https://app.box.com/s/5bf3zalvu8nu9dnby2tje0htw8hj5okq

1. B À I G I Ả N G M Ô N H Ọ C H Ó A
P H Â N T Í C H
Ths Nguyễn Thanh Tú
eBook Collection
BÀI GIẢNG MÔN HỌC HÓA PHÂN TÍCH 2
(ANALYTICAL CHEMISTRY) - KHOA DƯỢC
ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN - NĂM 2015
WORD VERSION | 2023 EDITION
ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL
TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM
Hỗ trợ trực tuyến
Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon
Mobi/Zalo 0905779594
Tài liệu chuẩn tham khảo
Phát triển kênh bởi
Ths Nguyễn Thanh Tú
Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật :
Nguyen Thanh Tu Group
vectorstock.com/42003792

2. 1
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC VOÕ TRÖÔØNG TOAÛN
KHOA DƯỢC

BÀI GIẢNG MÔN HỌC
HÓA PHÂN TÍCH 2
Giảng viên biên soạn:
NGUYỄN NGỌC LINH
ĐỖ MINH KIỆP
Đơn vị:
KHOA DƯỢC
Hậu Giang – Năm 2015

3. 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC VOÕ TRÖÔØNG TOAÛN
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
Tên môn học: Hóa phân tích 2
Tên tiếng Anh: ANALYTICAL CHEMISTRY
Trình độ: Đại Học
Số đơn vị học trình: 2
Giờ lý thuyết: 30 tiết
Giờ thực hành:
Thông tin Giảng viên:
 Tên Giảng viên: Đỗ Minh Kiệp
 Đơn vị: KHOA DƯỢC
 Điện thoại:
 E-mail: dmkiep@vttu.edu.vn
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
1. Điều kiện tiên quyết: Hóa hữu cơ 1 và 2, Hóa vô cơ, Hóa phân tích 1.
2. Mục tiêu môn học:
- Hiểu được nguyên tắc của các phương pháp phân tích hóa học hiện đại và
các thủ thuật.
- Hiểu và vận dụng được các phương pháp tách và làm giàu các cấu tử
- Giúp cho các quá trình kỹ thuật và sản xuất công nghiệp được vận hành
tối ưu hoặc thích hợp và xây dựng các phương pháp kiểm tra.
3. Phương pháp giảng dạy: Giảng dạy lý thuyết tại trường bằng phương pháp giảng
dạy tích cực với đồ dùng dạy học là bảng, phấn, màn hình, máy chiếu, giáo trình
môn học
4. Đánh giá môn học
4.1. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên

4. 3
4.2. Thang điểm đánh giá
- Thuyết trình, báo cáo thực hành, làm bài tập nhóm, bài thu hoạch, tiểu luận hoặc
kiểm tra giữa kỳ: 20%
- Thi cuối kỳ: 80%
5. Tài liệu tham khảo:
- Bộ y tế (2009).Dược điển Việt Nam IV, Hà Nội
- Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1985), Cơ sở lý thuyết Hóa
học Phân tích, Nhà xuất bản ĐH và THCN, Hà Nội.
- Trần Tứ Hiếu (2002), Hóa học phân tích, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà
Nội.
- A. P. Kreskov (1989), Cơ sở Hóa học Phân tích, Nhà xuất bản Mir, Maxcơva.
(Người dịch: Từ Vọng Nghi, Trần Tứ Hiếu)
- Trường Đại học Y Dược TPHCM (2010), Giáo trình hóa phân tích 2, TP. HCM
- Trường Đại học Y Dược Cần Thơ (2010),Giáo trình hóa phân tích 2, Cần Thơ
6. Đề cương môn học
Tên bài học
CHƯƠNG I PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ PHÂN TỬ
CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ
CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐO THẾ
CHƯƠNG IV CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN LƯỢNG
CHƯƠNG V CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VON-AMPE
CHƯƠNG VI CÁC KỸ THUẬT SẮC KÝ
CHƯƠNG VII CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU MẪU

5. 4
7. Nội dung bài giảng chi tiết:
MỞ ĐẦU
Các phương pháp phân tích bằng công cụ có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự
phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật và công nghệ. Với sự phát triển nhanh chóng
của kỹ thuật điện tử và tin học, các máy móc thiết bị phân tích cũng được hiện đại hóa,
cho phép xác định nhanh chóng với độ chính xác cao các mẫu chứa hàm lượng rất nhỏ
của các chất phân tích.
Nhóm các phương pháp phân tích quang học dựa trên các tính chất quang học
của chất cần phân tích, có một số phương pháp sau:
1. Phương pháp trắc quang (Ultra Violet – Visible – UV-Vis) dựa trên phép đo
lượng bức xạ điện từ (bxđt) do dung dịch phân tích hấp thụ. Ở đây còn kể đến phương
pháp hấp đục, dựa trên phép đo lượng bxđt bị hấp thụ bởi các hạt huyền phù (dung dịch
keo); Phương pháp khuyếch đục, dựa trên phép đo lượng bxđt bị khuyếch tán bởi các hạt
huyền phù.
2. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES (Atomic Emision
Spectrometry), dựa trên sự khảo sát phổ phát xạ nguyên tử của nguyên tử chất phân tích.
3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption
Spectrometry), dựa trên sự khảo sát phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tử của chất phân
tích.
4. Phương pháp phát quang, dựa trên phép đo cường độ bức xạ do chất phân tích
phát ra, dưới tác dụng của năng lượng bxđt chiếu vào nó.
Ngoài ra, thuộc vào các phương pháp quang học còn có phương pháp khúc xạ, dựa trên
phép đo chiết suất của chất phân tích; Phương pháp phổ hồng ngoại IR, Phương pháp phổ
Rơntgen; Phương pháp phổ Raman…
Nhóm các phương pháp phân tích điện hóa, có một số phương pháp sau:
1. Các PPPT đo thế (Potentiometric Methods of Analysis);
2. Các PPPT điện lượng (Coulometric Methods of Analysis);
3. Các PPPT Von- ampe (Voltammetric Methods of Analysis).
Nhóm các phương pháp tách bằng kỹ thuật sắc ký:
1. Sắc ký khí (Gas Chromatography – GC);
2. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography –
HPLC);
3. Sắc ký rây phân tử (Size-Exclusion Chromatography);
4. Sắc ký điện di (Electrophoresis);

6. 5
5. Sắc ký bản mỏng, sắc ký giấy
Một số phương pháp tách và làm giàu
- Phương pháp kết tủa (Precipitation)
- Chưng cất (Distilation)
- Các phương pháp chiết
+ Chiết lỏng lỏng (Liquid-Liquid Extraction, LLE);
+ Chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE),...
Ưu và nhược điểm của các PPPT công cụ
Ưu điểm:
- Độ lặp lại (Precision) và độ hồi phục (Reproducibility) tốt;
- Độ chọn lọc (Selectivity) cao;
- Độ nhạy (Sensibility) cao và giới hạn phát hiện thấp (Limit Of Detection)  Có
thể xác định lượng chất rất nhỏ (ppm hoặc/và ppb)
- Độ đúng (Accuracy) tốt;
- Ít tốn thời gian;
- Tự động hoá.
Nhược điểm:
- Chi phí thiết bị và phân tích đắt tiền;
- Người phân tích cần có trình độ chuyên môn cao.
Khả năng ứng dụng của các PPPT công cụ
Lý do:
- Những ưu điểm của PPPT công cụ;
- Sự phát triển của các ngành vật lý, hoá lý và công nghệ thông tin;
- Sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật và công nghệ cao: vật liệu (nano);
điện tử; chế tạo ,...
Ứng dụng:

7. 6
- Xác định lượng vết (ppm – mg/L) và siêu vết (ppb – g/L) hoặc nhỏ hơn ppb
trong một số đối tượng:
+ Môi trường và sinh học.
+ Thực phẩm, dược phẩm và y học,...
- Trong nghiên cứu khoa học và công nghệ
- Nghiên cứu phát triển và hoàn thiện các PPPT mới.
PHẦN THỨ NHẤT – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
QUANG HỌC
Phương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích dựa trên tính chất quang học
của chất phân tích (nguyên tử, ion, phân tử, nhóm chức,...) như:
- Tính chất hấp thụ quang;
- Tính chất phát quang,...
ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG
1. Phổ điện từ – tính chất sóng của ánh sáng
Ánh sáng là những bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau hay dòng photon có
năng lượng khác nhau.
Những dao động điện từ quan trọng trong phương pháp đo quang:
Độ dài sóng 200 400 800
Miền phổ Tử ngoại chân không Tử ngoại Khả kiến Hồng ngoại
Độ dài sóng ánh sáng () được đo bằng đơn vị nanomet (nm):
1 nm = 10–3
mm = 10–6
cm = 10–9
m.
- Khi  < 200 nm: do oxy trong không khí, hơi nước và nhiều chất khác hấp phụ
và vì vậy, cần đo bằng thiết bị chân không.
- Khi 200   < 400 nm: ánh sáng vùng tử ngoại. Chia làm 2 vùng:
+ Từ ngoại gần: 200   < 300 nm;

8. 7
+ Tử ngoại xa: 300   < 400 nm.
- Khi 400   < 800 nm: ánh sáng vùng khả kiến (nhìn thấy)
- Khi 800   < 20000 nm: ánh sáng vùng hồng ngoại.
Các bức xạ điện từ có 100 nm >  > 20.000 nm thường dùng trong nghiên cứu cấu
trúc, ít dùng trong phân tích định lượng.
2. Năng lượng của photon – tính chất hạt của ánh sáng
- Năng lượng của một photon biểu diễn bằng phương trình Plank:
E = hTrong đó, h: hằng số Plank 6,62.10–27
erg.giây;
: tần số dao động điện từ.
Mặt khác, ta có: C =  (C, tốc độ ánh sáng 3.1017
nm/giây)
Trong phân tích quang phổ hấp thụ ít dùng đại lượng tần số (), mà thường dùng
số sóng (1/, cm–1
) chính là số bước sóng trong 1 cm.
Số sóng

 tỉ lệ thuận với tần số
Năng lượng của photon phụ thuộc vào bước sóng của nó, bởi vì:
E = h = h*C/.
 Các photon ở miền sóng càng ngắn thì năng lượng càng lớn.
3. Các kiểu tương tác của ánh sáng với vật chất
Một chất sau khi hấp thụ E ở các tia sáng trong miền khả kiến hay tử ngoại sẽ làm
kích thích hệ electron của phân tử. Ở trạng thái kích thích, phân tử không bền. Sau thời
gian ngắn (10–8
s) phân tử trở lại trạng thái ban đầu. Khi trở lại nó sẽ tỏa ra năng lượng
(E) ở 3 dạng:
a. E giải tỏa gây ra biến đổi hóa học của chất – ngành Quang hóa.
Ví dụ Fe(SCN)3 tự oxy hóa dưới tác dụng của ánh sáng
Fe3+
 Fe2+
và 2SCN–
 (SCN)2

