- Trang Chủ
- Hoá học
- Bài giảng Hóa phân tích - Chương 8: Khái quát về các phương pháp phân tích phổ (Lâm Hoa Hùng)
Xem mẫu
- CHƯƠNG 8
KHÁI QUÁT VỀ CÁC PP
PHÂN TÍCH PHỔ
Người soạn: Lâm Hoa Hùng
1
- SƠ ĐỒ CHUNG VỀ CÁC PPPT HÓA LÝ
Định
Ghi nhận sự tính
MẪU Thiết bị
thay đổi tham
(đối tượng) phân tích Định
số hóa lý
lượng
Các nhóm PPPT hóa lý:
1/ PPPT phổ nghiệm: Biểu diễn KQ dưới dạng phổ
2/ PPPT điện hóa: liên quan đến các quá trình điện hóa
3/ PPPT sắc ký: liên quan đến quá trình phân tách sắc ký
4/ Các phương pháp khác: nhiệt, phóng xạ…
2
- CÁC PP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA
PP ĐO ĐỘ CÁC PP PHÂN TÍCH PP VOLT -
DẪN ĐIỆN ĐIỆN HÓA AMPERE
- PP trực tiếp - PP cực phổ (xoay
- PP chuẩn độ độ dẫn chiều, một chiều, xung…)
- PP chuẩn độ với dòng - Chuẩn độ ampere
cao tần
PP ĐO THẾ PP ĐIỆN PHÂN VÀ
ĐO ĐIỆN LƯỢNG
- PP đo thế trực tiếp: - PP điện khối lượng
* đo pH - PP nội điện phân
* chọn lọc ion - PP đo điện lượng
- PP chuẩn độ điện thế
3
- CÁC PP PHÂN TÍCH SẮC KÝ
PP SẮC KÝ
Quá trình phân tách khi cho hỗn hợp chuyển dịch qua
lớp pha tĩnh dưới tác động của pha động chứa hỗn hợp
Pha Tĩnh Pha Động
Lớp chất bất động ở trạng Có thể là lỏng hay rắn
thái rắn hay trạng thái lỏng
tẩm trên chất mang rắn
• PP sắc ký hiện đại: Sắc ký khí, sắc ký lỏng cao áp
• PP sắc ký đơn giản: sắc ký giấy, cột, bản mỏng
4
- CÁC PP PHÂN TÍCH SẮC KÝ
PHÂN LOẠI PP SẮC KÝ
• PP sắc ký hiện đại: Sắc ký khí, sắc ký lỏng cao áp
• PP sắc ký đơn giản: sắc ký giấy, cột, bản mỏng
Theo cơ chế của quá trình tách:
Theo trạng thái liên hợp
• Sắc ký hấp phụ
của pha động và pha tĩnh
• Sắc ký phân bố
• Sắc ký khí
• Sắc ký trao đổi ion
• sắc ký lỏng.
• Sắc ký rây phân tử .
Đa số các PP sắc ký đều được tiến hành theo cơ chế
một pha đứng yên và một pha chuyển động.
5
- SƠ ĐỒ CHUNG CỦA PPPT QUANG PHỔ
- Hấp thu Định tính
Bức xạ Đối tượng - Phát xạ Khảo sát
nghiên
- Tán xạ
cứu Tương tác
- Nhiễu xạ Định lượng
CÁC PPPT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ HẤP THU TÁN XẠ
- Nguyên tử (ngọn - Nguyên tử (ngọn lửa…) - Phổ tán xạ tổ
lửa, ICP…) hợp
- Phân tử
- Lân quang
* Thấy được (Visible - VIS)
- Huỳnh quang
* Tử ngoại (Ultra Violet - UV)
* Hồng ngoại (Infrared Red - IR)
6
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ (BXĐT)
BẢN CHẤT & CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG
¾ Bước sóng λ (độ dài sóng) (m, cm, nm, A0) :
Khoảng cách giữa hai cực đại (tiểu) nối tiếp.
Điện trường ¾ Chu kỳ T(s): T/gian truyền giữa hai cực đại nối tiếp
¾ Tần số ν ( s – 1 ): Số dao động trong 1 s
¾ Số sóng σ (cm–1, nm–1,...): số bước sóng trong 1 cm
¾ Vận tốc truyền = vận tốc ánh sáng = 3.108 m/s.
1 1 c
σ= ; ν = = = c.σ
λ T λ
Bản chất sóng
BXĐT là dạng năng lượng truyền trong không gian với vận
tốc rất lớn theo dạng sóng hình sin
⇒ có hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ 7
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
BẢN CHẤT & CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG
Bản chất hạt
Bức xạ điện từ: dòng hạt photon mang năng lượng E lan
truyền với vận tốc ánh sáng có năng lượng tỷ lệ với tần
số của bức xạ
c
E = hν = h = hc σ
λ
• h (HS Planck) = 6,626.10–34 J.s
= 6,626.10–27 erg.s = 6,59 eV.s.
• E đo bằng eV, kcal / mol,.. (1kcal / mol =4,34.10 – 2 eV)
Bước sóng càng nhỏ năng lượng càng lớn
8
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
CÁC VÙNG BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
Mỗi loại bức xạ (UV, VIS, IR, …) gồm nhiều bức xạ có bước
sóng khác nhau.
Mỗi “sắc” trong bức xạ VIS lại gồm những bức xạ có bước
sóng chỉ sai khác nhau cỡ 1 – 0,1 nm.
bức xạ đa sắc lăng kính, cách tử bức xạ đơn sắc
(photon có E khác nhau) (một loại photon )
9
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Eq : Năng lượng do chuyển động
quay xung quanh trục (tần số νq ) của
phân tử
Edđ : Năng lượng do sự dao động của
Nội năng E của các hạt nhân nguyên tử xung quanh
phân tử vị trí cân bằng (tần số νdđ).
