Đề cương : Phương pháp phân tích hiện đại, ứng dụng trong phân tích môi trường

18 482 0
Đề cương : Phương pháp phân tích hiện đại, ứng dụng trong phân tích môi trường

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

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 Lambertbeer) : 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(I0I) = 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% Các nguyên nhân làm sai lệch định luật khi thực hiện phép đo: + Mức độ đơn sắc anh sáng tới. AS không dơn sắc thường dẫn đến độ lệch âm. Chất màu hấp thụ cực đại ở λmax và chỉ ở λmax mới có sự tuyến tính giữa Aimax – Ci và đồ thị Aimax – Ci là một đường thẳng , khi đó mật độ quang là cực đại. Mức độ đơn sắc càng lớn thì khả nawg tuân theo định luật lambertbeer càng lớn. + Nồng độ lớn của dung dịch khảo sát: Nồng độ của dung dịch lớn xảy ra tương tác điện đại lượng ε thay đổi , thông thường khi tăng nồng độ dung dịch , giá trị ε giảm . Sự sai lệch khỏi định luật lambertbeer là sai số âm.

Đề cương : Phương pháp phân tích đại, ứng dụng phân tích môi trường Câu 1: Trình bày định luật sở phép đo quang phổ hấp thụ phân tử nguyên nhân làm sai lệch định luật thực phép đo - Định luật sở phép đo quang phổ hấp thụ phân tử( đluật Lambert-beer) : chiếu chùm xạ đơn sắc có bước sóng có cường độ I0 qua dung dịch cấu tử khảo sát có nồng độ C Bề dày dung dịch l Tại bề mặt cuvet đo , phần xạ bị phản xạ có cường độ IR , Mọt phần xạ có cường độ IA Bức xạ khỏi dung dịch có cường độ I I0 = IR + IA + I A = log(I0/I) = ε.l.C Trong :ε hệ số hấp thụ nguyên tử C : nồng độ chất hấp thụ anh sáng dung dịch l : chiều dài cuvet ( 1cm) A : độ hấp thụ Độ truyền suốt T = I/ I0 hay T% = I/ I0 x 100% 1 2 3 - Các nguyên nhân làm sai lệch định luật thực phép đo: + Mức độ đơn sắc anh sáng tới A/S không dơn sắc thường dẫn đến độ lệch âm Chất màu hấp thụ cực đại λmax λmax có tuyến tính Aimax – Ci đồ thị Aimax – Ci đường thẳng , mật độ quang cực đại Mức độ đơn sắc lớn khả nawg tuân theo định luật lambert-beer lớn + Nồng độ lớn dung dịch khảo sát: Nồng độ dung dịch lớn xảy tương tác điện đại lượng ε thay đổi , thông thường tăng nồng độ dung dịch , giá trị ε giảm Sự sai lệch khỏi định luật lambert-beer sai số âm + nồng độ dung dịch chất cần phân tích nằm khoảng tuyến tính( khoảng tuyến tính thường có nồng độ C < 0,01 M) + Sự có mặt chất lại làm biến dạng màu phân tử dạng ion phức màu + ánh sáng chiếu qua dung dịch không dơn sắc + yếu tố dung dich làm thay đổi cấu tử: pha loàng,pH , ion lạ hidrat hóa, sovat hóa,… Câu 2: Trình bày nguyên tắc chung phương pháp, lĩnh vực ứng dụng, sơ đồ khối nguyên lý hoạt động phương pháp phân tích: a, Trắc quang ( UV-Vis) - Nguyên tắc chung phương pháp tắc quang dựa vào lượng ánh sáng bị hấp thụ chất hấp thụ để tính hàm lượng chất hấp thụ - Nguyên tắc(UV-Vis) : Là đo độ hấp thụ ánh sáng (A) độ truyền quang T dung dịch, sau đo áp dụng định luật Lambert-Beer để xác định nồng độ cấu tử dung dịch Trong thực tế ngta thường dung 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 khuyếch đại-> Ghi kq + nguồn sáng + Hệ tán sắc ( khe vào ,lăng kính, ke ) + Buồng đựng mẫu + Bộ phận tiếp nhận khuyeechs đại tín hiệu ( detecter) + Bộ phận ghi kết - Nguyên lý hoạt động ( định luật Lamber-beer) : Khi chiếu chùm xạ điện từ tác động lên khối vật chất hấp thụ khối vật chất phụ thuộc vào chất nó, đo lượng tia xạ bị hấp thụ ta xác định tính chất vật liệu + Chiếu vào cuvet có dung dịch mẫu chứa hợp chất phân