9. 8
b. E giải tỏa có thể thoát ra dưới dạng ánh sáng. Do mất đi một phần nhất định E
kích thích có thể biến thành nhiệt, nên E của photon bức xạ (Phát quang) nhỏ lơn E
photon gây ra kích thích. Do vậy, phổ phát quang bị dịch chuyển về phía sóng dài hơn so
với phổ hấp thụ.
c. Trong đa số trường hợp, E hấp thụ biến thành chuyển động nhiệt được phân bố
cho các mức E dao động của phân tử. Đây là cơ sở của phân tích quang phổ hấp thụ phân
tử.
Theo thuyết lượng tử thì các phân tử và bức xạ điện từ trao đổi năng lượng với
nhau không phải bất kỳ và liên tục mà có tính chất gián đoạn. Phân tử chỉ hấp thụ hoặc
bức xạ 0,1, 2, 3…n lần lượng tử h. . Khi phân tử hấp thụ hoặc bức xạ sẽ làm thay đổi
cường độ của bức xạ điện từ nhưng không làm thay đổi năng lượng của bức xạ điện từ,
bởi vì cường độ bức xạ điện từ xác định bằng mật độ các hạt photon có trong chùm tia
còn năng lượng của bức xạ điện từ lại phụ thuộc vào tần số  của bức xạ. Vì vậy, khi
chiếu một chùm bức xạ điện từ với một tần số duy nhất đi qua môi trường vật chất thì sau
khi đi qua năng lượng của bức xạ không hề thay đổi mà chỉ có cường độ của bức xạ thay
đổi.
Khi các phân tử hấp thụ năng lượng từ bên ngoài có thể dẫn đến các quá trình thay
đổi trong phân tử (quay, dao động, kích thích electron phân tử…) hoặc trong nguyên tử
(cộng hưởng spin electron, cộng hưởng từ hạt nhân).

10. 9
Mỗi một quá trình như vậy đều đòi hỏi một năng lượng E > 0 nhất định đặc
trưng cho nó, nghĩa là đòi hỏi bức xạ điện từ có một tần số riêng gọi là tần số quay  q,
tần số dao động  d và tần số kích thích điện từ  đ. Vì thế khi chiếu một chùm bức xạ
điện từ với các tần số khác nhau vào thì các phân tử chỉ hấp thụ được các bức xạ điện từ
có tần số đúng bằng các tần số trên ( q,  d và  đ) để xảy ra các quá trình biến đổi
trong phân tử như trên. Do sự hấp thụ chọn lọc này mà khi chiếu chùm bức xạ điện từ với
một dải tần số khác nhau đi qua môi trường vật chất thì sau khi đi qua, chùm bức xạ này
sẽ bị mất đi một số bức xạ có tần số xác định nghĩa là các tia này đã bị phân tử hấp thụ.
CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ HẤP THỤ
PHÂN TỬ
(Phổ electron hay phổ UV-Vis)
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử hay còn gọi là phương pháp đo quang,
phương pháp phân tích trắc quang phân tử là một trong những phương pháp phân tích
công cụ thông dụng với rất nhiều thế hệ máy khác nhau, từ các máy đơn giản của thế hệ
trước còn được gọi là các máy so màu đến các máy hiện đại được tự động hóa hiện nay,
gọi là máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
Các máy đo quang làm việc trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS) từ 190nm đến
khoảng 900nm.

