối thiểu): A = a.C + b  C x  Ax  b a PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Vx ml (Cx) - Lấy Vx ml dd phân tích vào 2 bình định mức -Thêm Vs ml dung dịch chuẩn (nồng độ C0) - Tạo màu, định mức lên Vt ml. Đo A. VS ml (C0) C x  V s .C 0 Vt C  x ( dd đo quang ) C x ( dd phântích ) Ax  C x A0  Ax  C x ( đo ) .V t Vx 14 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis d) Phương pháp thêm:  Phương pháp thêm chuẩn: Dung dịch mẫu (chứa cấu tử phân tích X) : CX Dung dịch chuẩn thêm được pha chế bằng cách thêm một lượng chính xác cấu tử X (∆Cx) vào dung dịch phân tích : C0 = Cx + ∆Cx Tạo phức màu, đo độ hấp thụ 2 dung dịch trong cùng điều kiện  AX ; A0 Ax = lCx Cx  A0 = lC0 = l (Cx + Cx) Ax  Cx A0  Ax PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Phương pháp đường chuẩn thêm Dung dịch phân tích (nồng độ CX) Pha n mẫu chuẩn thêm (n = 5 – 8) : A = a. ∆C + b A Ci = Cx + ∆Ci Tạo phức màu, đo A (cùng điều kiện) : A1, A2, …, An Dựng đường chuẩn thêm : A = a. ∆C + b  Cx = b/a Ưu điểm của phương pháp thêm : Loại trừ sự khác biệt về thành phần nền của dung dịch mẫu và dung dịch chuẩn  0 ∆C chính xác hơn pp so sánh và pp đường chuẩn 15 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Vx ml (CX) c) Phương pháp thêm chuẩn Nồng độ thêm vào bình thứ i Mẫu Ci  Dãy chuẩn V i .C 0 Vt Vi ml (C0) Đo A : A , (A A , …, A ) x 1, 2 n Dựng đường chuẩn thêm : A = a.∆C + b Nồng độ X trong dd đo : Thêm chuẩn b a Nồng độ X trong dd phân tích C x ( đo ) .V t C x ( ddphântích )  Vx C x ( đo )  Tạo màu, định mức (Vt ml). Đo A PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis e) Phân tích hỗn hợp nhiều cấu tử: Hỗn hợp chứa 2 cấu tử : M (λmax = λ1) ; N (λmax = λ2) Đo A lần lượt ở λ1 và λ2 : A 1   ( M1 ) .C ( M )   ( N1 ) .C ( N ) A 2   ( M2 ) .C ( M )   ( N2 ) .C ( N ) Các hệ số  ( M1 ) ,  ( N1 ) ,  ( M2 ) ,  ( N2 ) được xác định nhờ các dung dịch Phổ hấp thụ của dung dịch hỗn hợp 2 cấu tử chuẩn của M và N (II). Giải hệ phương trình trên  CM ; CN 16 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis f) Chuẩn độ trắc quang: Phản ứng chuẩn độ : A+TP A = A.l.CA + T.l.CT + P.l.CP  ĐTĐ ứng với điểm gãy của đường chuẩn độ Thể tích dung dịch chuẩn (VT) Các đường chuẩn độ trắc quang điển hình PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Ví dụ về quá trình xác định hàm lượng Cu trong quặng bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Néocuproine 17 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis  Ứng dụng và giới hạn định lượng của phương pháp trắc quang –so màu :  Ứng dụng: rộng rãi trong phân tích - Cho phép định lượng hầu hết ion vô cơ và một số hợp chất hữu cơ với sai số khoảng 1- 5% - Độ nhạy: khá cao (cỡ ppm) - Chọn lọc (chọn thuốc thử tạo phức, hay chọn bước sóng thích hợp để đo độ hấp thụ) - Thao tác đơn giản, nhanh chóng; thiết bị tương đối rẻ tiền  Khả năng ứng dụng: phân tích cấu tử vi lượng -Cấu tử đa lượng : pha loãng mẫu; - Cấu tử vết : làm giàu mẫu PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Bài tập 1. Để xác định hàm lượng Fe trong một mẫu nước thải công nghiệp, người ta lấy 10 ml nước thải, đem khử hoàn toàn Fe3+ trong mẫu về dạng Fe2+, sau đó tạo phức với o-phenanthroline rồi định mức lên 50 ml. Độ hấp thụ của dung dịch đo ở 510 nm (với cuvet 1 cm) là 0,269. Tính hàm lượng Fe trong mẫu nước thải theo ppm, biết rằng kết quả dựng đường chuẩn Fe2+ bằng phương pháp này như sau: CFe (ppm) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 A 0,000 0,180 0,359 0,549 0,725 18 Giải : Đường chuẩn Fe Bảng số liệu 0.800  Phương trình đường chuẩn : 0.600 A A = 0,1819C – 0,0012 0.400 0.200 Nồng độ Fe trong dd đo quang : C Fe(dd đo) y = 0.1819x - 0.0012 R2 = 0.9999 A  0,0012 0,269  0,0012  đo  0,1819 0,1819 0.000 0.00 2.00 4.00 6.00 Fe (ppm) ≈ 1,49 ppm Hàm lượng Fe trong mẫu nước thải phân tích : C Fe ( ddpt ) 1,48.50  7,45 ppm 10 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-Vis Bài tập 2 Lấy 5,00 ml một mẫu nước biển cho tạo phức với Dithizone. Phức Pb(II)-Dithizonat tạo thành được chiết sang dung môi CCl4 và định mức lên 25,00 ml cho giá trị độ hấp thụ (đo ở 520 nm ; cuvet 1 cm) là 0,193. Mặt khác, nếu thêm 1,00 ml dung dịch chuẩn Pb2+ có nồng độ 1560 ppb vào 5,00 ml mẫu nước biển phân tích, sau đó cũng tạo phức màu, chiết và định mức lên 25,00 ml như trên thì độ hấp thụ của dung dịch thu được là 0,419. Tính ppb Pb2+ trong mẫu nước biển đã cho. 19 Giải : Đây là pp thêm  Dùng công thức : Cx  Nồng độ thêm : C x  Ax  Cx A0  Ax 1 . 1560  62 , 4 ppb 25 Nồng độ Pb2+ trong mẫu đo : Cx  Ax 0,193  C x  .62,4  53,29 ppb A0  Ax 0,419  0,193 Nồng độ Pb2+ trong mẫu nước biển : C ( pt )  53 , 29 .25  266 , 45 ppb 5 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS: Atomic Absorption Spectrophotometry) 20