Đề tài Nghiên cứu phương pháp quang phổ đo quang phân tích furfurol

tờn thẳng đứng. Đú là cỏc bước chuyển năng lượng: s đ s* p đ p* n đ s* n đ p* Điều kiện xảy ra cỏc bước chuyển là tần số n của bức xạ điện từ phải thoả món hệ thức: DE =h.n ; DE – biến thiờn năng lượng của bước chuyển. Vớ dụ, phõn tử CO ở trạng thỏi cơ bản cú cấu trỳc điện tử: So = ( p CO)2(no)2(p* CO)0(s*CO)0 Khi nhận năng lượng cú thể xảy ra cỏc bước chuyển năng lượng n đ p* ứng với trạng thỏi kớch thớch ( p CO)2(no)1(p* CO)1(s*CO)0, hoặc p đ p* ứng với trạng thỏi ( p CO)1(no)2(p*CO)1(s*CO)0. Vậy chớnh bước chuyển năng lượng điện tử khi phõn tử hấp thụ năng lượng của bức xạ điện từ đó gõy nờn hiệu ứng phổ hấp thụ. Vỡ vậy, số liệu của phổ điện tử cho phộp ta nghiờn cứu đặc điểm cỏc phõn tử. I.3. Đặc điểm cỏc bước chuyển năng lượng. Miền năng lượng bức xạ điện từ cú thể gõy bước chuyển năng lượng điện từ từ tử ngoại xa đến hồng ngoại gần. Theo sơ đồ năng lượng trờn hỡnh 2, cỏc bước chuyển năng lượng điện tử đũi hỏi cỏc năng lượng khỏc nhau, vỡ vậy cỏc đỏm phổ hấp thụ phõn bố trong miền cú bước súng khỏc nhau. Trong đú cú bước chuyển nđp* cú năng lượng bộ nhất, cũn bước chuyển s đ s* cần năng lượng lớn nhất. Ngoài miền năng lượng, cỏc bước chuyển năng lượng cũn cú cỏc biểu hiện khỏc nhau về cường độ, về ảnh hưởng của mụi trường. Cỏc đặc điểm của cỏc bước chuyển giỳp ta phõn định vài bước chuyển dựa vào cỏc số liệu thực nghiệm. Sau đõy là vài đặc điểm giỳp ta phõn định cỏc bước chuyển n đ p* và p đ p*. Bước chuyển n đ p* thường biểu hiện một số đặc điểm sau: a. Bước chuyển cho cỏc đỏm phổ cú cường độ khụng lớn với hệ số tắt phõn tử e<2000 b. Cỏc dung mụi cú hằng số điện mụi cao thường gõy hiệu ứng dịch chuyển cỏc cực đại hấp thụ của cỏc chất hoà tan trong dung mụi về phớa bước súng ngắn hay cũn gọi là sự dịch chuyển xanh. Sự dịch chuyển xanh thường được giải thớch bằng sự giảm năng lượng của trạng thỏi cơ bản hoặc tăng năng lượng của cỏc orbital ở trạng thỏi kớch thớch. Vỡ trong dung mụi cú hằng số điện mụi lớn, cỏc phõn tử dung mụi phõn bố chung quanh cỏc phõn tử chất hoà tan thế nào cho cỏc lưỡng cực của dung mụi tương tỏc cực đại (nghĩa là tạo solvat làm giảm năng lượng trạng thỏi cơ bản). Khi phõn tử bị kớch thớch, dĩ nhiờn cỏc phõn tử dung mụi khụng thể thay đổi vị trớ và cỏc lưỡng cực của phõn tử dung mụi vẫn định hướng như khi phõn tử ở trạng thỏi cơ bản( phõn tử chất hoà tan). Vỡ vậy,trong cỏc dung mụi cú hằng số điện mụi lớn, năng lượng ở trạng thỏi kớch thớch tăng lờn so với khi khụng cú dung mụi. c. Đỏm phổ liờn quan đến bước chuyển n đ p* thường biến mất trong mụi trường axit. Hiện tượng này xảy ra cú thể do trong mụi trường axit đó xảy ra hiện tượng proton hoỏ tạo cỏc sản phẩm cộng hợp, cỏc sản phẩm proton hoỏ hoặc cộng hợp sẽ giữ chặt cỏc điện tử khụng chia làm mất khả năng xảy ra bước chuyển. d. Sự dịch chuyển xanh cũng thường xảy ra khi cú sự kết hợp nhúm điện tử với nhúm sinh màu.Nguyờn nhõn của hiện tượng này là do sự tăng năng lượng của orbital p* đối với orbital n khi tạo liờn kết mới. Trỏi với bước chuyển n đ p*, bước chuyển p đ p* lại cú đặc điểm trỏi ngược. Bước chuyển p đ p* thường