ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÂN TÍCH QUANG HỌC Bản chất đại lượng đặc trưng xạ điện từ 1.1 Tính chất sóng xạ điện từ Bức xạ điện từ dao động lan truyền theo phương với vận tốc ánh sáng chân không với hai thành phần điện trường (E) từ trường (H) Hai thành phần dao động vuông góc với phương truyền xạ hai mặt phẳng vuông góc với Thành phần điện trường (E) xạ điện từ tương tác với nguyên tử phân tử gây nên hiệu ứng phổ hấp thụ nguyên tử hay phân tử số hiệu ứng khác nguyên tử phân tử Tính chất sóng xạ điện từ đặc trưng đại lượng sau: Bước sóng (λ): khoảng cách ngắn điểm dao động pha Tần số sóng (ν): số dao động mà xạ điện từ thực giây Tần số sóng tính theo công thức: ν= c λ (s -1 = 1Hz) ν Số sóng ( ): đại lượng nghịch đảo bước sóng ( Chú ý: Số sóng ( ν v= λ ) ) bước sóng (λ) bị thay đổi xạ truyền từ môi trường sang môi trường khác; riêng tần số sóng không thay đổi Ánh sáng quang học phần phổ xạ điện từ có tần số nằm khoảng 1012 – 1017 Hz; chia làm vùng: hồng ngoại, nhìn thấy tử ngoại 1.2 Tính chất hạt xạ điện từ Theo quan điểm này, xạ điện từ hạt lượng lan truyền với tốc độ ánh sáng; hạt lượng gọi photon Các xạ điện từ khác có lượng photon khác Khi lượng xạ điện từ phù hợp với chênh lệch lượng trạng thái lượng phân tử nguyên tử, nguyên tử phân tử hấp thụ số nguyên lần photon lượng xuất hiệu ứng thích hợp Thực tế chứng minh được, để có hiệu ứng bước sóng xạ điện từ phải thoả mãn phương trình: ΔE = h.c = h.ν λ Trong đó: ∆E hiệu hai mức lượng h số Planck (6,63.10-34J.s) c vận tốc ánh sáng (3.108m/s) λ bước sóng ánh sáng (m) Nhận xét: Bức xạ điện từ có bước sóng khác lượng khác nhau; bước sóng dài lượng nhỏ Sự hấp thụ tán sắc ánh sáng 2.1 Sự hấp thụ ánh sáng 2.1.1 Định luật hấp thụ ánh sáng phổ hấp thụ chất Độ giảm cường độ di xem tỷ lệ với cường độ ánh sáng tới i tới bề dày lớp dx di = - k.i.dx Trong k hệ số hấp thụ môi trường Bỏ qua lượng tán xạ phản xạ, lấy tích phân hai vế: I l di ∫I i =-∫0 k.dx o hay I = I o e -kl Đây biểu thức định luật hấp thụ ánh sáng (định luật Lambert): Khi độ dày lớp môi trường tăng theo cấp số cộng, cường độ ánh sáng giảm theo cấp số nhân Định luật nghiệm với chùm ánh sáng có cường độ biến thiên rộng, cường độ ánh sáng lớn hệ số hấp thụ k giảm Hệ số k độ giảm cường độ tỷ đối hấp thụ môi trường đơn vị bề dày Đối với chất suốt khác nhau, hệ số k có giá trị khác nhỏ Phần lớn chất gặp thực tế có hệ số k biến thiên theo bước sóng Đường cong biểu diễn khả hấp thụ chất theo bước sóng (tần số hay số sóng) gọi đường cong hấp thụ hay phổ hấp thụ chất 2.1.2 Môi trường có hệ số hấp thụ âm Thông thường, hệ số hấp thụ môi trường dương, ánh sáng bị yếu qua môi trường Một số môi trường có hệ số hấp thụ âm số bước sóng ánh sáng Khi cường độ ánh sáng tăng lên vào môi trường – môi tường gọi môi trường khuếch đại ánh sáng Đây sở để thực máy phát lượng tử ánh sáng Ví dụ: + Hồng ngọc (tinh thể Al2O3 lẫn tạp chất Cr3+): khuếch đại xạ λ=694,4nm + Hỗn hợp khí (He, Ne – tỷ lệ PHe/PNe=5÷10) P = 0,5mmHg chiếu sáng có khả khuếch đại xạ bước sóng: λ=3390nm; 1150nm 632,8nm 2.1.3 Sự giải toả lượng sau hấp thụ ánh sáng Hạt sơ cấp (nguyên tử, ion hay phân tử) trạng thái (M), có lượng thấp nhất; hấp thụ photon lượng, chuyển lên trạng thái kích thích Thời gian tồn trạng thái kích thích (M*) ngắn (10 -9-10-6 giây), sau nguyên tử phát lượng để trở trạng thái lượng ban đầu M + hν → M* Năng lượng phát theo cách: + Truyền lượng dạng nhiệt cho tiểu phân môi trường xung quanh + Phân huỷ quang hoá hợp chất phát huỳnh quang + Phát xạ (huỳnh quang lân quang), phục hồi có xạ 2.2 Màu sắc ánh sáng số biện pháp tạo chùm tia đơn sắc 2.2.1 Màu ánh sáng Các xạ nằm vùng khả kiến (giữa tử ngoại hồng ngoại) nhìn thấy với màu sắc khác Mỗi màu ứng với chùm tia sáng có bước sóng gần Vùng khả kiến bao gồm màu với dải bước sóng mà tổ hợp chúng tạo nên ánh sáng trắng Ánh sáng trắng hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc (có bước sóng xác định) Các nguồn xạ điện từ thường chứa nhiều tia với bước sóng khác nhau, muốn có tia đơn sắc cần phải sử dụng thiết bị đơn sắc hoá (cách tử, lắng kính, kính lọc màu, ) 2.2.2 Màu phụ kính lọc màu Vật có màu A hấp thụ mạnh tia màu B ngược lại, có màu B hấp thụ mạnh tia màu A Khi cặp màu có tính chất hai màu A B chúng hình thành cặp màu phụ hay cặp màu bổ sung Theo nguyên tắc này, thiết bị đo quang đơn giản để tạo nguồn xạ có độ đơn sắc tương đối người ta dùng kính lọc màu với kính lọc có màu phụ với màu dung dịch cần đo Để đo nhiều dung dịch có màu sắc khác thiết bị trang bị kính lọc, kính lọc cho phép làm việc khoảng bước sóng khoảng vài chục nanomet 2.2.3 Hiện tượng tán sắc tạo tia đơn sắc lăng kính Thí nghiệm tán sắc ánh sáng Newton Dựa tượng này, người ta sử dụng lăng kính với chất liệu thích hợp để tạo chùm tia đơn sắc máy quang phổ 2.2.4 Nhiễu xạ qua khe hẹp tạo tia đơn sắc cách tử Khi cho ánh sáng qua khe hẹp dài vô tận, ảnh nhiễu xạ nguồn hệ vân