Bài giảng Hóa phân tích - Chương 8: Khái quát về các phương pháp phân tích phổ - Lâm Hoa Hùng
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
tính
Ghi nhận sư
thay đổi tham
sô hóa ly
̣
Thiết bị
MẪU
phân tích
(đối tượng)
Định
lượng
́
́
Các nhóm PPPT hóa lý:
1/ PPPT phô 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 VOLT -
PP ĐO ĐỘ
CÁC PP PHÂN TÍCH
AMPERE
- PP cực phổ (xoay
chiều, một chiều, xung…)
- Chuẩn độ ampere
DẪN ĐIỆN
ĐIỆN HÓA
- PP trực tiếp
- PP chuẩn đô
- PP chuẩn đô
cao tần
̣ độ dẫn
với dòng
̣
PP ĐIỆN PHÂN VÀ
ĐO ĐIỆN LƯỢNG
PP ĐO THẾ
- PP đo thê
* đo pH
* chọn lọc ion
- PP chuẩn đô điện thê
́ trực tiếp:
- PP điện khối lượng
- PP nội điện phân
- PP đo điện lượng
̣
́
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
thái rắn hay trạng thái lỏng
tẩm trên chất mang rắn
Có thể là lỏng hay 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
của pha động và pha tĩnh
• Sắc ký hấp phụ
• 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
- Phát xạ
- Tán xạ
Định tính
Đối tượng
nghiên
cứu
Bức xạ
Khảo sát
Tương tác
Định lượng
- Nhiễu xạ
CÁC PPPT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
HẤP THU
TÁN XẠ
- Nguyên tử (ngọn
lửa, ICP…)
- Nguyên tư
̉ (ngọn lửa…)
- Phổ tán xạ tổ
hợp
- Phân tử
- Lân quang
* Thấy được (Visible - VIS)
* Tư ngoại (Ultra Violet - UV)
* Hồng ngoại (Infrared Red - IR)
- Huỳnh quang
̉
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)
năng lượng càng lớn
Bước sóng càng nhỏ
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.
lăng kính, cách tử
bức xạ đa sắc
(photon có E khác nhau)
bức xạ đơn sắc
(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
các hạt nhân nguyên tử xung quanh
vị trí cân bằng (tần số νdđ).
Nội năng E của
phân tử
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
BXĐT vào vật
chất
Hiện tượng hấp thu: Các phân tử vật
chất hấp thu năng lượng của bức xạ
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 kích thích điện tử (μđt)
sự quay (μq) sự dao động (μdđ)
Thay đổi Eq
→ ΔEq
Thay đổi Edđ
→ ΔEdđ
Thay đổi Eđt
→ 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
(vi sóng, hồng ngoại xa)
chỉ làm thay đổi TT quay của
phân tử
Phổ quay chứa các vạch rất mảnh với tần số νq
Có thể kích thích cả TT dao
động và TT quay của phân tử
Bức xạ hồng ngoại gần
Phổ hồng ngoại là phổ dao động – quay gồm các vạch có
tần số ν = ν dđ + ν q
Có thể làm thay đổi mức NL
điện tử, đồng thời làm thay đổi
cả TT dao động và quay
Bức xạ tử ngoại hay khả
kiến có NL lớn (chục tới
trăm kcal/mol)
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
Eh = ΔE = Ekt – Ecb
ν
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
Phát ra BX khi từ TT điện tử kích
thích trở về trạng thái cơ bản;
Do va chạm giữa các
phân tử
Chuyển thành Equay , Edao BX phát ra có tần số bằng hay
động và Etịnh tiến của các
phân tử khác
nhỏ hơn với BX bị hấp thu
(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
Singlet (S1) Triplet ( T1 )
( S0 )
Orbital
phản liên kết
Φ4
Φ3
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
Cường độ hấp thu
Bước sóng (nm)
Định lượng
Liên quan đến hàm lượng
20
Tải về để xem bản đầy đủ
48 trang
17940
Free
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 - Lâm Hoa Hùng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_phan_tich_chuong_8_khai_quat_ve_cac_phuong_pha.pdf