gõy đỏm phổ hấp thụ cú cường độ lớn với hệ số tắt phõn tử e ằ103 hoặc lớn hơn. Trong cỏc dung mụi cú hằng số điện mụi lớn và nếu chất hoà tan cú chứa nhúm cho điện tử, thường quan sỏt thấy sự dịch chuyển về phớa súng dài (sự dịch chuyển đỏ). Cỏc hiện tượng dịch chuyển xanh hoặc đỏ là dấu hiệu quan trọng để phõn định cỏc bước chuyển dựa vào số liệu thực nghiệm. I.4. Cỏc bước chuyển năng lượng với sự dịch chuyển điện tớch. Trong phổ điện tử cú thể cú trường hợp khi thực hiện bước chuyển thỡ điện tử chuyển từ orbital của một nguyờn tử này (hay nhúm này) sang orbital của một nguyờn tử khỏc (hay nhúm khỏc) của phõn tử. Người ta gọi đú là cỏc bước chuyển cú sự dịch chuyển điện tớch. Cỏc bước chuyển điện tử loại này thường cho cỏc đỏm phổ hấp thụ cú cường độ lớn với hệ số tắt phõn tử e ³104. Tần số cực đại nmax của đỏm phổ thường ở miền tử ngoại (nhưng khụng phải luụn ở miền tử ngoại). Vớ dụ, đối với cỏc phõn tử MnO4- và CrO4-. Cỏc đỏm phổ hấp thụ của cỏc phõn tử này là do kết quả bước chuyển điện tử từ cỏc orbital khụng liờn kết của nguyờn tử oxy sang orbital của nguyờn tử Mn hay Cr (n à p* ) và thực tế gõy sự khử cỏc ion ở trạng thỏi kớch thớch. Điều đú giải thớch tớnh khụng bền hoặc tớnh cảm quang của cỏc ion MnO4- và CrO4- dưới tỏc dụng của ỏnh sỏng. II. Phổ điện tử của cỏc hợp chất hữu cơ. II.1. Nhúm mang màu. Trong cỏc hợp chất hữu cơ chỉ cú nối đơn mà khụng cú cỏc nguyờn tử cú cỏc điện tử khụng chia (vớ dụ, cỏc hydrocacbon khụng no ), trong phõn tử chỉ cú liờn kết s, nờn ở chỳng chỉ cú thể cú cỏc bước chuyển s đ s*. Với bước chuyển này chỉ cú cỏc đỏm phổ ở miền tử ngoại xa. Đỏm phổ hấp thụ trong miền tử ngoại gần hoặc miền nhỡn thấy thường liờn quan đến bước chuyển n đ p* hoặc p đ p*. Do đú, phổ hấp thụ trong miền tử ngoại gần hoặc nhỡn thấy bao giờ cũng gắn với nhúm khụng no hay cỏc nguyờn tử cú cỏc điện tử khụng liờn kết ( cũn gọi là cỏc điện tử đơn thõn). Người ta gọi cỏc nhúm hay nguyờn tử cú tớnh chất trờn là nhúm mang màu. Bảng 3 nờu lờn một số nhúm mang màu đơn giản và một số đặc trưng của chỳng. Bảng 3 : Một số nhúm mang màu đơn giản Nhúm mang màu Hợp chất lmax,nm lgemax Cú cỏc điện tử đơn thõn trong cỏc phõn tử hợp chất no (n đ p* ) -Cl- -Br- -I- -N= -O- -S- CH3Cl CH3Br n.C3H7Br CH3I CH3NH2 (CH3)2N CH3OH ( CH3)2S 173 204 208 259 215 257 184 210 2,30 2,30 2,48 3,56 2,78 2,95 2,18 3,01 Cỏc olefin, alxen và allen (bước chuyển p đ p* ) -C=C- -CºC- C=C=C RCH=CH2 H2C=CH2 RCºCH RCºCR C2H5CH=C=CH2 175 187 187 191 225 4,1 3,9 2,65 2,93 2,70 Cặp điện tử đơn thõn trong cỏc phõn tử khụng no (n đ p* ) C=O -N=O -N=N- CH2CH=O (CH3)2C=O C4H9N=O CH3N=N-CH3 294 279 279 340 1,08 1,14 1,30 0,65 II.2. Phổ điện tử cỏc hợp chất liờn hợp Người ta gọi cỏc hợp chất hữu cơ cú chứa nhiều nhúm mang màu ở cạnh nhau (cỏch nhau khụng quỏ một nối đơn) là cỏc hợp chất liờn hợp.Thực tế nhúm mang màu ảnh hưởng lờn nhau và cho cỏc đỏm phổ hấp thụ cú lmax lớn hơn nhiều so với khi chỳng đứng riờng biệt. Người ta gọi đú là hiệu ứng liờn hợp của cỏc nhúm mang màu. Trước hết ta xột sự liờn hợp của hai nhúm mang màu giống nhau.Vớ dụ, với phõn tử 1,3 butadien: ở đõy phõn tử cú thể cú hai loại pđ p* và s đ s* nhưng bước chuyển sau cú lmax ở miền tử ngoại khỏ xa nờn ta chỉ xột bước chuyển pđp*. Ta cú thể giải thớch hiệu ứng liờn hợp của phõn tử 1,3 butadien bằng việc kết hợp tổng và hiệu cỏc orbital phõn tử theo sơ đồ hỡnh 3. p*- p* p*+ p* p* p* p-p p+p p p Hỡnh 3 : Hiệu ứng liờn hợp của phõn tử 1,3- butadien Ở phõn tử CH2=CH2 cú lmax = 180 nm ; emax = 5000 Ở phõn tử 1,3- butadien cú lmax = 217nm ; emax = 21000. Ở đõy do việc kết hợp tổng và hiệu của cỏc orbital p và p* của hai nối đụi xuất hiện bước chuyển p-pđ p*+p* cú DE bộ hơn so với pđ p*. Kết quả là ở phõn tử 1,3-butadien cú đỏm phổ hấp thụ với lmax=217nm (so với etylen cú lmax=180nm) đó dịch chuyển đỏng kể về phớa súng dài. Đối với cỏc hợp chất cú hai nhúm mang màu khỏc nhau thỡ tỡnh hỡnh cú phức tạp hơn. Ở đõy tuỳ thuộc bản chất cỏc nhúm mang màu mà tớnh liờn hợp cú thể biểu hiện rừ hay khụng rừ. Dự sao trong nhiều trường hợp người ta quan sỏt thấy sự dịch chuyển đỏng kể của lmax về phớa súng dài so với cỏc đỏm hấp thụ của cỏc nhúm mang màu đứng riờng biệt. II.3. Phổ điện tử của dien, polyen. Ở phần trờn đó nờu lờn hiệu ứng liờn hợp của hai nối đụi trong phõn tử 1,3-butadien.Cỏc dien khụng vũng cú một cực đại chớnh ở 217nm. Với cỏc phõn tử cú nhiều nối đụi hơn (ba nối đụi trở lờn) thỡ khi tăng số nối đụi trong phõn tử theo điều kiện cộng hưởng, lmax của cỏc phõn tử sẽ dịch chuyển xa hơn về phớa bước súng dài.Vớ dụ, 1,3,5 hexatrien cú lmax=256nm (emax =2,2.104), dịch chuyển 40nm về phớa bước súng dài so với 1,3-butadien.Cỏc dien khụng vũng thường tồn tại ở cấu hỡnh trans. Khi xảy ra sự đúng vũng (đưa nối đụi vào vũng) làm cỏc dien cú cấu hỡnh cis nờn gõy ra sự thay đổi sõu xa cho phổ hấp thụ: gõy ra sự dịch chuyển mạnh về phớa súng dài và giảm cường độ hấp thụ đến 1/5. Đú là đặc trưng cho cỏc dien cú cấu tạo vũng. Khi cỏc dien trong mạch vũng, sự xuất hiện cỏc nhúm thế cú thể ảnh hưởng đỏng kể đến lmax của phổ điện tử, tuỳ thuộc số nhúm thế, bản chất nhúm thế, vị trớ nhúm thế đớnh vào vũng. Cỏc nhúm thế chỉ phỏt huy ảnh hưởng khi đỏp ứng cỏc yờu cầu: tại vị trớ sỏt nối đụi và cỏch nối đụi khụng quỏ một nối đơn. Như vậy, ta thấy rằng hợp chất furfurol cú đặc trưng phổ trong vựng từ 190á900nm. Cụ thể, hợp chất furfurol cú chứa liờn kết C=O của nhúm chức CHO nờn cú đặc trưng phổ trong vựng súng 190 á350nm và cú mạch liờn hợp nờn cú đặc trưng phổ trong vựng súng 350 á 900nm. Đặc biệt, ta sẽ tỡm thấy lmax của hợp chất furfurol nằm trong khoảng từ 239nm đến 294nm. B. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỢP CHẤT FURFUROL. I. PHÂN TÍCH THỂ TÍCH. 1. Nguyờn tắc chung. Phương phỏp phõn tớch chuẩn độ dựa trờn phản ứng hoỏ học: A + B = C Ở đõy, A là chất cần phõn tớch, B là thuốc thử cú nồng độ đó được biết dựng để phản ứng với chất A, gọi là chất chuẩn. A và B đều ở dạng dung dịch. Thụng thường B đựng trong buret và được nhỏ giọt từ từ vào trong dung dịch chứa chất phõn tớch. Quỏ trỡnh đú gọi là sự định phõn hay phộp chuẩn độ. Thời điểm khi cho lượng chất B vào đủ để phản ứng với chất A gọi là điểm tương đương. Để biết khi nào dừng định phõn người ta dựng chất chỉ thị. Căn cứ vào sự đổi màu của chất chỉ thị ta kết