11. 10
1. Cơ sở lí thuyết của phương pháp
1.1. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu
Dung dịch có màu là do bản thân dung dịch đã hấp thụ một phần quang phổ (một
vùng phổ) của ánh sáng trắng, phần còn lại ló ra cho ta màu của dung dịch, chính là màu
phụ của phần ánh sáng trắng đã bị hấp thụ (vùng quang phổ còn lại). Ví dụ: dung dịch
Fe(SCN)3 ta nhìn thấy màu đỏ là do khi ánh sáng chiếu vào dung dịch, dung dịch này hấp
thụ mạnh bức xạ đơn sắc màu xanh và xanh lá cây, vùng quang phổ còn lại ló ra cho ta
màu đỏ.
Sự hấp thụ của dung dịch theo màu được trình bày trong bảng 1.1
Bảng 1.1. Sự hấp thụ màu của các dung dịch màu
TIA SÁNG ĐƠN SẮC BỊ HẤP THỤ MÀU CỦA DUNG DỊCH
400nm ÷ 450nm: vùng tím lục ánh vàng
450nm ÷ 480nm: vùng chàm vàng
480nm ÷ 490nm: vùng chàm lục da cam
490nm ÷ 510nm: vùng lục chàm đỏ
510nm ÷ 560nm: vùng lục đỏ tía
5600nm ÷ 575nm: vùng lục ánh vàng tím
Sự hấp thụ bức xạ đơn sắc (bxđs) của dung dịch còn phụ thuộc vào nồng độ của
chất hấp thụ. Ở ví dụ trên, dung dịch Fe(SCN)3 có nồng độ càng lớn thì sự hấp thụ càng
mạnh, biểu hiện ở màu của dung dịch càng đậm.
1.2 Các định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng
Định luật Bourguear - Lambert:
Khi chiếu một chùm bxđs có cường độ I0 qua một lớp vật chất có bề dày l, thì
cường độ bxđs ló ra I bao giờ cũng nhỏ hơn I0 . Có thể biểu diễn bằng biểu thức:
I0 = I + Ia + Ir (1.1)
Trong đó: Ia là phần cường độ bị hấp thụ
Ir là phần cường độ bị phản xạ lại

12. 11
I là phần cường độ ló ra
Dựa vào vô số thực nghiệm, hai nhà bác học đã đưa ra định luật hấp thụ
ánh sáng, biểu diễn bằng biểu thức:
I = I0 . e-kl
(1.2)
Trong đó k là hệ số hấp thụ, giá trị của k phụ thuộc vào bản chất của vật chất và
vào bước sóng λ của bxđs.
Định luật Lambert - Beer:
Khi áp dụng định luật Bourguear - Lambert cho trường hợp vật chất là dung dịch
có độ dày l ( dung dịch đựng trong cuvét có độ dày l ) chứa chất hấp thụ có nồng độ C.
Nhà bác học Beer đã đưa ra định luật Lambert - Beer:
- Nội dung: Với cùng bề dày của lớp dung dịch, hệ số hấp thụ k tỉ lệ với nồng độ
của chất hấp thụ của dung dịch.
- Biểu thức: k = ε*
.C (1.3)
hay I = I0 . e-ε*C.l
(1.4)
Nếu đổi logarit tự nhiên về logarit thập phân thì biểu thức của định luật Lambert -
Beer có thể biểu diễn bằng biểu thức:
I = I0 . 10-ε.l.C
(1.5)
Trong đó: C- là nồng độ dung dịch, đo bằng mol/l
l - là bề dày của cuvét đựng dung dịch, đo bằng cm
ε - được gọi là hệ số tắt phân tử hay hệ số hấp thụ phân tử. ε là đại
lượng xác định, phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ, vào bước sóng λ của bxđs và
vào nhiệt độ.
2.1.3. Các đại lượng hay sử dụng
Biểu thức (2.5) chính là cơ sở cho phương pháp phân tích định lượng. Tuy nhiên, quan
hệ giữa cường độ ánh sáng và nồng độ của dung dịch thông qua hàm logarit, để thuận
tiện cho sử dụng, chúng ta thường sử dụng các đại lượng sau:
Độ truyền quang T: là tỉ lệ giữa cường độ chùm sáng đơn sắc sau khi đi qua dung dịch
I với cường độ chùm sáng đơn sắc chiếu vào I0.
T = I/I0 = 10-ε.l.C
(2.6)
Nếu l = 1cm thì T gọi là hệ số truyền quang.
Trên các máy phân tích, T thường được biểu diễn bằng %, Thang đo T từ 0 ÷ 100
Mật độ quang D (Dentisity) hay độ hấp thụ A (Absorption) hay độ tắt E (Extinction):
được định nghĩa theo biểu thức sau:
D = A = E = - lg T = lg(I0 /I) = ε.l.C

13. 12
Với các dung dịch chứa chất hấp thụ xác định, đựng trong các cuvét có kích thước như
nhau thì ε và l là không đổi, khi này có thể biểu diễn:
D = A = K.C (1.7)
Hay nói cách khác, sự phụ thuộc giữa mật độ quang và nồng độ dung dịch là tuyến
tính, đó chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng trắc quang phân tử. Như
vậy nguyên tắc chung của phương pháp đo quang để xác định một chất X nào đó, ta
chuyển nó thành một chất có khả năng hấp thụ ánh sáng (bxđs) rồi đo sự hấp thụ ánh
sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định.
Tuy nhiên để có thể áp dụng biểu thức này đòi hỏi phải đề cập đến các yếu tố ảnh
hưởng.
2.1.4. Tính chất của mật độ quang và ứng dụng trong hóa phân tích
Biểu thức D = A = ε.l.C cũng có thể coi là nội dung của định luật Lambert - Beer.
Nếu ta đo mật độ quang của dung dịch có nồng độ 1mol/l đựng trong cuvet có bề dày
1cm thì giá trị mật độ quang đo được chính là hệ số hấp thụ phân tử, ε = D, đây chính là
ý nghĩa vật lý của hệ số hấp thụ phân tử của một chất nhất định; ε phụ thuộc vào bản chất
của chất hấp thụ ánh sáng và vào bước sóng của bxđs được hấp thụ.
Đo mật độ quang của dung dịch bằng một cuvét (l, C = const) ở các bước sóng
khác nhau thì ta được đường cong biểu diễn phổ hấp thụ của dung dịch, D = f(λ) hay ε =
f(λ).

