›
›

Bài giảng Hóa phân tích - Chương 8: Khái quát về các phương pháp phân tích phổ nghiệm

8.1 Nguyên tắc

8.2  Bức xạ điện từ -vật chất

8.3 Tương tác giữa  bức xạ điện từ và vật chất

8.4  Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế

8.5  Định luật Lambert–Beer

ppt 55 trang xuanthi 02/01/2023 1060
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa phân tích - Chương 8: Khái quát về các phương pháp phân tích phổ nghiệm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pptbai_giang_hoa_phan_tich_chuong_8_khai_quat_ve_cac_pp_phan_ti.ppt

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích - Chương 8: Khái quát về các phương pháp phân tích phổ nghiệm

  1. CHƯƠNG 8 KHÁI QUÁT VỀ CÁC PP PHÂN TÍCH PHỔ NGHIỆM 8.1 Nguyên tắc 8.2 Bức xạ điện từ -vật chất 8.3 Tương tác giữa bức xạ điện từ và vật chất 8.4 Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế 8.5 Định luật Lambert–Beer Chương 8
  2. CHƯƠNG 8 KHÁI QUÁT VỀ CÁC PP PHÂN TÍCH PHỔ NGHIỆM 8.2 BỨC XẠ ĐIỆN TỪ-VẬT CHẤT – Bản chất của BXĐT &các đại lượng đo – Các vùng của BXĐT – Nội năng của vật chất – Trạng thái của nội năng Chương 8
  3. BẢN CHẤT CỦA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ & CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO Các dòng hạt photon mang năng lượng Bản E lan truyền với vận tốc ánh sáng chất Hạt c E = h = h = hc  h (hằng số Planck) = 6,626.10– 34 J.s = 6,626.10– 27 erg.s=6,59 eV.s E được đo bằng eV, kcal / mol, (1kcal / mol =4,34.10 – 2 eV) Chương 8
  4. NỘI NĂNG E CỦA VẬT CHẤT Eq : NL do chuyển động quay của phân tử xung quanh trục (tần số ν ) E = q Eq + Edđ + Eđt Edđ : NL do sự dao động của hạt nhân Xung quanh vị trí cân bằng (tần số νdđ) Eđt: NL do sự chuyển dời e từ orbitan Eq < Edđ < Eđt phân tử này đến orbital khác (tần số νđt ) Mỗi TT điện tử (cơ bản hoặc kích thích) bao gồm một số TT dao động khác nhau; mỗi TT dao động lại bao gồm nhiều TT quay khác nhau Chương 8
  5. CHƯƠNG 8 KHÁI QUÁT VỀ CÁC PP PHÂN TÍCH PHỔ NGHIỆM 8.3 TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT&VẬT CHẤT – Hiện tượng hấp thu – Hiện tương phát xạ – Hiện tượng tán xạ Chương 8
  6. HIỆN TƯỢNG HẤP THU Chiếu bức xạ vào vật chất Điều Kiện E3 Hấp E 2 * Thu hν E E (qui E1 tắc E0 chọn lọc) * 0 Vật chất hấp thu BX khi Ehν =ΔE = E –E -Chỉ các bức xạ có tần số đúng bằng νq, νdđ và νđt mới bị vật chất hấp thu - Sự chuyển mức NL phải kèm theo sự thay đổi của các trung tâm điện tích trong phân tử Chương 8
  7. HIỆN TƯỢNG HẤP THU Điều Kiện Hấp Thu (qui tắc chọn lọc) Chương 8
  8. HIỆN TƯỢNG HẤP THU NL Của Thay đổi TT BX Bức xạ IR dao động – & gần TT quay của Sự phân tử Thay Đổi Phổ hồng ngoại là phổ dao động - quay TT gồm các đám vạch có tần số ν = νdđ + νq NL Của Vật chất Chương 8
