Đề cương : Phương pháp phân tích hiện đại, ứng dụng trong phân tích môi
trường
Câu 1: Trình bày định luật cơ sở của phép đo quang phổ hấp thụ phân tử
và các nguyên nhân làm sai lệch định luật khi thực hiện phép đo
-

Định luật cơ sở của phép đo quang phổ hấp thụ phân tử( đluật
Lambert-beer) : chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng

có

cường độ I0 qua dung dịch chứ cấu tử khảo sát có nồng độ C. Bề dày
dung dịch là l. Tại bề mặt cuvet đo , một phần bức xạ bị phản xạ có
cường độ IR , Mọt phần bức xạ có cường độ IA . Bức xạ ra khỏi dung dịch
có cường độ I.
I0 = IR + IA + I
A = log(I0/I) = ε.l.C
Trong đó :ε hệ số hấp thụ nguyên tử
C : nồng độ chất hấp thụ anh sáng trong dung dịch
l : chiều dài cuvet ( 1cm)
A : độ hấp thụ
Độ truyền suốt T = I/ I0 hay T% = I/ I0 x 100%

1

1


2

2

Câu 2: Trình bày nguyên tắc chung của phương pháp, lĩnh vực ứng dụng,
sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của các phương pháp phân tích:
a, Trắc quang ( UV-Vis)
- Nguyên tắc chung của phương pháp tắc quang là dựa vào lượng ánh
sáng đã bị hấp thụ bởi chất hấp thụ để tính hàm lượng của chất hấp thụ
- Nguyên tắc(UV-Vis) : Là đo độ hấp thụ ánh sáng (A) hoặc độ truyền
quang T của dung dịch, sau đo áp dụng định luật Lambert-Beer để xác
định nồng độ các cấu tử trong dung dịch. Trong thực tế ngta thường dung
các máy có tế bào quang điện để đo cường độ dòng sáng.
- Sơ đồ khối: Sơ đồ khối thiết bị
Nguồn sáng->Bộ lọc song->Mẫu->Tiếp nhận và khuyếch đại-> Ghi kq
+ nguồn sáng
+ Hệ tán sắc ( khe vào ,lăng kính, ke ra )
+ Buồng đựng mẫu
+ Bộ phận tiếp nhận và khuyeechs đại tín hiệu ( detecter)
+ Bộ phận ghi kết quả
- Nguyên lý hoạt động ( định luật Lamber-beer) : Khi chiếu một chùm bức
xạ điện từ tác động lên khối vật chất thì sự hấp thụ của khối vật chất đó
phụ thuộc vào bản chất của nó, như vậy đo lượng tia bức xạ bị hấp thụ ta
có thể xác định được tính chất của vật liệu.
+ Chiếu vào cuvet có dung dịch mẫu chứa hợp chất phân tích 1 chùm tia
sáng có năng lượng phù hợp để chất phân tích hay sản phẩm phức của nó
hấp thụ bức xạ đó để tạo ra phổ hấp thụ phân tử.
+ Thu chùm tia sáng đi qua cuvet , phân li phổ đó và chọn 1 hay 2 bước
sóng hấp thụ cực đại của chất phân tích và đo cường độ hấp thụ quang S
của chất đó trong các điều kiện đã chọn.
+ Ghị giá trị độ hấp thụ quang. Việc này có thể thực hiện bằng công cụ
khác nhau như đông hồ đo năng lượng hấp thụ, máy tự ghi,..
- Ứng dụng : + Được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa học,
sinh học, công nghệ thực phẩm, đồ uống cũng như môi trường để xác


- SƠ ĐỒ KHỐI :

6

6


Trong đó : (1) là nguồn phát tia bức xạ đơn sắc, (2) hệ thống nguyên tử
hóa, (3) hệ thống đơn sắc, đetector, (4) bộ khuếch đại tín hiệu.
Nguyên lý hoạt động :
+ Chọn các điều kiện và một loại thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân
tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các
nguyên tử tự do. Đó là quá trình nguyên tử hoá mẫu. Những thiết bị để thực
hiện quá trình này gọi là hệ thống nguyên tử hoá mẫu.
+ Chiếu chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi
nguyên tử vừa điều chế được ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của
nó. ở đây, một phần cường độ của chùm sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ
và phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tố trong môi trường hấp thụ. Nguồn cung
cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần xác định gọi là nguồn bức xạ đơn
sắc.
+ có thể nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa hoặc không ngọn lửa (sử dụng
lò graphit) có độ nhạy rất cao có khi gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo
trong ngọn lửa nên có thể xác định được các nguyên tố vết với nồng độ rất nhỏ.
-

-

-

phổ. Trước đây, phổ được ghi lên kính ảnh hay phim ảnh. Chính máy
quang phổ sẽ làm nhiệm vụ này. Nhưng những trang bị hiện đại ngày nay
có thể thu và ghi trực tiếp các tín hiệu cường độ phát xạ của một vạch phổ
dưới dạng các lực trên băng giấy hay chỉ ra các sóng cường độ vạch phổ
trên máy in (printer), ghi lại vào đĩa từ của máy tính.
3. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu
cầu đã đặt ra. Đây là công việc cuối cùng của phép đo. Chính vì vậy, ứng
với các nhiệm vụ và nguyên tắc này, để thực hiện một phép phân tích dựa
theo phổ phát xạ của nguyên tử người ta phải cần một hệ thống trang bị
cũng gồm ba phần tương ứng như thế.