thỳc sự định phõn. Thời điểm đổi màu của chất chỉ thị được gọi là điểm kết thỳc định phõn. Điểm kết thỳc định phõn cú thể trựng hoặc khụng trựng với điểm tương đương. Cần chọn chất chỉ thị sao cho điểm kết thỳc định phõn càng gần điểm tương đương càng tốt. Để xỏc định điểm tương đương trong phương phỏp phõn tớch chuẩn độ người ta cũn thụng qua phộp đo một số đại lượng hoỏ lý như điện thế, độ dẫn điện, mật độ dũng điện của dung dịch trong quỏ trỡnh chuẩn độ. 2. Yờu cầu đối với phản ứng. Cú bốn loại phản ứng được dựng trong phõn tớch chuẩn độ là phản ứng axit-bazơ, oxy hoỏ khử, tạo kết tủa và tạo phức chất. Phản ứng lựa chọn trong phộp phõn tớch cần đỏp ứng được cỏc yờu cầu: Phản ứng xảy ra theo một phương trỡnh hoỏ học xỏc định, khụng cú phản ứng phụ gõy sai số cho phộp xỏc định. Phản ứng hoỏ học thực tế xảy ra hoàn toàn, tức là hằng số cõn bằng phải đủ lớn. Cú chất chỉ thị thớch hợp cho phộp định phõn, hoặc cú thể dựng dụng cụ để xỏc định điểm tương đương. Tiến hành phản ứng dễ dàng, thuận lợi, hoỏ chất rẻ tiền, dễ kiếm, ớt độc hại. Quỏ trỡnh phõn tớch hợp chất furfurol dựng phản ứng dựa vào tương tỏc axit-bazơ. Điểm tương đương được xỏc định bằng chất chỉ thị màu. II. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ ĐO QUANG [3] II.1. Đặc điểm của phương phỏp: Quang phổ đo quang là phương phỏp phõn tớch định lượng dựa vào hiệu ứng hấp thụ xảy ra khi phõn tử vật chất tương tỏc với bức xạ điện từ. Sự hấp thụ bức xạ điện từ của cỏc phõn tử vật chất sẽ gõy nờn sự biến thiờn năng lượng của phõn tử một đại lượng DEe thường thuộc miền phổ tử ngoại- nhỡn thấy. Hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ tuõn theo định luật hấp thụ bức xạ điện từ- định luật Bouguer-Lambert-Beer. Ứng dụng phương phỏp phổ đo quang, người ta cú thể xỏc định nhiều hợp chất trong phạm vi nồng độ khỏ rộng: từ miền nồng độ thấp đến nồng độ tương đối lớn nhờ cỏc cải tiến quan trọng trong thủ tục phõn tớch. II.2. Cơ sở lý thuyết: Ứng dụng định luật cơ bản về sự hấp thụ bức xạ điện từ vào phương phỏp phõn tớch quang phổ đo quang. 1. Ứng dụng định luật Bouguer-Lambert-Beer vào việc phõn tớch dung dịch: Năm 1760 nhà bỏc học Lambert đó ứng dụng định luật hấp thụ bức xạ điện từ vào trường hợp dung dịch và tỡm ra được định luật I về hấp thụ ỏnh sỏng cho cỏc dung dịch-Định luật Lambert: Mật độ quang tỉ lệ thuận với chiều dày của lớp dung dịch cú nồng độ xỏc định mà ỏnh sỏng đi qua. Đến năm 1852, nhà bỏc học Beer tỡm ra định luật II về sự hấp thụ ỏnh sỏng cho cỏc dung dịch theo nồng độ - Định luật Beer : Mật độ quang tỉ lệ thuận với nồng độ chất tan cú trong dung dịch mà ỏnh sỏng đi qua một chiều lớp dung dịch cú độ dày l xỏc định. Tổng hợp định luật Bouguer với hai định luật trờn, người ta xõy dựng một định luật chung mang tờn: Định luật Bouguer – Lambert – Beer: Mật độ quang ( A ) tỉ lệ thuận với tớch số nồng độ ( C ) của chất tan trong dung dịch và chiều dày ( l) của lớp dung dịch mà ỏnh sỏng đơn sắc đi qua Phương trỡnh của định luật Bouguer – Lambert – Beer như sau: A = -lgT = lg(I0/It) = elC Với T = It/I0 Trong đú : Io: là cường độ ỏnh sỏng tới lớp dung dịch; It: là cường độ ỏnh sỏng lú khỏi lớp