tích chùm tia sáng có lượng phù hợp để chất phân tích hay sản phẩm phức hấp thụ xạ để tạo phổ hấp thụ phân tử + Thu chùm tia sáng qua cuvet , phân li phổ chọn hay bước sóng hấp thụ cực đại chất phân tích đo cường độ hấp thụ quang S chất điều kiện chọn + Ghị giá trị độ hấp thụ quang Việc thực công cụ khác đông hồ đo lượng hấp thụ, máy tự ghi, - Ứng dụng : + Được sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp hóa học, sinh học, công nghệ thực phẩm, đồ uống môi trường để xác thành phần vi lượng tiêu an toàn thực phẩm + Phân tích hàm lượng chất nước nước thải 5 Ưu điểm : phương pháp đường chuẩn có ưu điểm xác định hàng loạt mẫu nên tiết kiệm thời gian kinh phí Phương pháp thêm chuẩn: có ưu điểm phân tích hàng loạt mẫu vấc định hàm lượng nhortrong nề mẫu phức tạp b, Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - Nguyên tắc chung phép đo AAS : 1.Chọn điều kiện loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái nguyên tử tự Đó trình hóa nguyên tử hóa mẫu Chiếu chùm tia sáng xạ đặc trưng nguyên tố cần phân tích qua đám nguyên tử vừa sinh Các nguyên tử trạng thái hấp thụ tia xạ định tạo phổ hấp thụ Ở phần cường độ chùm tia sáng bị loại nguyên tử hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ môi trường hấp thụ Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ nguyên tố cần nghiên cứu gọi nguồn xạ đơn sắc hay xạ cộng hưởng Tiếp đó, nhờ hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn chùm sáng, phân ly chọn vạch hấp thụ nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ Cường độ tín hiệu hấp thụ vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong thời gian định nồng độ C, giá trị cường độ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C nguyên tố mẫu phân tích - - SƠ ĐỒ KHỐI : 6 Trong : (1) nguồn phát tia xạ đơn sắc, (2) hệ thống nguyên tử hóa, (3) hệ thống đơn sắc, đetector, (4) khuếch đại tín hiệu Nguyên lý hoạt động : + Chọn điều kiện loại thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái nguyên tử tự Đó trình nguyên tử hoá mẫu Những thiết bị để thực trình gọi hệ thống nguyên tử hoá mẫu + Chiếu chùm tia sáng phát xạ nguyên tố cần phân tích qua đám nguyên tử vừa điều chế Các nguyên tử nguyên tố cần xác định đám hấp thụ tia xạ định tạo phổ hấp thụ đây, phần cường độ chùm sáng bị loại nguyên tử hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ nguyên tố môi trường hấp thụ Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ nguyên tố cần xác định gọi nguồn xạ đơn sắc + nguyên tử hóa mẫu lửa không lửa (sử dụng lò graphit) có độ nhạy cao có gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo lửa nên xác định nguyên tố vết với nồng độ nhỏ - - - Ứng dụng : phương pháp phân tích người ta định lượng hầu hết kim loại (khoảng 65 nguyên tố) số kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm với sai số không lớn 15% , phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phổ biến để xác định kim loại mẫu quặng, đất , đá, Ưu điểm Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy độ chọn lọc cao Gần 70 ng tố hóa học xác dịnh = pp với - độ nhạy từ 1.10^(-4) đến 1.10^(-5)% Sử dụng kỹ thuật ng tử hóa ko lửa đạt tới độ nhạy n.10^(-7)% Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều ng tố mẫu, sai số ko 15% Nhược điểm Phải có hệ thống máy tương đối đắt tiền Vì nhạy cao nên nhiễm bẩn có ảnh hưởng lớn đến kết pt Pp cho ta biết thành phần ng tố chất c, Quang phổ phát xạ nguyên tử AES - Nguyên tắc : Trước hết mẫu phân