14. 13
Hình 1.1. Dạng đường cong hấp thụ D = f(λ)
Đo mật độ quang của một dãy dung dịch có nồng độ khác nhau bằng một cuvét tại
một bước sóng λ nhất định ( l, λ = const ) thì đường biểu diễn D = f(C)
sẽ là đường thẳng.
Hình 1.2. Dạng đường biểu diễn D = f(C)
Một đặc tính rất quan trọng của mật độ quang đó là tính cộng tính, có thể chứng
minh như sau:
Giả sử có một chùm bxđs có cường độ I0 đi qua 2 dung dịch có bề dày l1 và l2
tương ứng với các nồng độ C1, hệ số tắt ε1 và C2, hệ số tắt ε2
D = lg(I0 /I2 ) = lg(I0 /I1 ) + lg(I1 /I2 ) = D1 + D2 = ε1.l1.C1 + ε2.l2.C2
Như vậy mật độ quang chỉ phụ thuộc vào số các phần tử hấp thụ ánh sáng nằm trên
đường ánh sáng truyền qua. Trong dung dịch có nhiều chất tan hấp thụ bxđs thì mật độ
quang đo được chính là tổng các mật độ quang của các chất có trong dung dịch, D = Σ Di.
Khi muốn đo mật độ quang của chất phân tích ở trong dung dịch có nhiều chất thì phải
loại trừ mật độ quang của các thành phần còn lại, đó chính là mật độ quang của dung dịch
trống hay dung dịch so sánh.
Dung dịch trống hay dung dịch so sánh là dung dịch chứa tất cảc các thành phần
trong dung dịch phân tích trừ chất phân tích. Trong thực tế, nhiều khi độ hấp thụ của
dung dịch so sánh rất nhỏ, không đáng kể thì người ta có thể thay bằng nước cất.
1.2. Các điều kiện tối ưu cho một phép đo quang
Ta biết D = f(λ,l,C) và theo định luật Lambert - Beer khi 2 đại lượng λ,l không đổi
thì sự phụ thuộc D = f(C) là tuyến tính, phải có dạng y = ax là một đường thẳng, đây cũng
chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng. Như vậy những yếu tố ảnh hưởng
đến sự hấp thụ ánh sáng là bước sóng của ánh sáng tới và các yếu tố gây ảnh hưởng tới

15. 14
nồng độ C có thể làm sai lệch định luật Lambert - Beer gây sai số cho phép phân tích, vì
vậy ta phải đặc biệt chú ý đến các yếu tố này.
1.2.1 Sự đơn sắc của nguồn bxđt
Giả sử chùm sáng tới có cường độ I0 không phải là tia sáng đơn sắc mà là một
chùm tia có cường độ I01, I02, I03 và chất phân tích chỉ hấp thụ tia thứ 2 còn không hấp
thụ tia 1 và tia 3, khi này
D = lg( I0 /I) = lg( I01+ I02+ I03)/I01+I2+ I03)
Nếu tăng nồng độ C thì I2 sẽ giảm còn I01 và I03 vẫn không bị hấp thụ, khi tăng C
đến một mức nào đấy thì I2 = 0, lúc đó:
D = lg( I01+ I02+ I03)/(I01+ I03) = const Lúc này D = f(C) không tuyến tính nữa.
Việc tạo được chùm tia bxđs có tính đơn sắc cao lại phụ thuộc vào thiết bị, tùy
theo các máy phân tích mà bộ phận tạo bức xạ đơn sắc có thể là kính lọc màu; hệ lăng
kính hay cách tử với độ phân giải cụ thể, khi này sẽ quy định tính chính xác của phép đo.
1.2.2 Bước sóng tối ưu λmax
Các chất hấp thụ bxđs một cách chọn lọc, miền bxđs bị hấp thụ mạnh nhất ứng với
năng lượng của bước chuyển điện tử. Hay nói cách khác, dung dịch chất màu mà ta phân
tích hấp thụ bxđs một cách chọn lọc, phổ hấp thụ cũng là một đặc trưng điển hình của
chất màu.
Khi sử dụng phương pháp đo quang để phân tích định lượng một chất,người ta phải
dùng tia đơn sắc nào mà khi chiếu vào dung dịch giá trị mật độ quang đo được là lớn
nhất, gọi là mật độ quang cực đại Dmax, khi này cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ
chính xác tốt nhất. Bước sóng tương ứng với mật độ quang cực đại Dmax gọi là bước
sóng tối ưu λmax. Với mỗi dung dịch nghiên cứu nhất định, chúng ta phải xác định bước
sóng λmax trước khi tiến hành phân tích định lượng. Thông thường các giá trị λmax của các
chất đã được nghiên cứu khảo sát và liệt kê trong các bảng tra hay các quy trình phân tích
có sẵn, chúng ta có thể tham khảo. Hoặc chúng ta có thể xây dựng đường cong hấp thụ
trên máy đo quang và từ đó chọn λmax thích hợp.
1.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ
Thực nghiệm đã chứng minh rằng quan hệ giữa mật độ quang D và nồng độ dung
dịch C chỉ tuyến tính trong một khoảng giá trị nồng độ xác định gọi là khoảng tuyến tính
của định luật Lambert - Beer, người ta quan sát được độ lệch khỏi sự phụ thuộc tuyến
tính giữa nồng độ và độ hấp thụ (H.2.4) .