dung dịch; A: là mật độ quang của dung dịch (Độ hấp thụ của dung dịch); T: là độ truyền quang; e : là hệ số tắt phõn tử do khả năng hấp thụ bức xạ điện từ của hợp chất và cũng chớnh là mật độ quang của dung dịch cú nồng độ C = 1 mol.l-1 và độ dày của lớp dung dịch l = 1 cm; M-1.cm-1 C : nồng độ của chất nghiờn cứu; mol/l. Như vậy ứng dụng định luật hấp thụ ỏnh sỏng (Bouguer – Lambert – Beer ) vào phương phỏp phõn tớch quang phổ đo quang, ta cú thể xỏc định nhiều hợp chất trong phạm vi nồng độ khỏ rộng. Nghĩa là cú thể dựng phương phỏp đo mật độ quang A để xỏc định nồng độ C của chất nghiờn cứu trong dung dịch phõn tớch theo phương phỏp đồ thị chuẩn ( hệ toạ độ A – C ), phương phỏp thờm hoặc phương phỏp tớnh toỏn, phương phỏp đo quang vi sai. 2. Ứng dụng định luật hấp thụ bức xạ điện từ cho hỗn hợp nhiều hợp chất cú hiệu ứng phổ hấp thụ. Giả sử ta cú hỗn hợp dung dịch gồm nhiều hợp chất, mỗi hợp chất cú mật độ quang riờng là A1,A2, A3,..., An thỡ mật độ quang Ahh của hỗn hợp dung dịch sẽ là: Ahh = A1 + A2 + ..... + An ( 1 ) Người ta cú thể dễ dàng chứng minh ( 1) một cỏch hỡnh thức. Nhờ ( 1) người ta cú thể xỏc định được nồng độ của từng hợp chất trong hỗn hợp nếu chọn được cỏc bước súng li mà tại đú e khỏc nhau đủ lớn. Vớ dụ, với hỗn hợp hai chất A và B, ta chọn được cỏc bước súng l1 và l2 tại đú eA ạ eB. Ứng dụng định luật Bouguer – Lambert – Beer cho cỏc chất A và B tại l1 và l2 ta cú: Ahhl1 = I ( eA CA + eB CB) (2) Ahhl2 = I ( eA CA + eB CB) (3) với : CA, CB : nồng độ cỏc chất A và B trong hỗn hợp; mol/l l : độ dày của dung dịch thường được chọn l = 1 cm Ahhl1, Ahhl2 đo được bằng thực nghiệm Giải hệ phương trỡnh (1) và (2) ta cú thể tỡm được nồng độ CA và CB. Với hỗn hợp cú nhiều thành phần hơn ta cũng tiến hành tương tự, đương nhiờn sẽ gặp phức tạp hơn nhiều vỡ phải chọn nhiều bước súng li thớch hợp với điều kiện đó nờu và phải giải hệ phương trỡnh nhiều ẩn số hơn. II.3. Điều kiện tối ưu của phương phỏp đo quang 1. Phổ hấp thụ và việc chọn bước súng l khi đo mật độ quang. Cỏc chất khụng hấp thụ mọi bức xạ như nhau mà cú sự hấp thụ ỏnh sỏng chọn lọc. Miền bức xạ điện từ mà chất nghiờn cứu hấp thụ mạnh nhất ứng với năng lượng của bước chuyển điện tử. Để tỡm năng lượng bước chuyển điện tử ta cú thể nghiờn cứu sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch theo bước súng l, tức là đo A của dung dịch nghiờn cứu với cỏc tia bức xạ điện từ cú bước súng l khỏc nhau, sau đú lập đồ thị A- l- đồ thị hấp thụ. Đồ thị cú dạng đường cong Gauss. Cực đại Amax ứng với lmax, gọi là cực đại hấp thụ. Đường cong phổ hấp thụ cú thể đối xứng hoặc khụng đối xứng tuỳ thuộc bản chất của dung dịch nghiờn cứu. Phổ hấp thụ cú thể nhọn hoặc tự. Với cựng một chất nghiờn cứu và cựng một độ dày l của lớp dung dịch khi tăng nồng độ chất nghiờn cứu phổ hấp thụ cú đỉnh cao hơn. Khi đo A ở lmax sẽ cho ta kết quả phõn tớch cú độ nhạy và độ chớnh xỏc tốt nhất. Bởi vậy khi tiến hành phõn tớch bằng phương phỏp đo quang người ta thường chọn đo mật độ quang ở l = lmax trờn phổ hấp thụ. 2. Nguyờn nhõn làm sai lệch định luật Lambert- Beer. Cú rất nhiều nguyờn nhõn làm sai lệch định luật Lambert-Beer như