tích cần chuyển thành (khí) nguyên tử hay Ion tự môi trường kích thích Đó trình hóa nguyên tử hòa mẫu Sau dùng nguồn lượng phù hợp để kích thích đám để chúng phát xạ Đấy trình kích thích phổ mẫu Thu, phân 1i ghi toàn phổ phát xạ vật mẫu nhờ máy quang phổ Trước đây, phổ ghi lên kính ảnh hay phim ảnh Chính máy quang phổ làm nhiệm vụ Nhưng trang bị đại ngày thu ghi trực tiếp tín hiệu cường độ phát xạ vạch phổ dạng lực băng giấy hay sóng cường độ vạch phổ máy in (printer), ghi lại vào đĩa từ máy tính Đánh giá phổ ghi mặt định tính định lượng theo yêu cầu đặt Đây công việc cuối phép đo Chính vậy, ứng với nhiệm vụ nguyên tắc này, để thực phép phân tích dựa theo phổ phát xạ nguyên tử người ta phải cần hệ thống trang bị gồm ba phần tương ứng -SƠ ĐỒ KHỐI: Mẫu Đưa mẫu vào Bức xạ phát Bộ phận tán sắc ánh sáng( lăng kính) Nguồn kích thích Bộ phát Bộ xử lý Kết phân tích 8 - Nguyên lý hoạt động : + Nguyên lí bản: tác dụng nhiệt độ nguyên tử, phân tử, ion phát xạ xạ điện từ Cường độ phát xạ đo thiết bị quang học từ tính nồng độ chất cần xác định + Sự xuất phổ phát xạ: Trong đk bình thường, điện tử chuyển động quỹ đạo ứng với mức lượng thấp Khi nguyên tử trạng thái bền không thu mà không phát lượng Khi chúng nhận lượng bên chuyển lên trạng thái có mức lượng cao hơn, tồn trạng thái kích thích Tuy nhiên trạng thái k bền vững( 3.10-8s) Sau có xu hướng trở trạng thía bền vững ban đầu, nghĩa giải phóng lượng chúng hấp thu dạng xạ quang học + Sự chuyển mức điện tử En k phải mức Eo mà mức khác E01, E02, E03, ứng với bước chuyển có tia xạ, tức vạch phổ Vì nguyên tử bị kích thích thường phát nhiều vạch phổ phát xạ Nguyên tố có nhiều điện tử có cấu tạo phức tạp lớp ion hóa trị phát nhiều vạch phổ - ỨNG DỤNG +) Ngiên cứu vật lí quang phổ nguyên tử +) Phân tích định tính định lượng nguyên tố hóa học như: Các KL đối tượng mẫu khác nhau, 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 phương pháp • -Ưu điểm: +) pp có độ nhạy cao( từ n.10-5-n.10-6%), sai số nhỏ 10% +) Tiến hành phân tích đồng thời nhiều nguyên tố mẫu mà không cần tách riêng 9 +) pp phân tích theo phổ phát xạ pp phân tích tiêu tốn mẫu +) pp KT đc độ đồng vật mẫu vị trí khác Vì đc ứng dụng để KT độ đồng bề mặt vật liệu -Nhược điểm: +) pp cho biết đc nguyên tố mẫu ptích k biết đc cấu tạo mẫu ntn +) Độ xác pp phụ thuộc vào nồng độ xác dãy mẫu đầu +) Cần trang thiết bị có kinh phí lớn, mẫu phân tích cần kinh phí lớn d, Đo điện trực tiếp (cụ thể loại điện cực thường dùng, cách chọn điện cực cho phép đo) Nguyên tắc phương pháp đo cân điện cực nghiên cứu để xác định nồng độ cân chất phân tích theo dõi biến thiên nồng độ chất phản ứng chuẩn độ - Nguyên lý hoạt động : Người ta thường sử dụng điện cực chọn lọc ion(ĐCI) : Các ĐCI dựa loại cân đặc biệt màng Nghiên cứu chế tạo số loại màng chọn lọc ion màng mà ta nhúng chúng vào dung dịch chất điện li chúng cho phép loại ion di chuyển qua màng Là trao đôit ion cân thuận nghịch xảy ranh giới tiếp xúc bề mặt màng dung dịch chất điện li ngăn cách Khi cân thiết lập ranh giới thiếp xúc bề mặt màng dung dịch chất điện li ngăn cách, với ranh giới tiếp xúc xuất bước nhảy cân , hàm số nồng độ cation ainontrong dung dịch mà màng ngăn cách - Cấu tạo: thân cực phần bên có chứa dung dịch nội có nồng độ ion xác định( bên dung dịch nội có cực so sánh cực k đổi Đầu cuối thân cực màng chọn lọc ion, riêng cực thủy tinh màng mỏng, hình caaufdduowcj chế tạo thủy tinh có thành phần xác định Điện cự loại I cấu tạo gồm KL