16. 15
Hinh 1.3. Khoảng tuyến tính của định luật Lambert - Beer
Khoảng tuyến tính là khác nhau đối với các máy đo khác nhau và với các đối
lượng phân tích khác nhau. Do đó phải xác định khoảng tuyến tính cho từng phép phân
tích cụ thể.
1.2.4. Sự ổn định của dung dịch
Trong các phương pháp đo quang, người ta thường đưa dung dịch phân tích về dạng
dung dịch có màu bằng cách tạo phức với thuốc thử trong môi trường xác định. Sự ổn
định của dung dịch đo là một yếu tố rất quan trọng để phép đo được chính xác, sự ổn
định này thường là: môi trường pH; Sự có mặt của ion lạ; Thời gian ổn định màu; Nhiệt
độ...
Nếu thuốc thử dùng trong phương pháp này thuộc dạng axit mạnh thì pH hầu như
không ảnh hưởng đến sự hấp thụ bức xạ điện từ. Nếu thuốc thử thuộc dạng axit yếu thì
yếu tố pH sẽ ảnh hưởng đến sự tạo phức và phải tìm điều kiện môi trường pH tối ưu cho
quá trình xác định. Ngoài ra cũng phải kể đến một số phức màu có màu và độ bền thay
đổi theo pH, ví dụ phức của ion Fe3+
với axít salixilic (H2Sal) ở môi trường axít pH < 2
có màu tím; ở môi trường pH từ 4 ÷ 10 có màu đỏ và ở trong môi trường kiềm pH > 10
có màu vàng.
Thông thường trong các mẫu phân tích ngoài chất phân tích không thể không kể đến
sự có mặt của ion lạ, các ion này có khả năng tương tác với chất cần phân tích hay tạo
màu với thuốc thử trong dung dịch cho nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình xác định, bắt buộc
phải tìm cách loại trừ. Hai cách hay sử dụng nhất để loại trừ là tách chúng ra khỏi dung
dịch phân tích hoặc tìm cách che. Việc tách các ion lạ ra khỏi dung dịch phân tích nói
chung rất khó thực hiện do nồng độ của chúng trong dung dịch phân tích rất nhỏ cho nên
trong thực tế phân tích người ta thường tìm cách che ảnh hưởng của chúng bằng biện
pháp thích hợp, nghĩa là chúng vẫn ở trong dung dịch phân tích nhưng được đưa vào
dạng hợp chất, thường là dạng hợp chất phức bền, nên không ảnh hưởng đến quá trình

17. 16
phân tích. Ví dụ: ion Fe3+
ảnh hưởng đến quá trình phân tích phôtphát trong nước, người
ta thường che ảnh hưởng của nó bằng cách đưa về phức bền với F-
; ion Ca2+
, Mg2+
ảnh
hưởng đến quá trình phân tích nitrat và amoni, được che ảnh hưởng bằng cách đưa về
phức bền với TrilonB…
Thời gian ổn định màu của phức giữa chất cần phân tích với thuốc thử cũng là một
yếu tố quan trọng, ta nên kiểm tra xem thời gian nào ổn định màu vì cường độ màu của
một số dung dịch thì bền nhưng đối một số dung dịch màu khác thì lại chỉ bền trong một
thời gian nhất định.
Nói chung với nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật Lambe -
Bia nhưng trong từng quy trình cụ thể cho từng đối tượng phân tích bao giờ cũng phải xác
định các điều kiện tối ưu, đó là: bước sóng cực đại λmax ; khoảng tuyến tính và các điều
kiện có thể ảnh hưởng như nhiệt độ; thời gian; lượng thuốc thử và nếu cần phải loại trừ
ảnh hưởng của các ion lạ trong dung dịch phân tích.
1.3. Các máy đo quang
Không phụ thuộc vào vùng phổ, các máy đo độ truyền quang và độ hấp thụ ( mật
độ quang ) của dung dịch bao gồm 5 bộ phận cơ bản:
- Nguồn bức xạ có năng lượng ổn định.
- Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc cho phép ta chọn bước sóng của bức xạ đơn sắc thích
hợp với chất nghiên cứu.
- Các cuvet chứa dung dịch đo.
- Đêtectơ để chuyển tín hiệu quang - năng lượng bức xạ - thành tín hiệu đo được,
thường là tín hiệu điện.
- Bộ phận chỉ thị kết quả đo của tín hiệu.
Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang như sau:
Nguồn Bộ phận Cuvet Detectơ Chỉ thị
bức xạ tạo tia đựng kết quả
liên tục đơn sắc dung dịch
Tuỳ theo cấu tạo của các loại thiết bị mà người ta chia ra làm 2 loại máy đo quang
là máy 1 chùm tia và máy 2 chùm tia.
Độ phức tạp của các bộ phận riêng của các máy đo phổ hấp thụ của dung dịch cũng
phụ thuộc vào các máy khác nhau, vào vùng bước sóng kể cả vùng sử dụng các số liệu.
Ví dụ: để đo độ hấp thụ trong vùng khả kiến ta có các máy so màu bằng mắt, máy so màu
quang điện, trong vùng hồng ngoại ta có máy quang phổ hồng ngoại IR, hiện nay các
máy quang phổ hấp thụ phân tử thường cho phép đo trong vùng tử ngoại UV và cả vùng
khả kiến VIS từ 190nm đến 1100nm, gọi chung là các máy quang phổ hấp thụ phân tử

18. 17
UV - VIS. Sau đây chúng ta đề cập đến một số thiết bị.
1.3.1 Các máy so màu bằng mắt
Trong các máy so màu bằng mắt thì nguồn bức xạ liên tục chính là ánh sáng mặt trời;
đetectơ chính là mắt và bộ não của con người. Tuy nhiên mắt và bộ não chỉ có khả năng so
sánh màu chứ không có khả năng cho thông báo về giá trị cường độ hấp thụ hay mật độ
quang do vậy chúng ta cần có các dung dịch chất chuẩn để so sánh màu của chúng với
màu của các dung dịch cần phân tích. Như vậy nguyên tắc chung ở đây là việc so màu của
mẫu với màu của một dãy dung dịch chuẩn để tìm ra các màu bằng nhau, tức là có nồng
độ chất cần xác định như nhau. Trong phương pháp này người ta dùng các ống nghiệm so
màu Nessler, được chuẩn hóa sao cho bề dày của các dung dịch đều giống nhau. Với
nguyên tắc này người ta cũng tiến hành quá trình chuẩn độ so màu.
Các phương pháp so màu bằng mắt có nhiều hạn chế nhưng chúng cũng có ứng
dụng rộng rãi đối với các phép phân tích hàng loạt nếu nhu cầu về độ chính xác không
cần thật cao.
1.3.2 Các máy so màu quang điện
Máy so màu quang điện có cấu tạo đơn giản, tương đối rẻ tiền để thực hiện phép
phân tích định lượng bằng phương pháp đo quang. Ưu điểm của chúng so với các máy
quang phổ phức tạp chính là sự đơn giản trong cấu tạo và cách sử dụng. Một máy so màu
quang điện thường có 2 chức năng đo là độ truyền quang T hoặc mật độ quang D và bộ
phận chỉ thị kết quả chỉ là thang đo hoặc màn hình digital hiện số.
• Nguồn bức xạ:
Nguồn bức xạ hay sử dụng nhất trong máy so màu quang điện để nhận được bức
xạ vùng khả kiến là sợi chỉ của đèn vonfram mà tính chất của nó gần với tính chất của vật
đen tuyệt đối, khi nung nóng đến sáng trắng sẽ phát ra bức xạ liên tục, bức xạ này có
năng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ ở lũy thừa bậc bốn và công suất bức xạ ở một nhiệt
độ nhất định lại phụ thuộc vào độ dài sóng ở lũy thừa bậc năm. Nói chung nhiệt độ làm
việc của sợi vonfram đạt được gần đến 2870K, phần chính của năng lượng do vậy được
phát xạ trong vùng hồng ngoại, người ta dùng đèn với sợi vonfram trong khoảng bước
sóng từ 320nm đến 2500nm. Để đèn cho bức xạ liên tục và ổn định trong vùng khả kiến
phải có sự kiểm tra nghiêm ngặt về hiệu thế, thường dùng máy biến thế có hiệu thế cố
định hoặc một ắc quy để cung cấp cho đèn một nguồn ổn định.
• Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc:
Kính lọc sáng có khả năng hấp thụ một phần xác định của phổ và tách ra một chùm
bức xạ, coi như tạo được một chùm tia đơn sắc, tuy nhiên độ đơn sắc là không cao. Các
kính lọc sáng hay dùng là các thủy tinh màu hay các bản thủy tinh mà ở giữa các bản này
người ta đặt những chất nhuộm được pha trong gelatin, tùy theo máy đo sẽ có các bộ kính