nguyờn nhõn vật lý, hoỏ lý, điều đú ảnh hưởng đến tớnh đỳng đắn của phương trỡnh định luật, tức là ảnh hưởng trực tiếp đến độ chớnh xỏc của kết quả phõn tớch thu được theo phương phỏp phổ đo quang. Đú là những nguyờn nhõn sau: Tớnh đơn sắc của ỏnh sỏng Định luật Lambert-Beer chỉ đỳng với bức xạ điện từ nhất định. Nếu ta đo mật độ quang của dung dịch bằng một chựm đa sắc thỡ định luật Lambert-Beer sẽ khụng cũn đỳng nữa. Định luật cú thể bị sai lệch do sự thay đổi một số điều kiện hoỏ lý của dung dịch nghiờn cứu như: a. Sự cú mặt của một số ion lạ cú tỏc dụng làm biến đổi màu của dung dịch phõn tớch, ion lạ làm biến đổi cỏc phõn tử hấp thụ ỏnh sỏng làm thay đổi phổ hấp thụ của chất nghiờn cứu. b. Nồng độ của dung dịch nghiờn cứu thay đổi ( đặc quỏ hoặc loóng quỏ) sẽ làm thay đổi độ tập hợp hoặc phõn ly của chất nghiờn cứu, điều đú sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ỏnh sỏng của cỏc phõn tử. c. pH của mụi trường cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ hấp thụ ỏnh sỏng của dung dịch, một số chất khi pH thay đổi thỡ màu của phức cũng thay đổi theo. Vỡ vậy để phức ổn định màu khi đo độ hấp thụ thỡ việc chọn mụi trường pH cũng rất quan trọng. d. Nhiệt độ cũng làm sai lệch định luật hấp thụ ỏnh sỏng. Một số chất tạo phức ở nhiệt độ cao, nhưng một số chất màu lại giảm đi khi nhiệt độ tăng. e. Thời gian cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quỏ trỡnh. Cú chất màu sau khi tạo thành thỡ cú màu cực đại ngay. Cũng cú chất màu sẽ phỏt triển dần, sau một thời gian nào đú mới cú màu đậm nhất, ngược lại cũng cú chất sau một thời gian thỡ màu nhạt đi. Để trỏnh được ảnh hưởng này khi phõn tớch đo quang ta phải xỏc định được khoảng thời gian nào đú là thớch hợp nhất để màu cực đại và bền. 3. Điều kiện nồng độ để tiến hành phõn tớch đo quang. Để cú thể tiến hành phõn tớch đo quang là phải tạo được cỏc hợp chất cú hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ trong miền phổ nào đú ( trường hợp riờng là hợp chất màu). Thụng thường để tạo được cỏc hợp chất màu người ta thường dựng hai loại phản ứng là phản ứng oxy hoỏ khử và phản ứng tạo phức. Đối với phản ứng oxy hoỏ khử trong phõn tớch đo quang thường xảy ra thực tế hoàn toàn. Đối với phản ứng tạo phức thỡ tỡnh hỡnh phức tạp hơn nhiều bởi vỡ phản ứng tạo phức chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: quỏ trỡnh tạo phức nhiều cấp, độ bền phức tạo thành. Tỏc dụng của đa số cỏc yếu tố này cú thể được tiờn đoỏn nếu cỏc cõn bằng của hệ thống nghiờn cứu được kỹ lưỡng và khi biết được cỏc hằng số cõn bằng tương ứng. Từ đú ta cú thể phỏn đoỏn cỏc điều kiện tối ưu sau đú kiểm định qua thực nghiệm. II.4. Cỏc thủ tục thực nghiệm trong phõn tớch đo quang: Cỏc phương phỏp xỏc định nồng độ. 1. Phương phỏp đường chuẩn: Theo phương trỡnh định luật Bouguer – Lambert – Beer đồ thị của toạ độ A- C (mật độ quang- nồng độ) phải là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Để lập đồ thị A- C chỉ cần kiểm tra bằng thực nghiệm là đủ. Để xõy dựng đồ thị chuẩn người ta thường thực hiện với số điểm thường nhiều hơn và khụng ớt hơn ba điểm để bảo đảm độ chớnh xỏc và độ tin cậy của phộp