sáng tối xen kẽ (90% cường độ sáng toàn phần tập trung cực đại trung tâm) Một chắn mang N khe hẹp dài vô tận có độ rộng a, đặt song song cách khoảng ao Hệ thống gọi cách tử, khoảng cách a + a o gọi khoảng lặp hay số cách tử Nếu chiếu lên cách tử chùm sáng tạp sắc cực đại xạ có bước sóng khác quan sát với góc khác hội tụ điểm khác mặt tiêu thấu kính hội tụ Như vậy, cách tử phân tích chùm sáng tạp sắc thành quang phổ, gọi quang phổ cách tử Cách tử thực tế thường có số khe lớn Tuỳ theo vùng quang phổ phải khảo sát mà số khe 1mm theo bề ngang từ vào chục đến vài trăm cho vùng hồng ngoại, khoảng 500 cho miền khả kiến, khoảng 1200-1800 cho miền tử ngoại Để chế tạo cách tử dùng mũi dao kim cương vạch mặt thủy tinh rãnh nhỏ song song Khi rọi ánh sáng qua cách tử đó, khoảng phẳng rãnh ánh sáng truyền qua nhiễu xạ phương chúng đóng vai trò khe cách tử, rãnh phần không suốt cách tử nhiễu xạ Cách tử gọi cách tử truyền qua Cách tử truyền qua dùng để nghiên cứu ánh sáng thấy Nó không dùng để nghiên cứu tia tử ngoại tia bị thủy tinh hấp thụ mạnh Để nghiên cứu tia tử ngoại, người ta dùng cách tử phản xạ Cách tử phản xạ mặt kim loại phẳng nhẵn bóng người ta dùng mũi dao kim cương vạch nên rãnh nhỏ cách Khi rọi ánh sáng lên mặt cách tử, ánh sáng nhiễu xạ dải phẳng rãnh gây hình nhiễu xạ Còn rãnh khuyeech tán ánh sáng không đều, pha tia khuyeech tán thay đổi hỗn loạn, chúng không gây hình nhiễu xạ Rọi ánh sáng trắng lên cách tử Mỗi ánh sáng đơn sắc ánh sáng trắng cho hệ thống cực đại Tại điểm F, ánh sáng đơn sắc cho cực đại chính, F vệt sáng trắng Tập hợp cực đại hợp thành quang phổ Trong quang phổ, vạch tím nằm phía trong, vạch đỏ nằm phía Ra xa vân sáng giữa, quag phổ bậc khác chồng lên Các quang phổ cho cách tử gọi quang phổ nhiễu xạ Cách tử dùng để đo bước sóng ánh sáng Một ánh sáng phức tạp rọi vào cách tử cho cách vạch quang phổ Căn vào vạch quang phổ biết thành phần ánh sáng tới 2.3 Sự hấp thụ nguyên tử 2.3.1 Điều kiện để có hấp thụ nguyên tử Ở điều kiện thường (trạng thái bản, bền vững nghèo lượng nhất) nguyên tử không thu hay phát lượng dạng xạ Ở trạng thái (trạng thái tự do), chiếu chùm tia sáng vào nguyên tử đó, nguyên tử hấp thụ xạ (chuyển từ trạng thái lên trạng thái kích thích) có bước sóng xác định ứng với tia xạ mà phát trình phát xạ Quá trình gọi trình hấp thụ lượng nguyên tử Phổ sinh trình gọi phổ hấp thụ nguyên tử Khi nguyên tử hấp thụ lượng làm thay đổi lượng electron nguyên tử nên phổ nguyên tử phổ electron Electron nguyên tử tham gia hấp thụ hay phát xạ electron lớp dễ bị kích thích Năng lượng nguyên tử hấp thụ: ΔE = h.c λ Như vậy, giá trị lượng ∆E mà nguyên tử hấp thụ ứng với độ dài sóng xác định Do giá trị ∆E mà nguyên tử hấp thụ chênh lệch nên bước sóng tương ứng xạ điện từ không liên tục Do phổ hấp thụ nguyên tử vạch hấp thụ bước sóng tương ứng Nguyên tử không hấp thụ tất xạ mà phát trình phát xạ Quá trình hấp thụ xảy với vạch phổ nhạy, vạch đặc trưng vạch cuối nguyên tố 2.3.2 Ứng dụng hấp thụ nguyên tử phân tích Tuỳ thuộc vào giá trị ∆E dương hay âm mà trình phát xạ hay hấp thụ xảy Quá trình huỳnh quang xảy nguyên tử trạng thái kích thích bị phần lượng trước trở trạng thái kèm theo phát xạ xạ có lượng thấp xạ mà nhận để chuyển lên trạng thái kích thích Như điều kiện cụ thể nguồn lượng dùng để nguyên tử hoá mẫu định trình xảy Ứng dụng phổ hấp thụ nguyên tử phân loại theo nguồn lượng nguyên tử hấp thụ (bức xạ, nhiệt, tia lửa điện, ) trình hấp thụ, phát xạ hay huỳnh quang Các phương pháp áp dụng phân tích: + Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) (Atomic absorption spectropy) + Quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) (Atomic emission spectropy) + Quang phổ phát xạ nguyên tử với nguồn plasma (ICP) + Quang phổ huỳnh quang nguyên tử (Atomic fluorescence spectrometry) 2.4 Sự hấp thụ phân tử 2.4.1 Sự hình thành mức lượng khác phân tử Năng lượng tổng phân tử bao gồm nhiều lượng thành phần: lượng chuyển động tịnh tiến phân tử (E t), lượng electron (Ee), lượng dao động (Ev) lượng chuyển động quay (Er) Etổng = Et + Ee + Ev + Er Trong lượng Ee lớn nhiều so với E v, Ev lớn nhiều so với E r: Ee >> Ev >> Er Trạng thái lượng electron So trạng thái lượng electron kích thích S1, S2 trạng thái có mức lượng dao động khác (1, 2, 3, 4, ) ứng với mức lượng dao động có mức lượng quay (a, b, c, d, ) Nhiều xạ có bước sóng khác gần hấp thụ ứng với chuyển mức lượng khác Trên thực tế số mức lượng dao động lớn nhiều, nghĩa có nhiều vạch phổ đưng liên tiếp cạnh tạo nên dải hấp thụ hay đỉnh hấp thụ phổ hấp thụ phân tử 2.4.2 Ứng dụng hấp thụ phân tử phân tích Ứng với hấp thụ xạ tử ngoại (UV) có lượng lớn dẫn đến chuyển từ mức lượng Eo lên mức lượng E2; hấp thụ xạ khả kiến ứng với chuyển mức lượng lên mức E1 Nói cách khác hấp thụ xạ tử ngoại – khả kiến làm thay đổi mức lượng electron Ee nguồn gốc phổ UV-VIS, phổ UV-VIS phổ electron Sự hấp thụ lượng tia hồng ngoại (IR) dẫn đến thay