CHƯƠNG 8 - PHƯƠNG PHÁP HẤP THU PHÂN TỬ UV – VIS

Đầu thế kỷ 19, hầu hết phân tích hoá học định lượng đều sử dụng phương pháp trọng lượng (gravimetry method) hoặc phương pháp chuẩn độ (titrimetry method). Với những phương pháp này đều đạt được độ đúng (accuracy) cao, nhưng khó có thể xác định được những thành phần hợp chất có nồng độ thấp trong nước. Trong suốt thời gian này nhiều nghiên cứu được bắt đầu để mở rộng khả năng phân tích định lượng đặc biệt các các yếu tố vết trong môi trường. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 8 - PHƯƠNG PHÁP HẤP THU PHÂN TỬ UV – VIS CHƢƠNG 8 PHƢƠNG PHÁP HẤP THU PHÂN TỬ UV – VIS8.1 Tổng quanĐầu thế kỷ 19, hầu hết phân tích hoá học định lượng đều sử dụng phương pháp trọng lượng(gravimetry method) hoặc phương pháp chuẩn độ (titrimetry method). Với những phươngpháp này đều đạt được độ đúng (accuracy) cao, nhưng khó có thể xác định được những thànhphần hợp chất có nồng độ thấp trong nước. Trong suốt thời gian này nhiều nghiên cứu đượcbắt đầu để mở rộng khả năng phân tích định lượng đặc biệt các các yếu tố vết trong môitrường. Một trong số những phát minh đó là phương pháp so màu quang phổ.Phương pháp so màu đầu tiên là phương pháp Nessler phân tích hàm lượng ammonia trongnước vào năm 1856. Nessler khám phá ra rằng khi thêm HgI2 và KI vào trong môi trường cóchưa NH4+ sẽ tạo thành dung dịch màu từ màu vàng đến màu nâu đỏ tuỳ theo nồng độ củaNH4+. Màu của mẫu sẽ được so sánh với màu của mẫu chuẩn để xác đinh nồng độ tương ứngtrong mẫu. Cho đến ngày nay phương pháp này đã được nghiên cứu bổ sung để phân tíchnước mặt và nước thải trong Standard Methods. Cuối thế kỷ 19, một số phương pháp mới bắtđầu được khám phá như phương pháp hấp thu, phát xạ, tán xạ, tia cực tím, điện từ hồng ngoạiphát xạ. Thế kỷ 20 là giai đoạn phát triển của tia X, microwave, và sóng radio, các hạt nănglượng bao gồm hạt electron và ion.8.2 Lịch sử nghiên cứu quang phổ họcQuang phổ học là một môn học chính yếu trong thiên văn học, nó đã được ứng dụng thànhcông để nghiên cứu về khí quyển trong hành tinh chúng ta. Cách đây 200 năm, Joseph vonFraunhofer (1787-1826) lần đầu tiên sản xuất loại máy đo quang phổ mà tính năng không cógì sánh kịp lúc bấy giờ. Ông ấy đã khám phá ra rất nhiều các đường tối trong quang phổ củaánh sáng mặt trời. Ông ấy có thể xác định chính xác độ dài bước sóng của nhiều “Fraunhoferlines” (vạch) và thuật ngữ này ngày nay vẫn được dùng. Tuy nhiên, trong thời gian này ông ấykhông hiểu được những cơ sở vật lý và ý nghĩa về những vấn đề mà ông ấy khám phá ra. Hình 8.1. Thiết bị Spektralapparat thiết kế bởi Kirchhoff và Bunsen (1833) 49Thành tựu quan trọng kế tiếp về “Fraunhofer lines” là quá trình tìm ra nguyên lý vật lý của sựhấp thu và phát xạ vào năm 1859 với sự cộng tác của nhiều nhà vật lý nổi tiếng như Gustav R.Kirchhoff và Robert W. Bunsen tại Heidelberg. Thiết bị mà họ sử dụng là “Spektralapparat”,họ ghi nhận được quá trình phát xạ rất đặc biệt của nhiều nguyên tố khác nhau. Với phươngpháp này họ đã tiếp tục khám phá ra 2 nguyên tố mới là Cäsium và Rubidium, họ chiết đượcmột lượng rất nhỏ (7g) từ 44.000 lít nước khoáng gần núi Bad Nauheim, Đức. Sự khám phánày là nền tảng cho sự khám phá tiếp theo về sự hấp thu và phát xạ của hấp thu phân tử.Năm 1879 Marie Alfred Cornu thấy rằng, những tia có bước sóng ngắn của bức xạ mặt trờitrên bề mặt trái đất bị hấp thụ bởi khí quyển. Một năm sau đó, Walther Noel Hartley mô tả rấttỉ mỉ về sự hấp thụ UV của O3 với độ dài bước sóng 200 và 300 nm và nó trở nên rõ ràng hơnkhi họ phát hiện ra rằng O3 chứa đầy trong bầu khí quyển. Năm 1880, Chappuis khám phá rasự hấp thu trong vùng khả kiến (400 – 840nm). Năm 1925 Dobson phát triển một máy quangphổ mới rất ổn định sử dụng lăng kính bằng thạch anh.8.3 Đại cương về quang phổTrong quang phổ học, ánh sáng nhìn thấy (ánh sáng khả kiến), tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tiaRơnghen, sóng radio... đều được gọi chung một thuật ngữ là bức xạ.Theo thuyết sóng, các dạng bức xạ này là dao động sóng của cường độ điện trường và cườngđộ từ trường, nên bức xạ còn được gọi là bức xạ điện từ.Sau thuyết sóng, thuyết hạt cho thấy bức xạ gồm các “hạt năng lượng” gọi là photon chuyểnđộng với tốc độ ánh sáng (c = 3.108 m/s). Các dạng bức xạ khác nhau thì khác nhau về nănglượng h của các photon. Ở đây, năng lượng của bức xạ đã được lượng tử hóa, nghĩa là nănglượng của bức xạ không phải liên tục mà các lượng tử năng lượng tỉ lệ với tần số  của daođộng điện từ theo hệ thức Planck.   h h = 6,625.10 – 34 J.s: hằng số Planck.Louis de Broglie đã đưa ra thuyết thống nhất cả khái niệm sóng và khái niệm hạt của sóng ánhsáng. Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt. Tổng quát hơn là bức xạ có bảnchất sóng hạt. Nội dung như sau:Hạt có khối lượng m chuyển động với vận tốc v có bước sóng đi đôi với nó là  cho bởi hệthức: h h   mv pTrong đó : p = mv là động lượng của hạt λlà bước sóng (de Broglie) h = 6,625.10-34 J.s là hằng số Planck. 508.3.1 Các đại lượng đo bức xạ điện từBước sóng  : Là quảng đường mà bức xạ đi được sau mỗi dao động đầy đủ.Đơn vị: m, cm, m , nm, ...