E = Eq + Edđ + Eđt
Eđt: Năng lượng do sự chuyển dời e
từ orbitan phân tử này đến orbital
phân tử khác (tần số νđt ).
10
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Hiện tượng tán xạ: BXĐT thay đổi
phương truyền
• Gồm tán xạ thường (tần số không đổi)
và tán xạ tổ hợp (có thay đổi tần số),
Khi chiếu Hiện tượng hấp thu: Các phân tử vật
BXĐT vào vật chất hấp thu năng lượng của bức xạ
chất
Hiện tượng phát xạ: Phân tử phát ra
năng lượng dưới dạng bức xạ (sau
khi hấp thu).
Năng lượng do vật chất hấp thu hay phát xạ là các đại
lượng gián đoạn
11
- TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
HIỆN TƯỢNG HẤP THU BX CỦA VẬT CHẤT
Khi vật chất hấp thu năng lượng của BX, Nếu
phân tử có momen lưỡng cực μ ≠ 0
Momen μ bị thay đổi dưới ba dạng
sự quay (μq) sự dao động (μdđ) sự kích thích điện tử (μđt)
Thay đổi Eq Thay đổi Edđ Thay đổi Eđt
→ ΔEq → ΔEdđ → ΔEđt
Biến thiên năng lượng tổng sau khi hấp thu:
ΔE = ΔEđt + ΔE dđ + ΔE q
(Chỉ các BX có tần số đúng bằng νq, νdđ và νđt mới bị hấp thu)
12
- HIỆN TƯỢNG PHÁT XẠ CỦA VẬT CHẤT
Là sự phát ra năng lượng dưới dạng BX
của vật chất sau khi hấp thu năng lượng
sự chuyển mức NL cao → các mức NL thấp hơn
TRẠNG THÁI ĐIỆN TỪ (cơ bản hay kích thích)
Gồm một số TT dao động khác nhau; mỗi TT dao động
lại bao gồm nhiều TT quay khác nhau.
Khi hấp thu hay phát xạ, phần năng lượng nhận vào cho là
ΔE = E2 - E1 = n.hν ( n = 0,1,2,3,...)
(Δ E > 0 : hấp thu ; Δ E < 0 : phát xạ )
• E1, E2 - mức năng lượng của VC ở trạng thái đầu và cuối
• v - tần số của bức xạ điện từ bị hấp thu hay phát xạ
13
- TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Bức xạ có NL thấp chỉ làm thay đổi TT quay của
(vi sóng, hồng ngoại xa) phân tử
Phổ quay chứa các vạch rất mảnh với tần số νq
Bức xạ hồng ngoại gần Có thể kích thích cả TT dao
động và TT quay của phân tử
Phổ hồng ngoại là phổ dao động – quay gồm các vạch có
tần số ν = ν dđ + ν q
Bức xạ tử ngoại hay khả Có thể làm thay đổi mức NL
kiến có NL lớn (chục tới điện tử, đồng thời làm thay đổi
trăm kcal/mol) cả TT dao động và quay
Phổ UV-VIS là phổ gồm các đám vạch có tần số
ν = ν đt + ν dđ + ν q
14
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Sự thay đổi TT năng lượng của vật chất khi
hấp thu BXĐT
15
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Điều kiện để phân tử hấp thu năng lượng
của BXĐT
1/ Phải có sự phù hợp giữa NL của BX và sự biến
thiên giữa các mức năng lượng
Ehν = ΔE = Ekt – Ecb
2/ Sự chuyển mức NL phải kèm theo sự thay đổi của
các trung tâm điện tích trong phân tử
• Phù hợp với quy tắc chọn lọc: chuyển mức cho phép
• Không phù hợp với quy tắc chọn lọc: chuyển mức bị cấm.
16
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Sự biến đổi năng lượng bức xạ sau hấp thu
Phần năng lượng “dư” do hấp thu BX chỉ được giữ
lại trong thời gian rất ngắn (10–3 – 10–8 s)
Chúng sẽ bị biến đổi theo nhiều cách
Do va chạm giữa các Phát ra BX khi từ TT điện tử kích
phân tử thích trở về trạng thái cơ bản;
Chuyển thành Equay , Edao BX phát ra có tần số bằng hay
động và Etịnh tiến của các nhỏ hơn với BX bị hấp thu
phân tử khác (BX huỳnh quang hoặc lân quang).
17
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Sự biến đổi bức xạ hấp thu
3 S1
ν‘ =0
T1
3 S0
ν =0
Hấp thu Phát huỳnh Phát lân quang
quang
18
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Sự biến đổi bức xạ hấp thu
E Trạng thái cơ bản Trạng thái kích thích
( S0 ) Singlet (S1) Triplet ( T1 )
Φ4
Orbital
Φ3 phản liên kết
Φ2
Φ1
Orbital
liên kết
19
- BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT
Phổ hấp thu
Đường biểu diễn đại lượng hấp thu bức xạ (độ hấp thu
A, độ truyền suốt T, …) theo đại lượng đăc trưng của BX
Tần số (bước sóng) BX hấp thu
Đặc trưng cho cấu trúc
(Ptử hay nguyên tử)
Định tính
Cường độ hấp thu Bước sóng (nm)
Liên quan đến hàm lượng Định lượng
20
nguon tai.lieu . vn