  9. HIỆN TƯỢNG PHÁT XẠ Phần năng lượng “dư” sau khi hấp thu (giữ lại 10 – 3 – 10 – 8 s) Chuyển thành Phát ra bức xạ khi từ Eđt (*) E , E và E q dđ trở về Eđt (0) :Hiện tượng chuyển động phát xạ tịnh tiến của các phân tử Phát xạ Phát xạ khác do sự va cộng huỳnh quang chạm giữa các hưởng (lân quang) λPX> λHT phân tử λPX= λHT Chương 8
  10. HIỆN TƯỢNG PHÁT XẠ E Trạng thái cơ bản Trạng thái kích thích ( S0 ) Singlet (S1) Triplet ( T1 ) Orbital Φ4 phản liên Φ3 kết Φ 2 Orbital Φ 1 liên kết Chương 8
  11. TƯƠNG TÁC GIỮA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ VÀ VẬT CHẤT 1. Năng lượng do vật chất hấp thu (phát xạ) là các đại lượng gián đoạn ΔE = E - E = n.hν ( n = 0,1,2,3, ) Ghi 2 1 Chú Và E1, E2 - mức NL của vật chất ở trạng Nhận thái đầu và cuối; Xét v - tần số của bức xạ điện từ bị hấp thu hay phát xạ (Δ E > 0 : hấp thu ; Δ E < 0 : phát xạ) Chương 8
  12. TƯƠNG TÁC GIỮA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ VÀ VẬT CHẤT 2. Cường độ mũi hấp thu (phát xạ) tỉ lệ với nồng độ cấu tử có khả năng hấp thu (phát xạ) chứa trong mẫu Ghi Chú I Và Nhận ĐỊNH LƯỢNG Xét trong HÓA PHÂN TÍCH λ λ1 λ2 λ3 BX được chọn để định lượng theo ưu tiên: -Mũi hấp thu tại λ có độ hấp thu lớn nhất -Mũi hấp thu trong vùng VIS hơn là vùng UV Chương 8
  13. CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ Phổ kế 1 2 3 4 5 UV-VIS Phổ kế 2 3 4 5 Huỳnh quang- Raman 1 Phổ kế 2 3 4 5 Phát xạ/hấp thu 1 Nguyên tử 1 – Nguồn ; 2 –mẫu ; 3 –Bộ chọn sóng ; 4–detector ; 5- đọc tín hiệu Chương 8
  14. NGUỒN BỨC XẠ Phát ra BX liên tục Nguồn đèn hồng ngoại IR: 160 – 375 nm Đèn Đèn Nguồn Đèn Nernst Globar nichrome Liên Tục 1)Ống thủy tinh Thanh carborun Gồm dây chứa oxid đất (siliccarbur) dài nichrome hiếm (ZrO2 và khoảng 40 – 60 cuốn xoắn Y2O3), khi đốt mm, đường kính quanh một nóng 1200 – từ 4-6mm, nhiệt ống sứ đốt 2200 0K sẽ phát độ đốt nóng từ nóng ở 11000K ra bức xạ IR 1300 -15000K Chương 8
  15. NGUỒN BỨC XẠ Áp đặt ΔV = 300V; I = 5 – 20 mA sẽ làm Nguồn khí trong ống bị ion hóa, các cation khí Không sinh ra đập mạnh vào cathode kim loại M Liên tạo thành một đám mây nguyên tử, một * Tục số ở trạng thái kích thích M sẽ phát ra bức xạ đặc trưng khi trở về trạng thái cơ bản M0 Đèn Pb(cathode Pb): 283nm; Cr:358nm; Na: 589nm ) Chương 8
  16. BỘ PHẬN CHỌN SÓNG Chiều dày của lớp điện môi (CaF2, MgF2) xác định chiều dài bước sóng của bức xạ đi qua : Kính 2tn lọc  = Giao N thoa t - chiều dày của lớp điện môi; n – chiết suất của lớp điện môi; N – bậc giao thoa Chương 8
  17. KHE Các khe vào và các khe ra đặt trước và đặt sau lăng kính hoặc cách tử được cấu tạo từ hai lưỡi dao: - Các mép là đoạn thẳng - Có thể đóng mở được bằng vis micrometre. Độ rộng làm việc của khe từ 0,005 – 0,020 mm Chương 8
  18. DETECTOR Chuyển năng lượng của bức xạ điện từ thành tín hiệu điện (dòng điện hay hiệu thế ở mạch đo), dựa trên hai hiệu ứng: 1) hiệu ứng quang điện (DETECTOR QUANG ) 2) hiệu ứng nhiệt điện (DETECTOR NHIỆT) Chương 8