nhúng vào dung dịch chứa ion kim loại - (1) 10 10 (2) + điện cực loại ứng dụng để xác định nồng độ ion KL Ag, Bi, Cd, Cu, Hg, Pb, Sn,Tl, Zn Điện cực loại II: Cấu tạo gồm dây kim loại phủ lớp muối tan cuat KL nhúng vào dung dịch chứa anion hợp chất tan + điện cực loại dùng để xác định anion tạo tan tạo phức bề với kim loại VD điện cực Ag, AgI/KI để xác định I-, điện cực loại để xác định số aninon thuộc nhóm halogen, CN-, ; điện cực chọn lọc ion để xác định số anion anion NO3-, PO43- , (3) Đ iện cực chọn lọc ion - Điện cực thủy tinh : dùng để đo pH có cấu tạo gồm màng thủy tinh mỏng có bề dày khoảng 0,03 – 0,1nm, bên điện cực có chưa dung dịch H+ chuẩn số màng thủy tinh ứng dụng để phân tích ion Li+, K+, Rb+, Cs+ , NH4+,Ag+ Tl+ - - Điện cực màng rắn: + Màng thủy tinh: cấu tao từ silicat KL , tiêu biểu điện cực màng chọn lọc ion H+ , Na+ +Màng đơn tinh thể : cac màng thường có tính chọn lọc cao Tiêu biểu cho điện cực màng chọn lọc ion F- với tinh thể LaF3 +Màng rắn đồng thể : tạo từ đơn tinh thể hợp chất khó tan, + Màng rắn dị thể : vật liệu hoạt động mang chất hữu trơ cau su ,silicon ,PVC , Điện cực màng lỏng.người ta chế tạo loại điện cực màng mỏng có chưa dung dịch chất trao đổi ion gắn vào thân cực ngăn dung dịch nội dung dịch phân tích với màng - Điện cực khí: dùng để xác định hàm lượng khí VD:điện cực khí CO2 : khí CO2 qua màng pản ứng với nước tạo thành HCO3-, H3O+  Điện cực màng chọn lọc ion đo khí có ứng dụng rộng rãi để xác định khí CO2,HCN, HF,H2S,NH3,SO2, Ưu điểm phương pháp trực tiếp đo độ dẫn điện có độ xác khácao, thiết bị đơn giản, dễ lắp ghép vào hệ điều khiển tự động ngànhsản xuất thích hợp Nhưng phương pháp đo trực tiếp có nhược điểm quan trọnglà độ chọn lọc kém, điều ảnh hưởng đến phạm vi ứng dụng phương pháp Ứng dụng Phương pháp trực tiếp đo độ dẫn điện có hiệu kiểm tra chất lượngnước cất phòng thí nghiệm, nước công 11 11 nghiệp sản xuất dược phẩm, hóahọc Phương pháp dùng để kiểm tra nước trình làm nước,đánh giá độ nhiễm bẩn nước thiên nhiên, nước kỹ thuật lò Điều đặc biệt với đầu dò thị đơn giản, người ta lắp thẳng máy đo vàođường dẫn nước để kiểm tra trực tiếp, kịp thời Câu 3: Trình bày đặc điểm phương pháp, ứng dụng , sơ đồ khối nguyên lý hoạt động phương pháp phân tích: a, Sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) - Đặc điểm phương pháp: +Sắc ký lỏng dạng đại sắc ký, với pha tĩnh hạt có kích thước nhỏ 10 µm , có hiệu suất tách cao, cỡ hạt pha tĩnh nhỏ nên phải dùng bơm để nén dung môi qua cột + Là pp pt hóa lý, dùng để tách định lượng thành phần hỗn hợp dựa lực khác chất với pha tiếp xúc không hòa lẫn vào Pha tính cột hiệu cao, phai động dung môi rửa giải + Qúa trình vận chuyển phân bố chất tan pha khác nhau.Khi pha động di chuyển với tốc độ định qua cột sắc ký đẩy chất tan bị pha tĩnh lưu khỏi cột, Tùy theo chất pha tính ,chất tan pha động mà trình rửa giải tách chất 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 bơm vào cột sắc kus thông qua bơm mẫu ( tay tự động), pha động bơm vào cột qua phận bơm dung môi với áp suất nén cao, mẫu tách cột pha động rửa giải mẫu khỏi cột , có mặt cấu tử có mẫu ghi nhận detecter chuyển tín hiệu qua phận ghi nhận kết Mẫu dung môi sau qua detetor chuyển qua bình đựng mẫu thải - ứng dụng : pp HPLC áp dụng để tách hỗn hợp, phân tích định tính, phân tích định lượng, tinh chế 12 12 - Ưu điểm - Tốc độ nhanh (nhiều phân tích

Ngày đăng: 09/10/2016, 14:48

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan