Đồ án Phương pháp xác định kim loại nặng trong nước thải

guyên tố trong mẫu phân tích. Phương pháp này dễ thực hiện và rất thích hợp với mục đích phân tích hàng loạt mẫu của cùng một nguyên tố. Song trong nhiều trường hợp ta không chuẩn bị được dãy mẫu đầu thoả mãn các điều kiện cho phương pháp này như: các mẫu đều phải có trạng thái vật lý và hoá học như mẫu phân tích ; các mẫu đầu và mẫu phân tích phải được xử lý trong cùng điều kiện như nhau ; các mẫu phải bền vững theo thời gian ; nồng độ của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu phải rất chính xác; khoảng nồng độ của một dãy mẫu đầu phải phân bố đều trong vùng tuyến tính. Chính vì vậy, nên ta không xác định được đúng đắn vị trí của đường chuẩn và kết quả phân tích sẽ mắc sai số lớn. 3.1.2.2. Phương pháp thêm tiêu chuẩn.(4) Ta dùng ngay mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất định và thêm vào đó những lượng nhất định (DCx) nguyên tố cần xác định theo từng bậc ( cấp số cộng ) nồng độ. Tiếp đó chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ của nguyên tố phân tích tiến hành ghi cường độ hấp thụ của vạch phổ theo tất cả dãy mẫu đầu. Ta dựng đường chuẩn quan hệ giữa D và C theo hệ tọa độ D - C. Đường chuẩn này cắt trục C tại điểm C0 giá trị chính bằng giá trị nồng độ Cx cần tìm . Phương pháp này có ưu điểm là quá trình chuẩn bị mẫu dễ dàng, không cần nhiều hoá chất tinh khiết cao để chuẩn bị dãy mẫu đầu nhân tạo và đặc biệt là tránh được nhược điểm của phương pháp đường chuẩn. 3.1.3.ứng dụng của phương pháp. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử được ứng dụng để phân tích các chất trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau đặc biệt với mẫu có nồng độ nghiên cứu thấp. Với phương pháp này người ta có thể phân tích xác định được hơn 70 nguyên tố trong các đối tượng thực tế khác nhau. Như trong sản phẩm hợp kim, kim loại, các đối tượng trong tự nhiên, sinh học.. Trong phương pháp này, tín hiệu phân tích phụ thuộc số nguyên tử không bị kích thích mà phụ thuộc vào số nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Mà số nguyên tử ở trạng thái cơ bản ít thay đổi khi nhiệt độ thay đổi không lớn. Người ta chứng minh được rằng thông thường số nguyên tử ở trạng thái kích thích không quá 12% số nguyên tử chung. Số vạch hấp thụ cộng hưởng đối với từng nguyên tử không nhiều, vì vậy phương pháp có độ chọn lọc cao. Giới hạn phát hiện của nhiều nguyên tử khoảng 10-5 –10-6%. Đối với một số nguyên tố phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có thể xác định đến nồng độ 0,10,001 mg/ml. Sai số phân tích thường vào khoảng 1đ5% (5). Tuy nhiên phương pháp này có các hạn chế là không áp dụng được một loạt các nguyên tố cộng hưởng có miền tử ngoại xa (C,P và các halogen..), không thể xác định đồng thời nhiều nguyên tố dù rằng ngày nay đã có các loại máy phổ hấp thụ nguyên tử nhiều khe ra nhưng vẫn còn ít phổ biến, khi phân tích cần có thời gian đưa mẫu vào dung dịch nên quá trình phân tích có kéo dài. Tuy nhiên việc hoà tan mẫu cũng làm cho việc chọn mẫu đơn giản và có độ lặp lại cao (5). 3.2. Phương pháp phổ phát xạ. 3.2.1. Sự xuất hiện phổ phát xạ. (4) Trong điều kiện bình thường các điện tử chuyển động trên các quỹ đạo với mức năng lượng thấp nhất. Khi đó nguyên tử ở trạng thái bền vững, trạng thái cơ bản và không thu không phát ra năng lượng. ở trạng thái kích thích tức là khi cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì các điện tử sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Nhưng trạng thái này không bền vững chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn( 10-7 - 10-8 giây ). Sau đó nó tự quay về trạng thái nắng lượng thấp hơn, khi đó nguyên tử sẽ giải phóng ra một năng lượng dưới dạng các bức xạ quang học, bức xạ này chính là phổ phát xạ của nguyên tử . Nó có tần số xác định theo công thức: DE = (Em – E0) =hn hay DE = hc/l. E0 , Em là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái năng lượng thấp hơn và trạng thái kích thích m. Trong nguyên tử sự chuyển mức năng lượng của các điện tử về mức năng lượng thấp hơn không phải chỉ về mức E0 mà còn nhiều mức khác như E01, E02, E03, E04.. và ứng với mức chuyển đó ta có một tia bức xạ hay một vạch phổ. Dùng máy quang phổ để thu phân ly và ghi chùm tia phát xạ đó ta sẽ được một dải phổ từ sóng ngắn đến sóng dài. Trong nguồn sáng không chỉ có các nguyên tử tự do bị kích thích mà có cả ion, phân tử, nhóm phân tử vì vậy trong phổ phát xạ của mẫu gồm ba thành phần: nhóm phổ vạch ( phổ của các nguyên tử và ion ) ; nhóm phổ đám ( phổ của phân tử và nhóm phân tử ) ; phổ nền liên tục ( phổ của vật rắn bị đốt nóng phát xạ ) . Người ta cần loại bớt hai yếu tố gây nhiễu là phổ đám và phổ nền. 3.2.2. Nguyên tắc của phương pháp phổ phát xạ. (4) Từ việc xuất hiện của phổ phát xạ như trên ta có nguyên tắc của phương pháp phân tích phổ phát xạ là : Mẫu phân tích được chuyển thành hơi ( khí ) của nguyên tử hay ion tự do bởi quá trình hóa hơi và nguyên tử hoá mẫu. Sau đó dùng nguồn năng lượng phù hợp kích thích đám hơi này và chúng sẽ phát xạ tạo ra các phổ phát xạ. Nhờ máy quang phổ ta thu, phân ly và ghi toàn bộ phổ phát xạ thông qua tín hiệu cường độ phát xạ của một vạch phổ dưới dạng các pic trên băng giấy hay chỉ ra các số đo cường độ vạch phổ trên máy in hoặc ghi lại vào đĩa từ của máy tính ( trước đây phổ được ghi lại trên kính ảnh hay phim ). Từ các số liệu đó ta đánh giá phổ và xác định được nồng độ của nguyên tố. 3.2.2.1. Các loại nguồn kích thích phổ 3.2.2.1.1. Ngọn lửa đèn khí Ngọn lửa đèn khí được đặt trong hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Mẫu ở dạng dung dịch, nhờ một hệ thống phun đưa dung dịch vào ngọn lửa dưới dạng thể sương mù( thể sol khí – aerosol ) cùng với hỗn hợp khí đốt. Khi vào ngọn lửa dưới tác dụng của nhiệt độ, trước hết dung môi bay hơi để lại các hạt bột mẫu mịn của các chất phân tích rồi được đốt nóng và chuyển thành hơi của nguyên tử và phân tử. Trong ngọn lửa các phần hơi này chuyển động va chạm nhau trao đổi năng lượng cho nhau. Kết quả là các phần tử bị phân ly thành nguyên tử , bị ion hoá và bị kích thích (4). 3.2.2.1.2. Hồ quang điện . Hồ quang là sự phóng điện giữa hai điện cực chế tạo từ mẫu phân tích hoặc một cực là chất phân tích còn cực kia được chế tạo được chế tạo từ các chất liệu không chứa chất phân tích. Hồ quang được nuôi bằng dòng một chiều hoặc dòng xoay chiều (5) . Khi phân tích hợp kim, kim loại mẫu phân tích được lắp vào cực âm-catôt của nguồn, còn cực kia nối vào anôt. Còn khi phân tích mẫu đất đá mẫu thường được nghiền đến dạng bột mịn và được nạp vào một rãnh nhỏ khoét sâu vào cực than. Cực này lại được nối vào anôt của nguồn vì anôt thường có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ catôt vài trăm độ (5). 2.2.1.3. Tia lửa điện. Tia lửa điện là sự phóng điện giữa hai điện cực có thế hiệu rất cao (10.000 – 20.000) và dòng điện rất thấp ( < 1A ). Nhiệt độ tại tâm plasma tia điện từ 4000 – 7000 0C . Nguồn này thích hợp cho phép phân tích mẫu thép, hợp kim và dung dịch, không phù hợp với việc phân tích các mẫu quặng, đất đá và bột vì khả năng hoá hơi không tốt loại mẫu này (4). 3.2.2.1.4. Nguồn Plasma. Đây là loại buồng đốt đặc biệt có hai điện cực graphit, trong một buồng dạng ống giữa anôt và catôt người ta phát nguồn hồ quang với cường độ dòng 20 – 30 A . Thổi dòng khí trơ với áp suất 150 – 200 KPa tiếp tuyến với buồng, trên anôt có một lỗ nhỏ để khí trơ thoát ra. Dòng khí xoáy trong buồng sẽ làm lạnh mặt ngoài của Plasma và có tác dụng nén dòng điện phóng và tăng mật độ dòng. Plasma bị nén cùng với dòng khí sẽ phụt qua lỗ thoát anôt thành luồng dài 10 – 15 mm và sáng chói trên mặt ngoài anôt. Nhiệt độ trong Plasma đạt đến 5000 – 10.000 0C và cao hơn. Khi phân tích các mẫu chất rắn người ta để trực tiếp mẫu lên catôt hoặc đưa vào Plasma bằng thiết bị phun. Nguồn Plasma có nhiệt độ cao và độ chói sáng lớn nên kích thích có hiệu quả các chất khó bay hơi, khó kích thích . Ngoài ra còn dùng loại Plasma cao tần cảm ứng. (4) 3.2.2.2. Máy quang phổ. (4) Máy quang phổ là một dụng cụ dùng để thu, phân ly và ghi lại phổ của một vùng phổ quang học nhất định. Vùng phổ này là một dải phổ của vật mẫu nghiên cứu từ sóng ngắn đến sóng dài. Máy quang phổ có hai loại là máy quang phổ lăng kính và máy quang phổ cách tử. Trong máy quang phổ lăng kính hệ tán sắc được chế tạo từ 1 hay 2 hay 3 lăng kính. Sự phân ly ánh sáng ở đây dựa theo hiện tượng khúc xạ của ánh sáng qua hai môi trường có triết suất khác nhau ( không khí và thuỷ tinh hay không khí và thạch anh ). Trong máy quang phổ cách tử có hệ tán sắc là một cách tử phẳng hay lõm phản xạ. Bản chất của sự tán sắc ánh sáng ở đây là sự nhiễu xạ của tia sáng qua các khe hẹp. 3.2.2. Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử định tính. Cơ sở của phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử định tính là mỗi nguyên tố hoá học có một hệ thống năng lượng nguyên tử riêng nên mỗi nguyên tố hoá học có hệ thống vạch quang phổ đặc trưng cho nguyên tố đó về dộ dài sóng và sường độ vạch phổ. Đối với phương pháp này người ta chỉ cần khẳng định sự có mặt hay vắng mặt của vạch phân tích hay vạch cuối cùng.(5) Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử định tính được thực hiện qua việc xác định bước sóng của các nguyên tố trong mẫu. Việc xác định này thông qua việc ghi phổ nghiên cứu bên cạnh quang phổ Fe. Khi đã xác định được bước sóng của nguyên tố trong mẫu ta chỉ việc tra bảng các vạch phổ và xác định được nguyên tố đó. Tuy nhiên việc có mặt của vạch phổ có bước sóng đặc trưng cho vạch cuối cùng của một nguyên tố nào đó không có nghĩa vạch đó thuộc chính về nguyên tố đó, mà cần phải xem xét hết sức cẩn thận mới đi đến kết luận. 3.2.3. Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử định lượng. Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử định lượng dựa trên cơ sở sự phụ thuộc giữa cường độ vạch phổ I và nồng độ C của chất nghiên cứu. Sự phụ thuộc này được mô tả trên phương trình Lomakin : I = a.Cb (1.6) a,b là các hằng số phụ thuộc điều kiện kích thích và trạng thái vật lý của mẫu nghiên cứu Theo phương pháp này người ta xác định tỉ lệ cường độ của hai vạch phổ thuộc các nguyên tố khác nhau; một vạch là của nguyên tố nghiên cứu, một vạch là của nguyên tố khác có trong mẫu, gọi đó là cặp vạch phân tích. Đôi khi người ta dùng một biện pháp đặc biệt là đưa vào mẫu nghiên cứu chất nội chuẩn là một nguyên tố có vạch phổ ta chọn làm vạch so sánh (5). ứng dụng phương trình Lomakin cho cường độ vạch nghiên cứu và cường độ của vạch so sánh ta thấy tỉ số này phụ thuộc vào nồng độ chất nghiên cứu. Với việc ước lượng cường độ các vạch phổ trong phân tích bằng mắt bằng cách chụp ảnh hoặc bằng phương pháp quang điện ta suy ra được nồng độ chất nghiên cứu (5). Theo phương trình (1.6) , nếu ta có một số mẫu đầu có nồng độ C biết chính xác, ta sẽ xác định cường độ của một vạch phổ phát xạ tương ứng của chúng rồi ta dựng đường chuẩn I – C và cuối cùng ta xác định được nồng độ chất nghiên cứu chưa biết (4). 3.2.4. ứng dụng của phương pháp phổ phát xạ nguyên tử . Phương pháp phân tích quang phổ phát xạ nguyên tử ngày nay giữ vai trò quan trọng trong hoá học phân tích. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học và kỹ thuật , đặc biệt là vật lý và hoá học, sự phát triển của kỹ thuật đo , ghi và xử lý tín hiệu đã làm tăng khả năng ứng dụng của phương pháp này. Phương pháp này có thể xác định hơn 50 nguyên tố kim loại và gần 10 nguyên tố á kim (4) . Phương pháp này cũng phát huy tác dụng trong phân tích các loại đất đá trong địa chất, trong các ngành kỹ thuật khai khoáng, phân tích nước nguồn, nước công nghiệp , phân tích các đối tượng trong môi trường, y học sinh học..Phương pháp này cũng được áp dụng phân tích hiệu quả trong phân tích các chất tinh khiết, phân tích thuốc và đặc biệt trong phân tích bghiên cứu vũ trụ và nó là phương pháp không thể thay thế trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ. (5) 3.3. Phương pháp phân tích trắc quang 3.3.1. Cơ sở của phương pháp. (6) Phương pháp phân tích trắc quang dùng để xác định hàm lượng chất phân tích theo độ hấp thụ ánh sáng dựa trên cơ sở sự chuyển năng lượng kích thích của hệ electron thành chuyển động nhiệt. Theo phương pháp này cấu tử cần định lượng được chuyển thành hợp chất hấp thụ ánh sáng, rồi đo sự hấp thụ ánh sáng để suy ra hàm lượng cần xác định. Hợp chất hấp thụ ánh sáng tốt nhất là hợp chất có màu bởi vì chất có màu là chất có khả năng hấp thụ chọn lọc một vùng ánh sáng nhất định ( vùng khả kiến ) . Khi đó những tia sáng có bước sóng thích hợp được chọn lọc những tia sáng mà chất phân tích không hấp thụ, mà chỉ gây nhiễu cho phép đo bị loại bỏ, làm cho phép đo được chính xác. Để có được hợp chất có màu, chất cần phân tích được cho tác dụng với thuốc thử thích hợp hay hợp chất hấp thụ ánh sáng thích hợp. Nếu tạo ra hợp chất không tan thì dung môi được sử dụng để hoà tan kết tủa hoặc chiết tách. Quá trình đo sự hấp thụ ánh sáng dựa trên cơ sở sự hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật Bouguer – Lambert – Beer. (5) A = lg (I0/I) = e.l.C I0,I cường độ chùm sáng trước và sau mẫu nghiên cứu ( erc.cm2/sec ). e hệ số tắt phân tử ( cm2.mmol-1 ). l độ dày lớp vật chất mà ánh sáng truyền qua ( cm ). C nồng độ chất nghiên cứu ( mol/l ) Dựa vào việc xác định cường độ I0, I ta suy được nồng độ chất nghiên cứu. 3.3.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang. 3.3.2.1. Phương pháp dãy tiêu chuẩn. (6) Phương pháp này dựa trên cơ sở: nguyên tố cần xác định có khả năng tạo màu và màu thay đổi theo lượng nguyên tố đó. Dựa vào yếu tố đó người ta thực hiện phương pháp này bằng cách tạo ra một dãy màu chuẩn có cấu tử cần định lượng và ứng với mỗi màu là một lượng xác định của cấu tử đó. Sau đó so màu của mẫu nghiên cứu với các mẫu chuẩn để suy ra hàm lượng nguyên tố đó. Với các điều kiện như là : ống nghiệm đường kính như nhau ; chất lượng thuỷ tinh như nhau ; lượng thuốc thử như nhau ; pha loãng đến thể tích như nhau.. Phương pháp này được tiến hành một cách nhanh chóng, không cần dụng cụ phức tạp cho phép xác định được các dung dịch có sự hấp thụ ánh sáng không tuân theo định luật Beer. Tuy nhiên phương pháp này chỉ cho biết được gần đúng nồng độ của chất cần nghiên cứu trong khoảng hai dung dịch chuẩn kề nhau. 3.3.2.2. Phương pháp chuẩn độ điện tử . Lấy 2 cốc so màu , đổ dung dịch nghiên cứu vào cốc 1, chế hoá với thuốc thử và pH cần thiết để chuyển cấu tử cần định lượng X thành hợp chất màu . Cốc 2 chứa một lượng thuốc thử và các chất ( muối, axit ..) như trong cốc 1. Pha loãng để thể tích dung dịch trong hai cốc như nhau. Sau đó vừa khuấy vừa nhỏ dung dịch tiêu chuẩn của cấu tử cần phân tích đến khi màu của hai cốc như nhau. Từ đó suy ra hàm lượng cấu tử cần xác định thông qua thể tích mẫu chuẩn đã dùng . Phương pháp này chỉ có thể dùng cho những phản ứng tạo phức màu tức thời và sự tạo màu không gắn với các quá trình hoá học phụ (6). 3.3.2.3.Phương pháp cân bằng Ta chuẩn bị hai dung dịch với dung dịch một là dung dịch chuẩn X, dung dịch hai là dung dịch cần phân tích , thêm vào hai dung dịch một lượng thuốc thử như nhau và các điều kiện cần thiết khác để chuyển định lượng một chất X trong cả hai dung dịch thành hợp chất màu . Dung dịch 1 cho thêm một lượmg chất lạ : muối và ion của nó bằng trong dung dịch 2; Sau dó định mức để 2 dung dịch có thể tích bằng nhau.Việc xác định lượng chất X khi đã có hai dung dịch trên ta dùng ống trụ có khoá ( sắc kế tháo ) hoặc sắc kế nhúng với cơ sở là khi thay đổi thể tích của một trong hai ống đến khi màu hai ống đó bằng nhau khi đó đo hấp phụ ánh sáng là như nhau . áp dụng định luật Beer ta suy ra được chất nghiên cứu X. Ta còn có thể đo độ hấp thụ ánh sáng của hai dung dịch chuẩn bị như trên bằng các loại sắc kế với curvet có bề dày xác định và ở cùng bước sóng .Và cũng từ định luật Bouguer-Lambert-Beer suy ra kết quả. 3.3.2.4.Phương pháp đường chuẩn. (6) Ta cần pha một dãy dung dịch chuẩn gồm có dung dịch chất nghiên cứư có hàm lượng chất nghiên cứu xác định ; lượng chất thử ; pH; muối .Định mức đến thể tích nhất định .Sau đó tiến hành đo mật độ quang A đối với từng mẫu từ đó tiến hành vẽ đồ thị liên hệ giữa A và C ta được đường chuẩn Tiến hành pha chế dung dịch cần phân tích trong điều kiện giống như trên rồi từ đường chuẩn ta suy ra nồng độ chất cần nghiên cứu. Phương pháp này có thể xác định hàng loạt mẫu nhanh ; kinh tế ; và kết quả chính xác . Tuy nhiên kết quả phụ thuộc vào độ chính xác của máy và sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch phải tuân theo định luật Beer . 3.3.2.5.Phương pháp thêm Nguyên tắc xác định hàm lượng một chất X theo phương pháp này như sau: Lấy một lượng dung dịch cần nghiên cứu (hàm lượng chất nghiên cứu cần xác định trong đó là Cx), sau khi thực hiện phản ứng hiện màu ( ở điều kiện tối ưu đã chọn ) bằng thuốc thử R, đem đo mật độ quang dung dịch trên máy được giá trị Ax Lấy một lượng dung dịch nghiên cứu như trên , thêm vào đó một lượng dung dịch chuẩn của chất nghiên cứu (Ca) , thực hiện phản ứng hiện màu và đo mật độ quang (các điều kiện hoàn toàn giống như trên ) được giá trị Aa Theo định luật Beer ta có : Ax = e bCx Aa = eb(Cx + Ca) Từ các giá trị trên ta tính được Cx một cách rất dễ dàng Rút ra : Cx = Dùng phương pháp này ta có thể loại trừ ảnh hưởng của các ion lạ có lẫn trong dung dịch nghiên cứu , đồng thời phương pháp này thường được dùng để xác định khi hàm lượng chất X trong dung dịch nghiên cứu thấp , đặc biệt là để kiểm tra độ lặp lại của phương pháp (6). 3.3.2.6. Phương pháp vi sai. Để áp dụng phương pháp này thì sự hấp thụ ánh sáng của chất cần xác định phải tuân theo định luật Bouguer-Lambert-Beer ( A = e.b.C ) và mật độ quang của dung dịch phải tỉ lệ tuyến tính với nồng độ nhất định ( từ a1 đến a2 ). ở những nồng độ a2 thì sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch không tuân theo định luật Beer. Khi đó người ta dùng phép đo vi sai, phương pháp vi sai đo ở khoảng nồng độ >a2 gọi là phương pháp vi sai mật độ quang lớn còn khi nồng độ <a1 thì gọi là phương pháp vi sai mật độ quang nhỏ. 3.3.2.6.1. Phương pháp vi sai mật độ quang lớn Ta chọn hai dung dịch có nồng độ C1,C2 lớn và đo quang hai dung dịch được giá trị mật độ quang tương ứng là A1, A2 . Nếu C1<C2 ta dùng dung dịch 1 làm dung dịch so sánh để đo A của dung dịch 2 thì giá trị mật độ quang thu được trên máy quang phổ hấp hay sắc kế là Atd ( mật độ quang tương đối ) là hiệu giữa giá trị mật độ quang tuyệt đối của dung dịch 2 và dung dịch 1 Atd = A2 - A1 (theo tính chất cộng tính của mật độ quang ) Tương tự nếu dung dịch phân tích có nồng độ Cx lớn (Cx> C1) và đo mật độ quang của dung dịch phân tích với dung dịch 1 ta được : Axtd = Ax – A1 Theo định luật Bouguer-Lambert-Beer ta có : Atd = A2 –A1 = e.b.C2 - e.b.C1 = e.b(C2 –C1) Axtd = Ax – A1 = e.b.Cx - e.b.C1 = e.b(Cx –C1) Vậy Rút ra ta được 3.3.2.6.2. Phương pháp vi sai mật độ quang nhỏ. Nội dung phương pháp này tương tự như phương pháp trên nhưng với nồng độ dung dịch phức và dung dịch phân tích là nhỏ. 3.4. Phương pháp đo phổ uv-vis 3.4.1. Nguyên tắc phương pháp. ở đây ta chỉ đề cập phân tích các ion kim loại , mà các kim loại không có phổ hấp thụ quang UV-VIS . Khi đó chúng ta phải cho các chất này tác dụng với một thuốc thử nào đó trong một dung môi và điều kiện thích hợp để tạo ra một hợp chất phức bền có phổ hấp thụ UV-VIS nhậy, sau đó đo phổ của dung dịch phức này. Phổ hấp thụ UV-VIS là phổ do sự tương tác của các điện tử hoá trị ở trong phân tử hay nhóm phân tử của các chất với chùm tia sáng kích thích thích hợp ( chùm tia bức xạ có năng lượng trong vùng UV-VIS ) tạo ra . Nó là phổ của tổ hợp sự chuyển mức năng lượng của các điện tử hoá trị trong liên kết s , p và đôi điện tử n cùng với sự quay và dao động của phân tử. Vì thế nó là phổ đám có các cực đại và cực tiểu của phổ nằm ở những vùng sóng nhất định tuỳ theo cấu trúc và loại liên kết của phân tử hay nhóm nguyên tử có trong hợp chất . Phổ này chủ yếu nằm trong vùng sóng từ 190 – 900 nm. Nguyên tắc của phương pháp là khi chiếu vào cuvet có bề dày nhất định chứa dung dịch mẫu của hợp chất cần phân tích một chùm tia sáng l có năng lượng phù, hợp chất phân tích sẽ hấp thụ bức xạ l và tạo ra phổ hấp thụ UV-VIS của nó. (7) 3.4.2. Phân tích định lượng theo phổ UV-VIS 3.4.2.1. Phương pháp định lượng đơn giản. Phương pháp này dựa trên cơ sở, nguyên tố cần xác định có khả năng tạo màu và màu thay đổi theo lượng nguyên tố đó. Dựa vào yếu tố đó người ta thực hiện phương pháp này bằng cách tạo ra một dãy màu chuẩn có cấu tử cần định lượng và ứng với mỗi màu là một lượng xác định của cấu tử đó. Sau đó so màu của mẫu nghiên cứu với các mẫu chuẩn để suy ra hàm lượng nguyên tố đó. Với các điều kiện như là : ống nghiệm đường kính như nhau ; chất lượng thuỷ tinh như nhau ; lượng thuốc thử như nhau ; pha loãng đến thể tích như nhau. (7). Phương pháp này đơn giản không cần máy đo phổ nhưng chỉ cho được nồng độ gần đúng của chất phân tích , độ chính xác không cao và phụ thuộc vào khả năng quan sát so sánh của mắt mỗi người. Phương pháp này áp dụng cho các chất tạo phức có màu rõ và bền mẫu trong một thời gian nhất định. 3.4.2.1.2. Phương pháp chuẩn độ so sánh màu. Ta lấy hai cốc so màu như nhau, cốc 1 cho vào Vml mẫu phân tích, thêm thuốc thử tạo phức, các chất khác cần thiết để tạo điều kiện cho phản ứng màu xảy ra tốt. Cốc 2 ta cũng cho vào tất cả các thuốc thử, axit.. đúng như cốc 1, thêm nước cất cho đến bằng thể tích như cốc 1 , khuấy đều. Lúc này ta nhỏ dung dịch tiêu chuẩn của chất X xuống cho đến khi màu hai cốc như nhau thì dừng, đọc thể tích chất chuẩn X đã nhỏ xuống cốc 2. Sau đó tính nồng độ chất X trong mẫu phân tích theo biểu thức sau: Tx = Tch.(V2/V1) V1 ; V2 là thể tích dung dịch trong cốc 1 và 2. Tx và Tch là độ chuẩn (mg/ml) của chất trong cốc 1và 2. 3.4.2.1.3.Phương pháp cân bằng màu bằng mắt. (7) Ta lấy hai ống xylanh hình trụ đồng nhất như nhau dung tích 50ml có chia độ ml rõ ràng, có vòi vặn để tháo dung dịch ra. Cốc 1 cho vào Vml mẫu phân tích có nồng độ Cx, thêm thuốc thử tạo phức, các chất khác cần thiết để tạo điều kiện cho phản ứng màu xảy ra tốt. Cốc 2 ta cho vào V0 ml dung dịch chuẩn nồng độ C0 của chất phân tích X, rồi cũng cho vào tất cả các thuốc thử, axit.. đúng như cốc 1, khuấy đều. Nếu ống nào có màu đậm hơn, ta mở khoá ống đó cho dung dịch chảy từ từ, đến khi nào màu của hai ống như nhau thì dừng lại. Đọc chiều cao hx và h0 của hai ống đó và tính nồng độ chất X theo công thức: Cx = C0.(h0/hx) 3.4.2.2.Phương pháp đường chuẩn. Dựa vào phương trình cơ sở của phép đo định lượng theo phổ hấp thụ phân tử UV-VIS: Al = k.Cxb , trong đó Al là độ hấp thụ quang ( cường độ của phổ ) của chất đo phổ trong cuvet; Cx là nồng độ của chất ở trong dung dịch mẫu trong cuvet; k là hệ số thực nghiêm nó phụ thuộc vào hệ số hấp thụ phân tử e ( độ tắt phân tử ) của chất phân tích, b là hằng số phụ thuộc vào bản chất của mỗi chất. Với nồng độ dung dịch nhỏ thì b=1, khi đó độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính với nồng độ chất phân tích. Dựa vào yếu tố này ta lập một đường chuẩn quan hệ giữa nồng độ chất nghiên cứu xác định với độ hấp thụ quang thu được. Tiếp đó ta đo độ hấp thụ quang của mẫu phân tích , rồi nội suy từ đường chuẩn ra nồng độ chất cần phân tích. ở đây cần chú ý là mẫu chuẩn phải có cùng điều kiện với mẫu phân tích như chất nền môi trường pH,v.v..; chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ UV-VIS của tất cả các mẫu chuẩn và mẫu phân tích như thông số máy đo A, điều kiện đo, thời gian đo, loại cuvet,v.v.(7) Phương pháp này thuận tiện cho việc phân tích hàng loạt mẫu của cùng một chất trong một loạt đối tượng mẫu, nhanh chóng, hiệu suất cao. Nhưng với những mẫu có hàm lượng nhỏ và thành phần hoá học phức tạp thì trong nhiều trường hợp chúng ta không thể pha chế được được dãy màu chuẩn phù hợp với mẫu phân tích (7). 3.4.2.3. Phương pháp thêm tiêu chuẩn. (7) Nội dung phương pháp này là dùng ngay một mẫu phân tích đại diện ( ví dụ mẫu Cx) làm chất nền để pha chế một dãy mẫu chuẩn, bằng cách lấy một lượng nhất định mẫu phân tích, với những lượng nồng độ của chất phân tích DC chính xác theo cấp số cộng.Chọn các điều kiện thích hợp và tiến hành đo các dung dịch mẫu này, sau đó dựng đường chuẩn theo hệ toạ độ A - DC. Tiếp đó dùng phương pháp ngoại suy tuyến tính ta tìm được giá trị Cx ( giá trị này chính là giao điểm của đường chuẩn với trục hoành DC). 3.5. Phương pháp cực phổ 3.5.1. Nguên tắc của phương pháp . Cực phổ là một phương pháp điện phân trong những điều kiện đặc biệt: - Chất điện phân có nồng độ rất nhỏ từ 10-3 đến 10-6 mol/l, trong đó có mặt chất điện ly trơ ở nồng độ lớn ít nhất là 100 lần nồng độ chất bị điện phân. Điều đó đảm bảo cho quá trình khuếch tán của chất bị điện phân tới điện cực làm việc. - Dùng hai điện cực : điện cực làm việc là điện cực bị phân cực, có diện tích bề mặt rất nhỏ ; điện cực so sánh là điện cực không bị phân cực là một điện cực calomen, điện cực Ag/AgCl hoặc đáy thuỷ ngân. - Điện thế đặt vào điện cực là một điện thế một chiều biến thiên liên tục và chậm, được coi như không đổi. Thông qua một thiết bị đo cực phổ gồm có một nguồn điện một chiều từ 4V đến 6V ; một dây điện trở chính xác; một đồng hồ đo thế (von) và điện kế nhạy đến 10-9 A . Khi cho thế E biến thiên ta vẽ được đường cong phụ thuộc giữa dò