  19. CƯỜNG ĐỘ HẤP THU Phản xạ IR IT IA I0 Hấp thu C b Sau khi đi qua chậu đo kích thước b chứa chất hấp thu nồng độ C, cường độ của bức xạ bị giảm từ I0 còn IT, do: 1) Bị hấp thu bởi chất hấp thu một lượng IA 2) Bị phản xạ ở bề mặt chậu đo một lượng IR nếu bề mặt chậu đo không nhẵn: I0 = IA + IT + IR ≈ IA + IT nếu bề mặt chậu đo thật nhẵnChương 8
  20. PHÁT BIỂU ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER A=εbC ε (mol –1.cm –1.L ) : hệ số hấp thu mol ε (g – 1.cm – 1.L ): hệ số hấp thu riêng ε không phụ thuộc vào b và C mà phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thu, bước sóng của bức xạ bị hấp thu và nhiệt độ. Khi ε,b = const, quan hệ giữa A với C là tuyến tính Chương 8
  21. ỨNG DỤNG ĐL LAMBERT – BEER ĐỊNH LƯỢNG MỘT CẤU TỬ Phương pháp so sánh b bằng nhau εm= εC Am Cm = CC AC Am AC Mẫu (C ?) m Chuẩn (CC XĐ) Chương 8
  22. ỨNG DỤNG ĐL LAMBERT – BEER ĐỊNH LƯỢNG MỘT CẤU TỬ Phương pháp lập đường chuẩn - Vẽ đường A = f(C) A - Đo Am của DD mẫu Suy nồng độ Cm từ đồ thị A = f(C) hoặc Am PP bình phương cực A tiểu. C2 AC1 CC1 CC2 C Cm PP này cho phép kiểm tra được sai số ngẫu nhiên và tìm được khoảng C thích hợp để A = f(C) tuyến tính. Chương 8
  23. ỨNG DỤNG ĐL LAMBERT – BEER ĐỊNH LƯỢNG MỘT CẤU TỬ Phương pháp thêm chuẩn 2) Thêm chuẩn vào mẫu và sử dụng đường chuẩn: - Lập đường chuẩn A = f ( C ) - DD mẫu M1 ( Cm ?) → Am - DD mẫu M2 (Cm ?+ lượng chuẩn CC), A’m - Từ đồ thị hoặc PP bình phương cực tiểu suy ra giá trị Cm và Cm’. CC - Lập tỉ số f = ' Cm − Cm f = 1: Cm ( thật) = Cm (đo) f ≠ 1: Cm ( thật) = Cm (đo).f Chương 8
  24. ỨNG DỤNG ĐL LAMBERT – BEER ĐỊNH LƯỢNG NHIỀU CẤU TỬ DD khảo sát chứa n cấu tử có khả năng hấp thu bức xạ, sử dụng tính chất cộng độ hấp thu để định lượng từng cấu tử mà không cần tách chúng Thành lập hệ PT và giải hệ PT ứng với n cấu tử sẽ tìm được nồng độ của từng cấu tử trong dd Chương 8
  25. ỨNG DỤNG ĐL LAMBERT – BEER ĐỊNH LƯỢNG DD 2 CẤU TỬ A Aλ2 Aλ1 λ1 λ2 λ Phoå haáp thu cuûa DD chöùa caáu töû I vaø caáu töû (II) Chương 8
  26. GIỚI HẠN ĐL LAMBERT – BEER Nồng độ cấu tử khảo sát phải < 0,01M để A=f(C) tuyến tính Ảnh Hưởng Của Lưu ý đến các ảnh hưởng có thể xảy ra 2- Nồng khi pha loãng DD. Ví dụ Cr2O7 -1 -1 Độ (λCĐ = 455 nm; ε = 1800 mol cm L ) 2- Và có thể chuyển thành CrO4 -1 -1 Sự (λCĐ= 370nm; ε = 4900 mol cm L ) Pha theo cân bằng: 2- - loãng Cr2O7 + H2O ⇄2 HCrO4 2- + ⇄ 2 CrO4 + 2 H Chương 8
  27. GIỚI HẠN ĐL LAMBERT – BEER Tín hiệu S Ảnh (signal) đầu ra Hưởng Nhiễu Do Nhiễu N (noise): do C/cấp thông tin Noise môi trường, nguồn, thật sự về mẫu (ồn) detector, Của Máy N gây ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả phân tích và giới hạn phát hiện LOD ( limit of detector) Chương 8