đổi mức lượng dao động chuyển động quay (E v Er) Vì phổ IR thường gọi phổ dao động Huỳnh quang phân tử phát xạ phân tử kích thích xạ điện từ thích hợp trình hồi phục Cũng tượng huỳnh quang nguyên tử, phân tử trạng thái kích thích bị phần lượng trước trạng thái Do xạ phát huỳnh quang phân tử có lượng thấp lượng xạ kích thích nó, nghĩa huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng xạ kích thích Ứng dụng phổ biến phổ phân tử phân tích: - Quang phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-VIS) - Quang phổ hồng ngoại (IR) - Quang phổ huỳnh quang Ứng dụng ảnh hưởng số tượng quang học khác với phân tích Sự tán xạ ánh sáng 3.1.1 Điều kiện truyền thẳng tán xạ ánh sáng Trong môi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng, ngược lại, môi trường không đồng tính ánh sáng bị tán xạ 3.1.2 Nguyên nhân tán xạ ánh sáng Môi trường tán xạ môi trường không đồng tính quang học Sự không đồng tính quang học môi trường có nhiều nguyên nhân khác Một số nguyên nhân gây nên tượng tán xạ ánh sáng thường gặp: - Tán xạ môi trường vẩn (tán xạ Tyndal) Hiện tượng Tyndal có mặt dung dịch keo hay dung dịch có tiểu phân rắn dung dịch mẫu đo chuẩn bị từ chế phẩm viên gây sai số cho phép đo quang - Một số nguyên nhân gây tán xạ khác + Tán xạ phân tử + Tán xạ Mandelstam – Brillouin + Tán xạ tổ hợp 3.2 Hiện tượng giao thoa ánh sáng Hiện tượng giao thoa ánh sáng qua khe Young: Khe Young dụng cụ gồm nguồn sáng O đặt trước không suốt P có đục hai lỗ nhỏ O1 O2 Sau P đặt quan sát E Ánh sáng phát từ O truyền đến O1 , O2 Theo nguyên lý Huyghen, O1 O2 trở thành hai nguồn thứ cấp từ nguồn tách thành hai nên O O2 hai nguồn kết hợp sóng phát từ O O2 sóng kết hợp Nếu thay O1 O2 khe hẹp đặt song song với O nguồn khe E đặt song song với O1O2 ta hệ vân sáng, vân tối, vân sáng Nếu O1O2 bé E dặt cách xa O1O2 vân giao thoa đoạn thẳng song song cách Nếu O ánh sáng trắng điểm vân sáng trắng Hiện tượng hai sóng tần số, có hiệu số pha ban đầu không đổi kết hợp với tạo miền sóng dao động với biên độ cực đại xen kẽ với miền có cường độ cực tiều gọi giao thoa ánh sáng Hai sóng tần số có hiệu số pha không đổi gọi hai sóng kết hợp 3.1 Sóng kết hợp điều kiện cần sóng kết hợp từ hai nguồn sáng độc lập dù có chu kì hiệu pha ban đầu thay đổi nhanh ⇒ không kịp quan sát vân giao thoa chế phát sáng nhanh có nhiều tâm phát sáng nguồn sáng Do sơ đồ giao thoa phải thực việc tách sóng xuất phát từ tâm thành hai chùm, sau cho chúng gặp Hiện tượng giao thoa ánh sáng ứng dụng chế tạo thiết bị đo chiết suất chất khí, kiểm tra gồ ghề mặt quang học, bề dày mỏng, vv 3.3 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng Hiện tượng nhiễu xạ qua lỗ nhỏ Cho ánh sáng từ nguồn O truyền qua lỗ tròn nhỏ P Sau P dặt quan sát E, E nhận vệt sáng ab Theo nguyên lý truyền thẳng ánh sáng, ta thu nhỏ lỗ tròn vệt sáng ab thu nhỏ lại Khi thu nhỏ lỗ tròn tới mức E xuất nhiều vân tròn sáng tối nằm xen kẽ Ngoài vùng ab ta quan sát vân sáng, vùng ab có vân tối, tùy theo kích thước lỗ tròn khoảng cách từ quan sát đến lỗ tròn Hiện tượng nhiễu xạ xảy phương truyền sóng bị thay đổi hình thành tâm phát sóng thứ cấp lỗ nhỏ hay khe hẹp Hiện tượng nhiễu xạ làm xuất vết sáng tối xen kẽ hai bên vệt sáng tạo theo nguyên lý truyền thẳng ánh sáng Hiện tượng nhiễu xạ ứng dụng để tán sắc nhằm tạo chùm tia đơn sắc từ ánh sáng tạp sắc 3.4 Hiện tượng phân cực ánh sáng Ánh sáng thông thường phương dao động ưu tiên, mặt phẳng qua tia sáng chứa dao động vuông góc với phương truyền Chùm sáng gọi ánh sáng tự nhiên Hiện tượng ánh sáng tự nhiên qua số vật liệu đặc biệt giữ lại phương giao động gọi tượng phân cực ánh sáng Ánh sáng có tính chất gọi ánh sáng phân cực Một số chất quang hoạt có khả làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực ánh sáng phân cực Dựa vào tính chất người ta định tính định lượng chúng 3.5 Hiện tượng quang điện Khi rọi xạ điện từ vào bề mặt kim loại làm bắn eletron Các electron gọi quang electron.Khi rọi chùm sáng điện từ thích hợp vào catot tế bào kim loại (bề mặt Ce) mạch xuất dòng quang điện trở điện kế G vôn kế khác Electron tự kim loại nhận xạ điện từ hạt mang lượng photon Mỗi electon hấp thụ photon truyền thêm lượng E = hv Năng lượng phần chuyển thành công thoát A th thắng lực hút ion kim loại Một phần lại chuyển thành động ban đầu electron Động ban đầu lớn electron gần bề mặt kim loại, động ban đầu cực đại quang electron sát mặt kim loại Chỉ xạ có lượng lớn công thoát gây tượng quang điện QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ QUANG PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN (UV-VIS) 1.Tính chất vùng tử ngoại khả kiến Các xạ tử ngoại khả kiến nằm khoảng -760nm Do tính chất hai vùng có nhiều điểm tương đồng nên thiết bị áp dụng phổ tử ngoại thường phối hợp cho vùng khả kiến Phổ tử ngoại khả kiến thường chia thành vùng: tử ngoại xa, tử ngoại gần khả kiến a) Vùng tử ngoại xa Vùng tử ngoại xa gồm xạ có bước sóng