đo. Trước tiờn chọn hệ cỏc dung dịch chất nghiờn cứu cú nồng độ chớnh xỏc C1, C2,..., Cn, xỏc lập cỏc điều kiện để tạo cỏc hợp chất cú hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ ở lmax chọn trước. Đo mật độ quang tương ứng A1, A2,..., An. Kết quả thu được ta vẽ đồ thị quan hệ A- C. Vỡ đồ thị được thiết lập dựa trờn cỏc số liệu lặp đi, lặp lại nhiều lần nờn cú thể sử dụng trong thời gian dài. Từ đồ thị đó cú khi muốn xỏc định nồng độ một chất nào đú ta cũng tiến hành tạo cỏc hợp chất cú hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ ở cựng lmax.Đo mật độ quang tương ứng, dựa vào đồ thị ta biết được nồng độ của chất cần phõn tớch. 2. Phương phỏp tớnh hằng số K: Từ phương trỡnh: A = lg ( Io/ It) = e.l.C = K.C Với một chất nghiờn cứu xỏc định và l chọn trước ( l = 1 cm) và chất nghiờn cứu đủ bền thỡ việc xỏc định nồng độ chỉ cần một mẫu chuẩn cú nồng độ biết chớnh xỏc là đủ. Để xỏc định nồng độ chất nghiờn cứu ta chỉ cần đo mật độ quang của dung dịch nghiờn cứu Anc và hằng số K được xỏc định song song bằng một phộp đo cú nồng độ biết trước và: Cnc = Anc / K 3. Phương phỏp thờm Nội dung của phương phỏp thờm là tiến hành đo quang Anc của dung dịch nghiờn cứu. Sau đú ta thờm một lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiờn cứu cho đến nồng độ Cch chọn trước và thu được dung dịch cú nồng độ là: Cnc+ch và được mật độ quang Anc+ch. Ứng dụng biểu thức định luật Bouguer – Lambert – Beer cho cả hai trường hợp ta cú Anc = K. Cnc Anc+ch = K. Cnc+ch Giải hệ trờn ta cú: Cnc = Cch. ( Anc / Anc+ch – Anc ) Việc sử dụng thủ tục phương phỏp thờm sẽ loại trừ bớt sai số do sự sai khỏc của dung dịch chuẩn và dung dịch nghiờn cứu ( dung dịch phõn tớch). Ngày nay trong cỏc mỏy phõn tớch thường cú chương trỡnh thực hiện cỏc thao tỏc thực nghiệm theo thủ tục phương phỏp thờm. Quỏ trỡnh thực nghiệm cú thể thực hiện theo chương trỡnh với mức độ tự động khỏ cao. II.5. Phương phỏp đo quang vi sai. Như vừa trỡnh bày ở trờn thỡ việc đo mật độ quang ở cỏc giỏ trị A lớn cú thể mắc phải sai số lớn trong việc xỏc định nồng độ. Trong trường hợp cỏc dung dịch cú mật độ quang quỏ lớn người ta thường dựng một kiểu đo khỏc gọi là phương phỏp đo vi sai. Trong phương phỏp này, mật độ quang của dung dịch đo khụng phải so với dung mụi hoặc dung dịch trống như phương phỏp đo thường dựng. Dung dịch so sỏnh ở đõy thường là dung dịch cú nồng độ biết trước là Css, Css phải chọn thế nào để mật độ quang của nú (so với dung mụi hoặc dung dịch trống) khỏ lớn nhưng phải nhỏ hơn mật độ quang của dung dịch đo một ớt. Trong phương phỏp đo quang thường, cường độ ỏnh sỏng Ix sau khi qua lớp dung dịch phõn tớch cú nồng độ chưa biết Cx được so với cường độ ỏnh sỏng Io qua lớp dung mụi. Hệ số truyền quang Tx của phộp đo sẽ bằng: Tx = Ix / Io Trong phương phỏp đo vi sai, mật độ quang dung dịch đo lại so với dung dịch cựng chứa chất nghiờn cứu và cú nồng độ Css. Ta gọi cường độ của tia sỏng sau khi qua dung dịch này cú cường độ Iss, cường độ ỏnh sỏng sau khi đi qua dung dịch phõn tớch vẫn là Ix. Tỉ số Ix / Iss được gọi là độ truyền quang biểu kiến Tx’ và Tx’ = Ix / Iss. Ta gọi tỉ số Iss với Io đặc trưng cho độ truyền quang của dung dịch so sỏnh (so với dung mụi) là Tss ta cú: Tss = Iss / Io ; từ đú dễ dàng tỡm thấy: Tx’ = Ix / Iss = Tx / Tss ( 4) Từ (4) ta cú thể chuyển sang đơn vị đo mật độ quang và tỡm thấy : Ax’ = Ax – Ass và Ax’ = e l Cx – Ass (5) Trong đú Ax’- giỏ trị của mật độ quang dung dịch phõn tớch khi đo so với dung dịch cú nồng độ Css. Từ (5) ta thấy cú thể xỏc định được nồng độ Cx khi đo được cỏc giỏ trị Ax’ và Ass hoặc bằng phương phỏp tớnh, hoặc bằng phương phỏp đồ thị. Vỡ Ass thường cú giỏ trị khỏ lớn nờn ớt khi được xỏc định trực tiếp qua phộp đo với dung mụi ( vỡ khi Ass quỏ lớn thỡ giỏ trị Ass đo được so với dung mụi cú thể mắc phải sai số lớn) mà thường dựng phương phỏp đồ thị. Khi dung dịch so sỏnh cú mật độ quang tuyệt đối càng lớn thỡ phộp đo nồng độ càng chớnh xỏc. Cuối cựng người ta thấy sai số của phộp đo nồng độ theo phương phỏp đo vi sai nhỏ hơn phương phỏp thường. II.6. Phương phỏp chuẩn đo quang. Đõy là phương phỏp phõn tớch thể tớch mà điểm tương đương được xỏc định bằng phương phỏp đo quang. Cỏc phản ứng định phõn cú thể thuộc loại oxy hoỏ khử hoặc phản ứng tạo phức màu. Điều quan trọng nhất để cú thể tiến hành chuẩn đo quang là cú thể chọn được một bước súng l mà tại đú cỏc thuốc thử và cỏc chất nghiờn cứu phải cú hiệu ứng phổ hấp thụ khỏc với hiệu ứng phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng. Tốt nhất là chọn một bước súng l mà tại đú chỉ cú một trong cỏc thành phần tham gia phản ứng (hoặc chỉ cú sản phẩm của phản ứng) cú hiệu ứng phổ hấp thụ. Người ta sẽ tiến hành đo liờn tục mật độ quang của dung dịch phõn tớch trong suốt quỏ trỡnh định phõn khi thờm từng phần dung dịch chuẩn. Tại điểm tương đương sẽ cú sự thay đổi mật độ quang của dung dịch và đú là dấu hiệu để xỏc định điểm tương đương của quỏ trỡnh định phõn. Ưu điểm của phương phỏp chuẩn đo quang là cú thể định phõn được cỏc dung dịch cú màu nhạt, cỏc dung dịch cú nồng độ bộ. Một ưu điểm nữa là với phương phỏp chuẩn đo quang, người ta cú thể tự động hoỏ được quỏ trỡnh định phõn. Ngày nay người ta đó thiết kế và sản xuất cỏc mỏy chuẩn đo quang. II.7. Ứng dụng phương phỏp quang phổ đo quang. 1. Mỏy quang phổ đo quang. Cỏc mỏy phõn tớch quang phổ đo quang dựng vào mục đớch phõn tớch định lượng thường được thiết kế để làm việc trong miền phổ từ tử ngoại đến hồng ngoại gần cú bước súng từ 200 nm đến 850 nm. Bất kỳ một mỏy quang phổ hấp thụ nào đều cú cỏc bộ phận chớnh biểu diễn bằng sơ đồ sau: Nguồn sỏng ---> Bộ tỏn sắc ---> Mẫu nghiờn cứu ---> Bộ ghi tớn hiệu Ánh sỏng từ nguồn phỏt ra liờn tục khi qua bộ tỏn sắc sẽ cho khe ra của bộ tỏn sắc một chựm ỏnh sỏng gần đơn sắc. Chựm ỏnh sỏng đơn sắc được chiếu vào mẫu nghiờn cứu sẽ bị hấp thụ chọn lọc và sau khi qua mẫu nghiờn cứu, cường độ chựm tia sỏng sẽ giảm. Bộ thu, ghi tớn hiệu sẽ làm nhiệm vụ phõn tớch, đối chiếu tớnh toỏn và đưa ra số liệu về độ hấp thụ ỏnh sỏng của mẫu nghiờn cứu. Nguồn phỏt ỏnh sỏng liờn tục dựng cho miền tử ngoại thường là đốn khớ đơtơri phỏt ra cỏc bức xạ điện từ cú l 350 nm người ta hay dựng đốn sợi đốt vonfram. Bộ tỏn sắc cú thể là cỏc lăng kớnh thạch anh hoặc cỏc cỏch tử nhiễu xạ. Bộ tỏn sắc dựng cỏc