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



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

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



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

[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


- 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

 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




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




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




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 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

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


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 :


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

 Nguyên tắc: dựa trên hiện tượng hấp thụ bức xạ của nguyên tử
 Định tính: dựa vào tần số bức xạ bị hấp thụ
 Định lượng: dựa vào quan hệ giữa cường độ hấp thụ (A) và nồng độ
nguyên tử trong mẫu đo (C):
A = - lg (I / I0) = k.a.Cb
I0, Il : cường độ tia tới và tia ló
k : hệ số hấp thụ (phụ thuộc bản chất nguyên tử hấp thụ)
a : hằng số (phụ thuộc cấu tạo thiết bị, điều kiện đo)
b : hệ số (phụ thuộc nồng độ nguyên tử hấp thụ)
C nhỏ  b = 1 ;
C lớn 0 < b < 1

PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Sự hấp thụ và phổ hấp thụ nguyên tử

21


PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Ảnh hưởng của nồng độ đến độ hấp thụ
trong phương pháp phân tích phổ AAS

PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Sơ đồ cấu tạo thiết bị AAS

Hệ thống AAS


Đèn EDL
(Electrodless Discharge Lamp)

Đèn CS (phát xạ liên tục)

PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Bộ điều biến (modulator; chopper):
Công dụng: loại trừ nhiễu nền

Tín hiệu điều chỉnh = Tín hiệu 2 - Tín hiệu 1
= (P + Pe) – Pe = P

24


PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

 Hệ thống nguyên tử hóa và các kỹ thuật AAS
Mẫu (dung dịch)  đám hơi nguyên tử (trạng thái cơ bản)
– KỸ THUẬT NGUYÊN TỬ HÓA BẰNG NGỌN LỬA (FAAS): dùng
nhiệt năng sinh ra bởi phản ứng cháy giữa chất đốt và chất oxy hóa
nguyên tử hóa  2000 – 30000C
– KỸ THUẬT NGUYÊN TỬ HÓA KHÔNG NGỌN LỬA:
* Kỹ thuật ET-AAS (nguyên tử hóa nhiệt điện): thường dùng lò
graphite (GF-AAS)  nhiệt độ nguyên tử hóa 30000C  phân tích
các chất bền nhiệt
• Kỹ thuật CV-AAS (hóa hơi lạnh)  phân tích nguyên tố dễ bay
hơi (Hg, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te,..)