λ < 200nm Năng lượng xạ tương đối lớn, phá vỡ liên kết phân tử Các xạ vùng tử ngoại xa hầu hết bị dung môi hấp thụ mạnh; oxi không khí hấp thụ mạnh xạ có bước sóng 180nm b) Vùng tử ngoại gần khả kiến (UV -VIS) Bước sóng xạ vùng từ ngoại gần: 200- 400nm; vùng khả kiến: 400 – 800nm Năng lượng xạ vùng làm thay đổi lượng electron phân tử 2.Sự chuyển mức lượng electron với hấp thụ xạ UV-VIS Các xạ UV-VIS có lượng lớn nên thay đổi mức lượng electron từ trạng thái lên trạng thái kích thích Các electron tham gia vào hiệu ứng là: - Các electron σ liên kết đơn - Các electron π liên kết bội, hệ thống vòng thơm, 10 Ưu điểm: + Đơn giản, dễ thực tiện lợi phân tích hàng loạt mẫu nguyên tố kiểm tra nguyên liệu sản xuất, kiểm tra chất lượng sản phẩm… + Đường chuẩn sử dụng thời gian lâu, hàng ngày trước dùng cần hiệu chỉnh lại cho với điều kiện thí nghiệm ngày hôm + Xác định hàng loạt mẫu nên thời gian phân tích ngắn, kinh tế kết xác Nhược điểm: + Các mẫu dùng đường chuẩn phải có trạng thái vật lý thành phần hóa học giống mẫu phân tích để loại trừ ảnh hưởng thành phần mẫu đến kết phân tích + Mẫu dung dịch chuẩn phải bền, không bị thay đổi thành phần sau pha bảo quản dùng lâu dài không bị sa lắng, phân hủy, tạo thành chất khác + Nồng độ chất dung dịch chuẩn phải xác + Khoảng nồng độ dung dịch chuẩn phải phân bố vùng phép đo nồng độ chất phân tích nằm vùng đường chuẩn + Các mẫu chuẩn phải hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật Lambert – Beer b) Kỹ thuật so sánh Trong cách đo so sánh xác định mật độ quang dung dịch thử có nồng độ Cx (chưa biết) tiến hành với việc xác định mật độ quang chất chuẩn Trong điều kiện thoả mãn định luật Lambert-Beer mật độ quang tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch Ax C = x Ac Co ⇒ Cx = Ax Co Ao Kết xác nồng độ dung dịch cần xác định C x gần với nồng độ dung dịch chuẩn 16 c) Kỹ thuật thêm đường chuẩn Đây cách xác định đường chuẩn dung dịch cần định lượng Đo mật độ quang dung dịch chưa thêm chất chuẩn dung dịch có thêm chất chuẩn Vẽ đường biểu diễn mối liên hệ mật độ quang nồng độ chất chuẩn thêm Giao điểm đường chuẩn với trục nồng độ giá trị nồng độ dung dịch cần định lượng Ưu điểm: + Chuẩn bị mẫu dễ dàng, không cần nhiều hóa chất có độ tinh khiết cao để chuẩn bị dãy mẫu chuẩn + Loại trừ ảnh hưởng thành phần mẫu => phân tích mẫu có thành phần phức tạp chưa biết thành phần xác mẫu + Xác định hàm lượng chất có nồng độ nhỏ + Để kiểm tra độ lặp lại phương pháp Nhược điểm: + Nồng độ thêm vào phải xấp xỉ nồng độ chất phân tích + Dung dịch phân tích dung dịch thêm chuẩn phải tuân theo định luật Lambert – Beer => lượng thêm chuẩn vào phải nhỏ d) Chuẩn độ đo quang Xác định điểm tương đương đo quang Phương trình chuẩn độ: S + R → P Ít phải có chất hấp thụ ánh sáng bước sóng khảo sát Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang dung dịch trình chuẩn độ với thể tích thuốc thử thêm vào Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS + Nguồn sáng : đèn dây tóc hay đèn D2 (dùng đo vùng tử ngoại) + Bộ phận đơn sắc hóa: cách tử, lăng kính, kính lọc màu 17 Khe sáng trước buồng đo phận tham gia vào trình đơn sắc hóa Việc mở rộng khe sáng tăng cường độ chùm tia vào buồng chứa mẫu làm giảm độ đơn sắc chùm tia Ngược lại giảm khe sáng thu chùm tia đơn sắc làm cho tín hiệu yếu không đủ cho phận thu nhận tín hiệu làm việc + Buồng đo cốc đo: cuvet thạch anh đo bước sóng tử ngoại, cuvet thạch anh hay thủy tinh hữu đo bước sóng khả kiến Tùy thuộc vào cấu tạo có máy quang phổ chùm tia máy quang phổ hai chùm tia Quang phổ chùm tia: mẫu trắng mẫu đo phải xử lý Mẫu trắng đưa vào buồng đo để điều chỉnh giá trị mật độ quang Sau dung dịch đưa vào đo để xác định giá trị Việc chuyển mẫu đo học thay qua cửa buồng đo hay hệ thống kéo khay chứa cốc cần đo vào vị trí thích hợp Với máy hai chùm tia mẫu trắng mẫu đo đặt buồng đo chùm tia đơn sắc qua mẫu trắng mẫu đo nhờ hệ thống gương quay + Bộ phận thu nhận xử lý tín hiệu: tế bào quang điện, ống nhân quang, mảng diod Vùng phổ hoạt động detector từ 190 – 900nm với hệ số khuyeech đại cỡ 106 lần Các tín hiệu quang qua detetor chuyển thành tín hiệu điện chuyển đến phận khuyech đại Các tín hiệu sau khuyech đại chuyển đến mãy ghi để vè phổ hay chuyển vào máy tính để xử lý tiếp lưu lại liệu, đồng thời phổ dựng in qua máy in hay máy vẽ QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI 1.Sự hấp thụ xạ hồng ngoại hình thành đỉnh phổ IR Bức xạ hồng ngoại từ vùng nhìn thấy tới vùng vi sóng (0,5 - 1000µm), nhiên, thực tế thường quan tâm đến vùng có bước sóng khoảng - 25µm a) Các kiểu dao động phân tử Ở nhiệt độ thường, liên kết có hợp chất có dao động Khi nhận thêm lượng xạ hồng ngoại, dao động tăng lên Có hai loại dao động phân tử dao động hoá trị dao động biến dạng - Dao động hoá trị (valence vibration, stretching): chuyển động chu kì dọc theo trục liên kết làm thay đổi khoảng cách nguyên tử có liên kết với phân tử 18 - Dao động biến dạng (deformation vibration, bending): bao gồm dao động làm thay đổi góc liên kết chuyển động nhóm nguyên tử so với phần lại phân tử, dao động xoắn, uốn, cắt kéo, vv - Trong phân tử có nhiều nguyên tử có nhiều liên kết số dao động tăng lên Một phân tử có n nguyên tử (n>2) có 3n-6 kiểu dao động, có n-1 dao động hoá trị 2n-5 dao động biến dạng Cả hai loại dao động đối xứng bất đối xứng - Năng lượng cần cho dao động biến dạng nhỏ lượng cần cho dao động hoá trị Bức xạ hồng ngoại có bước sóng lớn 100µm phân tử hấp thụ chuyển thành lượng quay cực phân tử Sự hấp thụ lượng lượng tử hoá phổ quay phân tử bao gồm vạch rõ rệt Bức xạ hồng ngoại vùng 1-100µm phân tử hợp chất hấp thụ chuyển thành lượng dao động phân tử phổ xuất đỉnh rộng lượng dao động kèm theo biến thiên lượng quay Năng lượng xạ hồng ngoại không đủ để làm thay đổi trạng thái lượng electron mà đủ để thay đổi trạng thái dao động nên phổ IR gọi phổ dao động b) Tần số cường độ hấp thụ Sự thay đổi vị trí nguyên tử tham gia vào liên kết tuân theo định luật Hooke Tần số xạ điện từ hấp thụ tính theo công thức: v= k 2πc μ µ= với m1.m2 m1 + m2 Trong đó: µ khối lượng rút gọn liên kết; m1 m2 khối lượng hai nguyên tử liên kết c vận tốc ánh sáng k hệ số phụ thuộc lực liên kết Tần số dao động liên kết tăng lực liên kết tăng giảm khối lượng nguyên tử Trong phổ hồng ngoại, cường độ pic hấp thụ không quan trọng phổ UV-VIS nên ý Các đỉnh phân loại đơn giản theo mức mạnh, trung bình yếu 19 Ứng dụng quang phổ hồng ngoại Cường độ đỉnh phổ hồng ngoại không chi tiết phổ UV-VIS mà có tính chất tương đối nên sử dụng để định lượng Vì quang phổ hồng ngoại chủ yếu dùng cho phân tích định tính Hai ứng dụng phổ hồng ngoại: nhận nhóm chức đặc biệt phân tử định tính chất cách so sánh với phổ chuẩn Hiện với phát triển kĩ thuật Fourier (FT- Fourier Transform), quang phổ hồng ngoại ngày ứng dụng phân tích định lượng Trong trình phân lập tổng hợp hoá học, đỉnh đặc trưng cho nhóm chức giúp nhận cấu trúc hợp chất chưa biết dự kiến tổng hợp Tuy nhiên, phổ IR thường phức tạp, phổ có tới 10% pic phổ khó quy kết xác Để quy kết xác phải sử dụng phương pháp kết hợp khác phổ khối lượng, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, vv Đối với hầu hết hợp chất dạng phô IR đơn đặc trưng vùng 1350-750 cm-1 gọi “vùng vân tay” (fingerprint region) Trong phân tích, thường dùng tín hiệu phổ vùng để kết luận có mặt mặt nhóm chức Ngoài ra, vùng 4000-2500 cm -1 2000-1500 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị liên kết hidro – dị tố vùng dao động liên kết bội anken, cacbonyl Cấu tạo máy quang phổ hồng ngoại Máy quang phổ hồng ngoại máy chùm tia gồm có phận chính: nguồn xạ hồng ngoại, phận đơn sắc hóa, ngăn đựng mẫu đo, hệ thống quang học phận phát Bức xạ hồng ngoại phát từ nguồn đốt nóng điện dạng dây tóc hay ống, điều chế cách zirconi oxyd, thori, ceri hay silic carbid Bộ phận phát cặp nhiệt điện hay điện trở nhiệt Chênh lệch hai chùm tia khuyeech đại chuyển trực tiếp máy ghi hay máy vẽ thành phổ IR, thông thường biểu thị độ truyền qua T theo số sóng Kỹ thuật chuyển dạng Fourier cho phép thực đồng thời nhiều trình quét với tốc độ cao liệu thu đươc từ trình riêng lẻ máy tính xử lý kết hợp nhiễu đường bị loại bỏ trước phổ in Quang phổ FTIR đắt cho độ phân giải cao, nhanh cần lượng mẫu nhỏ 20 QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ - - Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử phương pháp xác định nồng độ (hàm lượng) nguyên tố chất cách đo độ hấp thụ xạ nguyên tử tự nguyên tố hoá từ chất thử Phương pháp xác định bước sóng vạch hấp thụ nguyên tử cần xác định 1.Nguyên tắc Khi nguyên tử trạng thái hấp thụ xạ có bước sóng xác định Phổ hấp thụ nguyên tử quang phổ vạch, để thực đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) phải thực trình sau: Chọn điều kiện trang thiết bị phù hợp để chuyển mẫu từ trạng thái ban đầu sang trạng thái nguyên tử tự Chiếu chùm tia thích hợp (với nguyên tố cần phân tích gọi xạ cộng hưởng) qua đám nguyên tử vừa tạo Các nguyên tử nguyên tố cần phân tích trạng thái hấp thụ phần xạ tạo phổ hấp thụ nguyên tử Phần xạ bị hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ nguyên tử môi trường hấp thụ Nhờ phận máy quang phổ mà người ta thu, phân ly chọn vạch phổ nguyên tố cần nghiên cứu đo cường độ 2.Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử - Nguồn xạ cộng hưởng: đèn catot rỗng HCL Đèn catot rỗng gồm phận: thân đèn, điện cực khí chứa đèn Thân đèn gồm vổ đèn, cửa sổ giá đỡ điện cực Vỏ đèn chế tạo thủy tinh hay thạch anh chịu nhiệt Cửa sổ thủy tinh hay thạch anh tùy theo phát xạ thuộc vùng Trong đèn phải hút hết không khí thay vào khí trơ Heli, argon hay nito với áp suất – 15 mmHg với độ cao yêu cầu khí đèn phải không phát phổ làm ảnh hưởng đến chùm tia phát xạ đèn Anot dây dẫn chế tạo từ kim loại trơ bền với nhiệt Wonfram Catot chế tạo dạng ống rỗng kim loại cần phân tích với độ tinh khiết cao (>99,99%) Đèn đốt nóng nhờ nguồn điện chiều ổn định với làm việc 250 – 400V dòng khoảng – 50mA Khi đèn làm việc catot bị nung đỏ xảy phóng điện liên tục Các ion sinh công vào bề mặt bị nung đỏ làm cho số nguyên tử bề mặt bị hóa thành nguyên tử tự tác dụng nhiệt độ chúng bị kích thích phát phổ phát xạ Đó phổ vạch kim 21 loại làm catot rỗng môi trường khí trơ áp suất thấp nên phổ phát xạ gồm vạch nhạy kim loại - Bộ phận nguyên tử hóa: kỹ thuật lửa (F – AAS) kỹ thuật không lửa (ETA – AAS) * Nguyên tử hóa với kỹ thuật lửa - Mẫu chuẩn bị dạng dung dịch - Chuyển dung dịch mẫu thành hạt sương với khí mang khí cháy (aerosol hóa hay nebulization) Aerosol hóa với hai phương pháp: phun khí siêu âm - Chuyển hỗn hợp aerosol hóa hỗn hợp khí đốt(axetylen – không khí nén axetylen nitro oxit vào đèn (burner) để nguyên tử hóa - Dưới nhiệt độ lửa trinh nguyên tử hóa xảy để hình thành đám nguyên tử nguyên tố cần xác định - - * Nguyên tử hóa với kỹ thuật không lửa Mẫu chuẩn bị dạng dung dịch Dụng cụ để nguyên tử hóa mẫu cốc graphit (lò graphit) hay thuyền kim loại chịu nhiệt Nguồn điện cung cấp cho lò có dòng cao (50-500A) lại thấp (dưới 8,3V) Quá trình nguyên tử hóa xảy sau: + Sấy khô mẫu: đảm bảo dung môi hòa tan mẫu bay nhẹ nhàng hoàn toàn không làm mẫu + Tro hóa luyện mẫu: đốt cháy hợp chất hữu mùn có mẫu, nung mẫu đến nhiệt độ thích hợp thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa mẫu đạt hiệu suất cao ổn định + Nguyên tử hóa: thực thời gian ngắn thường – giây với tốc độ tăng nhiệt độ lớn đạt đến nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu + Làm cuvet luồng khí trơ (agon) + Phương pháp hidrid Sử dụng với số kim loại kim tạo hợp chất khí hidrid nguyên tố As, Hg, Se…Dùng tác nhân khử mạnh hỗn hợp NaBH NaOH tác dụng với HCl tạo hidro nguyên tử Hidro nguyên tử khử hợp chất asen dạng khí dễ bay trước (H3As) trước nguyên tử hóa Asen Các yếu tố ảnh hưởng tới trình định lượng AAS a) Thông số máy đo: Chọn bước sóng ánh sáng tới thích hợp cho nguyên tố cần xác định 22 Chọn cường độ dòng làm việc đèn catot rỗng (thường 60% - 85% so với cực đại) Khe máy đo: ảnh hưởng đến độ nhạy vùng tuyến tính phép đo, phải phù hợp với nguyên tố cần xác định theo bước sóng chọn Thời gian đo: phụ thuộc vào đặc trưng kỹ thuật máy đo vào kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu Xác định vùng tuyến tính A theo C bước sóng chọn b) Các yếu tố ảnh hưởng tới trình nguyên tử hóa lửa F - AAS Thành phần tốc độ hỗn hợp khí tạo lửa Tốc độ dẫn dung dịch mẫu vào (thường – ml/phút ) Chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu (burner) Bề dày môi trường hấp thụ Tần số công suất hệ thống siêu âm Độ nhớt dung dịch mẫu: mẫu phân tích dung dịch mẫu chuẩn phải chuẩn bị điều kiện c)Các yếu tố ảnh hưởng tới trình nguyên tử hóa không lửa ETA- AAS • Bản chất thành phần, tốc độ dẫn khí trơ vào cuvet ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ nhiệt độ cuvet • Công suất đốt nóng cuvet: tăng công suất cường độ vạch phổ tăng • Tốc độ đốt nóng cuvet làm thay đổi chiều cao pic phổ, không làm thay đổi diện tích pic • Loại nguyên liệu sử dụng làm lò nguyên tử hóa mẫu ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ c) Các yếu tố ảnh hưởng khác: Ảnh hưởng nồng độ axit loại axit dung dịch mẫu: ảnh hưởng tới cường độ vạch phổ nguyên tố phân tích làm thay đổi độ nhớt dung dịch, ảnh hưởng gốc anion định, axit khó bay thường làm giảm cường độ vạch phổ: HCl< HNO3< H2SO4 < H3PO4 < HF nên dùng dung dịch HCl, HNO3 1% làm môi trường Ảnh hưởng cation: gây hiệu ứng âm hiệu ứng dương Loại trừ ảnh hưởng cation cách: chọn điều kiện xử lý mẫu phù hợp để loại nguyên tố lạ khỏi dung dịch phân tích, chọn thông số máy đo thích hợp, chọn điều kiện thí nghiệm điều kiện nguyên tử hóa mẫu thích hợp, thêm chất phụ gia phù hợp để loại trừ ảnh hưởng Ảnh hưởng anion: giống ảnh hưởng axit 5.Ứng dụng Phổ AAS ứng dụng để định lượng hầu hết nguyên tố kim loại số kim As, B có nguồn xạ cộng hưởng Do vậy, phương pháp 23 - ứng dụng rộng rãi công nghiệp dược, sinh hoá, ngành dược, với ứng dụng cụ thể sau: Xác định nguyên tố vi lượng dịch sinh học huyết tương, máu, dịch não tuỷ, Định lượng yếu tố vi lượng thuốc: Cu, Zn, Fe, Cr, Mn, thành phần dịch truyền Xác định hàm lượng nguyên tố độc hại môi trường, vật liệu bao gói As, Pb, Bi, Hg, vv 6.