-SƠ ĐỒ KHỐI:
Mẫu

Đưa mẫu
vào

Bức xạ
phát ra

Bộ phận tán
sắc ánh
sáng( lăng
kính)

Nguồn kích
thích

Bộ phát
hiện

+) Ngiên cứu vật lí quang phổ nguyên tử
+) Phân tích định tính và định lượng của các nguyên tố hóa học như:
Các KL trong mọi đối tượng mẫu khác nhau, như địa chất, hóa học, luyện
kim, hóa dầu, nông nghiệp, thực phẩm, y dược, moi trường
• Các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, mẫu quặng, mẫu khí
• Á kim: Si, P,C,..
- Ưu nhược điểm của phương pháp
•

-Ưu điểm:
+) pp này có độ nhạy rất cao( từ n.10-5-n.10-6%), sai số nhỏ hơn
10%
+) Tiến hành phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong 1 mẫu mà
không cần tách riêng
9

9


+) pp phân tích theo phổ phát xạ là 1 pp phân tích tiêu tốn ít mẫu
+) pp này có thể KT đc độ đồng nhất về tp của vật mẫu ở những vị
trí khác nhau. Vì thế cũng đc ứng dụng để KT độ đồng nhất của bề
mặt vật liệu.
-Nhược điểm:
+) pp này chỉ cho chúng ta biết đc tp nguyên tố của mẫu ptích chứ
k biết đc cấu tạo của mẫu ntn
+) Độ chính xác của pp phụ thuộc vào nồng độ chính xác của tp
của dãy mẫu đầu
+) Cần trang thiết bị có kinh phí lớn, mẫu phân tích cũng cần kinh
phí lớn.


(2)

+ điện cực loại 1 ứng dụng để xác định nồng độ các ion KL Ag, Bi, Cd, Cu,
Hg, Pb, Sn,Tl, Zn
Điện cực loại II: Cấu tạo gồm 1 dây kim loại phủ 1 lớp muối ít tan cuat KL
nhúng vào dung dịch chứa anion của hợp chất ít tan đó
+ điện cực loại 2 dùng để xác định các anion tạo ít tan hoặc tạo phức bề với
kim loại đó. VD điện cực Ag, AgI/KI để xác định I-, điện cực loại 2 để xác
định một số aninon thuộc nhóm halogen, CN-,....; điện cực chọn lọc ion để
xác định một số anion trên và các anion NO3-, PO43- ,...

(3)

Đ iện cực chọn lọc ion
- Điện cực thủy tinh : dùng để đo pH có cấu tạo gồm 1 màng thủy tinh
mỏng có bề dày khoảng 0,03 – 0,1nm, bên trong điện cực có chưa dung
dịch H+ chuẩn .một số màng thủy tinh ứng dụng để phân tích được các
ion Li+, K+, Rb+, Cs+ , NH4+,Ag+ và Tl+
-

-

Điện cực màng rắn:
+ Màng thủy tinh: cấu tao từ các silicat KL , tiêu biểu là các điện cực
màng chọn lọc ion H+ , Na+
+Màng đơn tinh thể : cac màng này thường có tính chọn lọc rất cao. Tiêu
biểu cho điện cực màng chọn lọc ion F- với tinh thể LaF3.
+Màng rắn đồng thể : được tạo từ các đơn tinh thể của các hợp chất khó
tan,....

nghiệp sản xuất dược phẩm, hóahọc. Phương pháp cũng được dùng để
kiểm tra nước trong quá trình làm sạch nước,đánh giá độ nhiễm bẩn
của nước thiên nhiên, nước trong kỹ thuật lò hơi. Điều đặc biệt là với
các đầu dò và bộ chỉ thị đơn giản, người ta có thể lắp thẳng máy đo
vàođường dẫn nước để kiểm tra trực tiếp, kịp thời.
Câu 3: Trình bày đặc điểm của phương pháp, ứng dụng , sơ đồ khối và
nguyên lý hoạt động của các phương pháp phân tích:
a, Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
- Đặc điểm của phương pháp:
+Sắc ký lỏng là 1 dạng hiện đại của sắc ký, với pha tĩnh là những hạt có
kích thước rất nhỏ 10 µm , có hiệu suất tách rất cao, do cỡ hạt trong pha
tĩnh nhỏ nên phải dùng bơm để nén dung môi qua cột.
+ Là pp pt hóa lý, dùng để tách và định lượng các thành phần trong hỗn
hợp dựa trên ái lực khác nhau giữa các chất với 2 pha luôn tiếp xúc nhưng
không hòa lẫn vào nhau. Pha tính trong cột hiệu năng cao, phai động là
dung môi rửa giải.
+ Qúa trình vận chuyển và phân bố của các chất tan giữa 2 pha khác
nhau.Khi pha động di chuyển với 1 tốc độ nhất định qua cột sắc ký sẽ đẩy
các chất tan bị pha tĩnh lưu giữa ra khỏi cột, Tùy theo bản chất của pha
tính ,chất tan và pha động mà quá trình rửa giải tách được các chất ra
khỏi cột sắc ký.
- SƠ ĐỒ KHỐI
Bình chứa dung môi  bơm bộ bơm mẫu cột sắc ký detecter  chất
thảI
BỘ GHI TÍN HIỆU
- Nguyên lý hoạt động : mẫu được bơm vào cột sắc kus thông qua bộ bơm
mẫu ( bằng tay hoặc tự động), pha động được bơm vào cột qua bộ phận
bơm dung môi với áp suất nén cao, mẫu được tách trên cột và pha động
sẽ rửa giải mẫu ra khỏi cột , sự có mặt của các cấu tử có trong mẫu sẽ ghi
nhận ở detecter và chuyển tín hiệu qua bộ phận ghi nhận kết quả. Mẫu và