Ưu nhược điểm phép đo phổ hấp thụ nguyên tử Ưu điểm: - Độ nhạy, độ chọn lọc cao - Các thao tác thực hành nhẹ nhàng Kết phân tích lưu trữ lại - Xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố mẫu - Kết phân tích ổn định, sai số nhỏ Nhược điểm: - Trang thiết bị máy móc đắt tiền - Môi trường không khí PTN phải bụi, dụng cụ hóa chất dùng có độ tinh khiết cao - Máy móc tinh vi phức tạp => phải có kỹ sư lành nghề để bảo dưỡng chăm sóc - Chỉ cho biết thành phần nguyên tố QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử phương pháp xác định nồng độ (hàm lượng) nguyên tố chất cách đo cường độ vạch phát xạ nguyên tử nguyên tố trạng thái - 1.Nguyên tắc Nguyên tử trạng thái kích thích lượng thích hợp phát xạ đặc trưng Dựa vào vạch phát xạ định tính, dựa vào cường độ vạch phát xạ định lượng nguyên tố Trong phổ phát xạ có trình xảy gần đồng thời: Chất thử nguyên tử hoá: nguyên tử hợp chất nhận lượng kích thích chuyển thành nguyên tử trạng thái tự Các nguyên tử tự kích thích lượng lửa, tia lửa điện, hồ quang điện Đây giai đoạn hấp thụ để chuyển nguyên tử từ trạng thái lên trạng thái kích thích 24 - Nguyên tử phát xạ (giải phóng lượng) để chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái Cấu tạo máy quang phổ phát xạ nguyên tử Gồm phận chính: phận nguyên tử hóa mẫu, phận đơn sắc hóa phận phát Nguyên tử hóa mẫu kỹ thuật như: kỹ thuật lửa, kỹ thuật plasma cảm ứng, kỹ thuật hồ quang điện… Nguồn kích thích (nguyên tử hóa) lửa đèn khí: Hỗn hợp khí H + O : cho lửa nhiệt độ 2100 C 2 - Hỗn hợp khí C H + không khí : cho lửa nhiệt độ 2450 C 2 - Hỗn hợp khí C H + O : cho lửa nhiệt độ 3050 C 2 - Hỗn hợp khí N O + O : cho lửa nhiệt độ 2950 C 2 Ưu điểm : dùng nguồn kích thích lửa đèn khí: - Chọn nhiệt độ kích thích tùy ý - Nhiệt độ ổn định Nhược điểm : dùng nguồn kích thích lửa đèn khí Cường độ vạch phổ thay đổi nhiều thay đổi thành phần hỗn hợp mẫu phân tích ảnh hưởng Nguồn kích thích plasma cảm ứng (ICP) Plasma luồng khí ion hoá mang lượng cao, có chứa cation electron Các khí trơ argon thường dùng để tạo plasma Có thể coi plasma lửa có nhiệt độ khoảng 1000-6000°K Khi đưa mẫu vào plasma xảy trình nguyên tử hoá, ion hoá kích thích đưa vào lửa Nguyên tử chất bị kích thích phát xạ tạo phổ phát xạ plasma Có nhiều loại nguồn plasma phổ biến plasma cảm ứng Plasma cảm ứng: luồng khí agon kích thích tia lửa hình thành electron Các electron kích thích khí agon tạo ion Ar + electron trình khí agon lên Đến gặp cuộn ảm ứng chịu tác động từ trường cuộn cảm ứng gây ra, luồng ion Ar+ electron chuyển động hỗn loạn kích thích nguyên tử khác tạo thành hệ thống lượng cao có hình vanh khăn 25 Mẫu phân tích chất khí, lỏng, rắn dạng dung dịch Nếu mẫu dạng chất lỏng dung dịch cần aerosol hoá đưa vào plasma với tốc độ thích hợp Phương pháp phát xạ plasma có giới hạn phát độ xác tương tự AAS vùng tuyến tính rộng hơn, định lượng nhiều nguyên tố nhanh Phương pháp ứng dụng để phân tích số nguyên tố kim loại kim 3.Ứng dụng Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử chủ yếu sử dụng để định lượng hàm lượng nguyên tố kim loại có dung dịch hay dịch sinh học Việc định lượng thực cách so sánh dung dịch thử với dung dịch chuẩn nguyên tố cần xác định trước điều chỉnh giá trị đọc mẫu trắng Ứng dụng phổ biến quang phổ phát xạ định lượng mẫu kim loại kiềm kiềm thổ Trong bệnh viện, quang phổ phát xạ nguyên tử áp dụng phổ biến sinh hoá để làm điện giải đồ với kim loại chủ yếu Na, K, Ca theo dõi hàm lượng Li máu với bệnh nhân tâm thần điều trị Liti cacbonat QUANG PHỔ HUỲNH QUANG Hiện tượng huỳnh quang lân quang Hiện tượng huỳnh quang lân quang trình phát xạ quan trọng nguyên tử hay phân tử kích thích nhờ hấp thụ xạ điện từ ứng dụng phân tích (huỳnh quang quan trọng hơn) Trong trình hồi phục trạng thái bản, phần lượng thừa phát dạng photon Hiện tượng huỳnh quang (có thể kết thúc 10 -5s) xảy nhanh nhiều so với tượng lân quang (có thể kéo dài hàng giờ) Các nguyên tử thể khí phát xạ có bước sóng với vạch phát xạ trình hồi phục trạng thái lượng sau kích thích Số phân tử huỳnh quang tương đối huỳnh quang yêu cầu đặc điểm mặt cấu trúc cho trình hồi phục không xạ xảy với tốc độ thấp tăng cường tốc độ phát huỳnh quang Nhiều phân tử đặc điểm trình hồi phục không xạ mức lượng lớn đáng kể so với trình hồi phục có xạ nên trình huỳnh quang không xảy Các yếu tố ảnh hưởng tới khả huỳnh quang a) Yếu tố cấu trúc - Huỳnh quang cộng hưởng thường gặp với nguyên tử số trường hợp với phân tử - Các hợp chất có chứa vòng thơm thuận lợi cho phát huỳnh quang cho cường độ lớn Các hợp chất cacbonyl mạch thẳng hay vòng no cấu trúc có 26 nối đôi liên hợp có huỳnh quang số lượng không đáng kể so với hợp chất thơm - Hầu hết hidrocacbon thơm phát huỳnh quang dung dịch Hiệu huỳnh quang tăng lên với số vòng thơm độ tập trung chúng cấu trúc Những dị vòng đơn giản Pyridin, furan, thiophen, pyrol, huỳnh quang phân tử cấu trúc ngưng tụ nhiều vòng quinolin, isoquinolin, indol, lại thường có huỳnh quang - Các nhóm vòng thơm gây chuyển dịch bước sóng cực đại kích thích thay đổi tương ứng pic phổ huỳnh quang - Hiệu ứng không gian ảnh hưởng đến khả huỳnh quang Sự giảm độ cố định cấu trúc làm tăng tốc độ hồi phục không xạ chiếm ưu - Nói chung, hợp chất vô huỳnh quang trừ số nguyên tố đất lantanit - Các hợp chất hữu có khả phát huỳnh quang chủ yếu hidrocacbon thơm, α-dixeton Các hợp chất đa vòng làm cho bước sóng huỳnh quang dài Những nhóm cho electron –OH, -NH 2, ankyl, aryl, làm tăng hiệu suất huỳnh quang; nhóm hút electron –NO 2, -COOH, Hal, làm giảm hiệu suất huỳnh quang b) Yếu tố môi trường - Nhiệt độ dung môi có ảnh hưởng đến huỳnh quang - Hầu hết với phân tử, hiệu suất huỳnh quang giảm nhiệt độ tăng tần suất va chạm tăng lên hồi phục va chạm dễ dàng xảy - Việc giảm độ nhớt dung môi cho kết tương tự 3.Đặc điểm huỳnh quang - Thời gian huỳnh quang ngắn (khoảng 10-9s) đẳng hướng ΦF Hiệu suất huỳnh quang cho biết khả huỳnh quang chất, tính tỷ số số photon phát xạ photon hấp thụ - Cường độ huỳnh quang hiệu suất thực nghiệm hoạt tính phát huỳnh quang chất kích thích hấp thụ xạ thích hợp Cường độ huỳnh quang tỷ lệ với cường độ xạ kích thích, hiệu suất huỳnh quang nồng độ chất phát huỳnh quang - Huỳnh quang đẳng hướng nên cường độ huỳnh quang đo phần cường độ huỳnh quang thường đo theo phương vuông góc với chùm tia kích thích - Cường độ huỳnh quang phụ thuộc tuyến tính với nồng độ vùng nồng độ thấp Sự tuyến tính bị độ truyền qua 90% (hay mật độ quang vượt 0,05) - Trong huỳnh quang, người ta dùng hai khái niệm phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang + Phổ huỳnh quang biểu diễn quan hệ cường độ huỳnh quang chất hoạt hoá bước sóng xạ huỳnh quang + Phổ kích thích phát huỳnh quang đường biểu diễn cường độ hấp thụ chất với bước sóng xạ hấp thụ - 27 - - - Do chênh lệch lượng trạng thái dao động trạng thái lẫn trạng thái kích thích nên phổ kích thích phổ huỳnh quang hợp chất thường đối xứng theo kiểu ảnh gương 4.Ứng dụng phổ huỳnh quang Có thể dựa vào bước sóng kích thích bước sóng huỳnh quang để định tính hợp chất hữu Do có độ nhạy độ đặc hiệu cao nên đo trực tiếp cường độ huỳnh quang dùng phương pháp so sánh để định lượng chất phát huỳnh quang mạnh Với chất không huỳnh quang, cho tác dụng với thuốc thử không huỳnh quang để tạo dẫn xuất huỳnh quang hay dùng thuốc thử có huỳnh quang để xác định Phân tích hợp chất vô cơ: đo huỳnh quang theo hai phương pháp trực tiếp gián tiếp Phương pháp trực tiếp dựa phản ứng chất phân tích với tác nhân tạo phức để tạo phức phát huỳnh quang Phương pháp gián tiếp dựa giảm hay tắt phát huỳnh quang tác nhân phản ứng với chất phân tích Sự tắt huỳnh quang dùng để phát anion Để xác định cation, tác nhân sử dụng để đo huỳnh quang chủ yếu hợp chất thơm có hay nhiều nhóm cho khả huỳnh quang mà cho phép tạo phức với ion kim loại 8-hidroxyquinolin Với hợp chất hữu sinh hoá: phổ huỳnh quang ứng dụng để phân tích thực phẩm, thuốc chữa bệnh, mẫu bệnh phẩm hợp chất tự nhiên nhờ độ nhạy chọn lọc phương pháp Đối với huỳnh quang nguyên tử áp dụng để định lượng kim loại có vạch cộng hưởng có cường độ đủ mạnh hay định lượng gián tiếp số chất hữu có tham gia tạo phức S, P, Hal, Huỳnh quang nguyên tử đạt độ nhạy đến 10-9(ppb) MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC KHÁC Phương pháp đo số khúc xạ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt, tia sáng bị bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) mặt phân cách 28 Chỉ số khúc xạ (chiết xuất) chất so với không khí tỷ số giá trị sin góc tới với giá trị sin góc khúc xạ tia sáng truyền từ không khí vào chất Chỉ số khúc xạ thường xác định khúc xạ kế: đo với chùm tia có bước sóng tương ứng với vạch D natri (589,3nm) nhiệt độ 20±0,50C ký hiệu n20D Ứng dụng phương pháp đo số khúc xạ: + Kiểm tra độ tinh khiết chất lỏng, đặc biệt tinh dầu chiết xuất từ dược liệu C= n − no F + Định lượng nồng độ dung dịch Trong đó: n n0 số khúc xạ dung môi dung dịch F: độ tăng số khúc xạ nồng độ tăng 1% (xác định thực nghiệm) Phương pháp đo suất quay cực Chất quang hoạt chất có khả quay mặt phẳng chùm tia phân cực qua Hoạt tính chất quang hoạt cấu trúc định Góc quay cực chất góc mà mặt phẳng phân cực bị quay ánh sáng phân cực qua chất dung dịch chất Nếu góc quay theo chiều kim đồng hồ hữu tuyền(+), ngược lại tả tuyền (-) Góc quay cực riêng tỷ số góc quay cực đo chiếu chùm tia đơn sắc ứng với vạch D (589,3nm) đèn natri qua bề dày 1dm nhiệt độ 20 0C với tỷ trọng chất lỏng (hay nồng độ dung dịch tính g/ml) Góc quay cực riêng ký hiệu [α] D20 Góc quay cực chất lỏng hay dung dịch đo phân cực kế Ứng dụng phương pháp đo suất phân cực - Để định tính, thử tinh khiết chất biết góc quay cực riêng chúng - Để định lượng dung dịch, dung dịch đường theo công thức sau: C(kl/tt) = α l [α]20 D 29 x 100 α : góc quay cực đo l: bề dày dung dịch 30 ... lượng Li máu với bệnh nhân tâm thần điều trị Liti cacbonat QUANG PHỔ HUỲNH QUANG Hiện tượng huỳnh quang lân quang Hiện tượng huỳnh quang lân quang trình phát xạ quan trọng nguyên tử hay phân tử kích... 90% (hay mật độ quang vượt 0,05) - Trong huỳnh quang, người ta dùng hai khái niệm phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang + Phổ huỳnh quang biểu diễn quan hệ cường độ huỳnh quang chất hoạt... huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng xạ kích thích Ứng dụng phổ biến phổ phân tử phân tích: - Quang phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-VIS) - Quang phổ hồng ngoại (IR) - Quang phổ huỳnh quang