bộ phận xử lý.
(1) Nguồn cung cấp dòng khí mang( pha động) và van điều áp
(2) Bộ phận dưa mẫu vào dòng khí mang
(3) Cột tách chứa pha tĩnh
(4) Lò duy trì nhiệt độ thích hợp cho cột
(5) Bộ phận dò nhận biết cấu tử trong mẫu khi chúng được rủa giải ra
khỏi cột( detertor)
(6) Bộ phận đọc tín hiệu.
- Nguyên lý hoạt động : bộ phận bơm mẫu được đặt ở một nhiệt độ phù hợp
để sau khi mẫu bơm vào sẽ hóa hơi hoàn toàn và mẫu dạng hơi đi ngay
vào cột, hấp thụ trên pha tĩnh. Khí mang từ bình đi qua màng lọc và van
điều áp, đi vào cột sẽ đẩy mẫu đi dọc theo cột. Nhiệt độ cột được khống
chế chặt chẽ theo chế độ đặt sẵn phù hợp cho từng loại mẫu. các chất
13

13


phân tích sau khi dduocj tách trên cột, lần lượt đi vào detetor. Tại đây mỗi
chất phân tích cho 1 tín hiệu nhất định, các tín hiệu này được khuếch đại,
xử lý và ghi lai và hiển thị thiết bị ghi tín hiệu.
- ỨNG DỤNG: phân tích được hầu hết các hợp chất thuốc trừ sâu, các loại
thuốc diệt cỏ, diệt nấm trong các nền mẫu nông sản, thực phẩm thủy hải
sản,môi trường phụ vụ công tác an toàn vệ sinh cho các loại hàng hóa lưu
thông trong nước và xuất khẩu.
- Ưu điểm: thiết bị đơn giản ,rẻ,nhanh chóng, dễ dàng kết nối với phối khổ
Câu 4 : Phương pháp định lượng bằng cách dùng đường chuẩn
1.

Trắc quang UV-vis

hằng ngày truwcowcs khi phân tích phải hiệu chuẩn lại cho đứng với
điều kiện thí nghiệm
-chỉ xác định cho cac mẫu mà nền không quá phức tạp
Vd; đọc vd trang 16, và51
Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Phương pháp đường chuẩn dựa theo phương trình cơ bản của phép
đo phổ phát xạ nguyên tử
2.

I = a.Cb (a) hay

S= ϒ .b.logC+k(b)

Trong điều kiện b: đây là phương trình đường thẳng có dạng y=ax và
y=ax+b . Phương trình a là đối với những máy đo được trực tiếp
cường độ phát xạ IM của vạch phổ . còn b là trường hợp đo độ đen S
của vạch phổ trên kính ành
Muốn xác định nồng độ Cx của nguyên tố X trong mẫu;
-

-

-

15

Trước hết chuẩn bị một đã mẫu đầu có chứa nguyên tố X với nồng
độ C1 , C2 , C3 ,C 4 …và Cx cùng một điều kiện như mẫu phân tích
Sau khi chuẩn bị xong mẫu phân tích tiến hành hóa hơi , nguyên
tử hóa ,kích thich phổ , và ghi phổ của các mẫu đó theo những

1.Trắc quang

Công thức định luật lambert-beer
A = lg (I0/I) = ɛbC =-lg T
A: mật độ quang của dung dịch
C: nồng độchất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.
ɛ : hệ số hấp thụ phân tử .
b; bề dày cuvet ( thường lấy là 1 cm)
T: độ truyền quang , T= I/I0
Mật đọ quang có tính chất cộng tính
C3 = C1 + C2

thì A = A1 + A2

2. phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Aλ = K C bL
16

16


L: bề dày cuvet( thường lấy là 1 cm)
k : hằng số thực nghiệm
C : nồng đọ nguyên tố cần xác định trong mẫu phổ .
b: hằng số bản chất (b thuộc (0,1]) , khi nồng đọ phân tích nhỏ b luôn luôn bằng
1.khi C lớn thì b dần tiến về 0.
3. sắc ký khí
-Số đĩa lí thuyết : Nhq = L/H
L: chiều dài cột sắc ký
H: cao đĩa lí thuyết