19. 18
lọc sáng ( kính màu ) với số lượng nhất định.
Kính lọc giao thoa ánh sáng có thể tạo được dải sóng hẹp hơn ( khoảng 10nm ),
được làm từ vật liệu trong suốt từ CaF2 hay MgF2, được đặt giữa hai bản thủy tinh mà bề
mặt của chúng được phủ bằng các màng kim loại nửa trong suốt. Bề dày của lớp vật liệu
xác định độ dài sóng của bức xạ đi ra, được kiểm tra chặt chẽ. Sự giao thoa ánh sáng thực
hiện nhờ hai lớp kim loại, tạo dải truyền quang hẹp hơn, có nghĩa là có khả năng lớn hơn
để tạo ra bước sóng mong muốn so với kính lọc hấp thụ. Các kính lọc giao thoa ánh sáng
được sản xuất với các giải truyền quang trong khoảng từ vùng tử ngoại cho đến gần 6μm
trong vùng hồng ngoại.
• Cuvet đựng dung dịch đo:
Các cuvet được dùng trong các máy so màu quang điện thường được chế tạo từ
thủy tinh, mặc dù các cuvet chất dẻo trong suốt cũng có một số ứng dụng. Các cuvet phải
được đặt hoàn toàn vuông góc với chùm sáng để làm giảm sự mất mát do phản xạ. Độ tin
cậy của phép đo cũng phụ thuộc nhiều vào cách làm việc đúng với cuvet. Dấu vân tay,
dầu mỡ và các chất bẩn làm thay đổi đáng kể khả năng truyền quang của chúng. Do vậy
nhất thiết phải làm sạch cuvet trước và sau khi dùng. Không được sấy cuvet trong tủ sấy
hay hơ trên ngọn lửa. Các cuvet thường phải được chuẩn hóa có hệ thống so với nhau
nhờ dung dịch so sánh.
• Đêtectơ:
Đêtectơ có nhiệm vụ biến đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện, trong các
máy so màu quang điện hay dùng tế bào quang điện hay nhân quang
điện. Đêtectơ của bức xạ cần phải tác động lên bức xạ trong một vùng rộng của bước
sóng; phải nhạy với bức xạ có cường độ nhỏ và phản ứng nhanh với bức xạ cho tín hiệu
điện có thể dễ dàng khuyếch đại lên. Quan trọng nhất là làm sao cho tín hiệu nhận được tỉ
lệ thuận với cường độ của chùm sáng đến, cụ thể như sau:
S = I.k + d
Trong đó: S là tín hiệu của đêtectơ trong các đơn vị cường độ dòng, điện trở hay hiệu
điện thế. Hằng số k là số đo độ nhạy của đêtectơ trong các đơn vị của tín hiệu điện trên
một đơn vị cường độ bức xạ. Đại lượng d còn gọi là dòng tối ( dark current ), là một tín
hiệu hằng định đối với đêtectơ khi không có bức xạ. Giá trị của d thường không lớn, về
nguyên tắc các máy với đêtectơ có dòng tối được trang bị một điện kế cho phép nhờ một
tín hiệu ngược lại dẫn đến giá trị d bằng không. Như vậy:
I = S/k
I0 = S0/k
Trong đó S và S0 là các tín hiệu điện của đêtectơ khi bức xạ đi qua dung dịch phân tích và
dung dịch so sánh ( dung dịch trống ). Thay các phương trình này vào phương trình định
luật Lambe - Bia ta có:

20. 19
lg( I0/I ) = lg( S0/S ) = D
Với nguyên tắc hoạt động như vậy, có một số loại tế bào quang điện được đề cập
dưới đây.
Tế bào quang điện lớp chắn: được cấu tạo từ điện cực đồng hay sắt trên đó có đưa
vào vật liệu bán dẫn, bề mặt của chất bán dẫn được phủ một lớp màng trong suốt từ vàng
bạc hay chì, màng này cũng chính là điện cực thứ hai hay điện cực thu nhận, tất cả hệ
được bảo vệ bằng một vỏ bọc trong suốt. Cơ chế hoạt động như sau: Khi chiếu một chùm
sáng thì một số electron trong lớp chất bán dẫn có một năng lượng đủ lớn để vượt qua
bản chắn và thâm nhập vào màng kim loại. Nếu nối màng với bản theo một phía khác của
lớp bán dẫn bằng sợi chỉ bên ngoài và nếu điện trở không quá lớn thì xuất hiện dòng
điện, dòng điện này thường là đủ lớn hoặc có thể được khuyếch đại để đo bằng một điện
kế hay một microampe kế. Như vậy lực của dòng điện tỉ lệ với cường độ của bức xạ
chiếu vào tế bào quang điện, nói chung các dòng cỡ từ 10 đến 100μA. Các tế bào quang
điện lớp chắn chủ yếu được sử dụng để đo bức xạ trong vùng khả kiến, độ nhạy cực đại
với bước sóng khoảng 550nm và giảm cho đến bước sóng khoảng 250nm và 750nm.
Tế bào quang điện chân không ( Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài ):
Tế bào quang điện bao gồm một catôt nửa hình ống và một anôt dây được đặt giữa
một bình chân không. Bề mặt lõm của catôt được phủ một lớp vật liệu nhạy ánh sáng và
phát ra electron dưới tác dụng của bức xạ. Sơ đồ trên hình 2.4.
Hình 2.4. Sơ đồ tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài
1- Chỉ anot; 2- Catot nhạy quang; 3- Acquy; 4- Điện trở; 5- Bộ phận chỉ thị
Nếu đặt một hiệu điện thế vào các điện cực thì các electron bắn ra được hướng đến
anôt, kết quả sẽ xuất hiện một dòng điện quang, sẽ được khuyếch đại và cho tín hiệu đo.
Dòng điện nhận được gây ra sự giảm hiệu thế dọc theo điện trở R sau đó được khuyếch

21. 20
đại và đo nhờ bộ phận chỉ thị. Bề mặt của catôt nhạy quang của tế bào quang điện được
cấu tạo từ một kim loại kiềm hay oxyt của nó, có khi là sự tổ hợp với oxyt của các kim
loại khác; Vật liệu catôt xác định đặc tính quang phổ của tế bào quang điện.
Các máy so màu quang điện do các hãng khác nhau sản xuất sẽ khác nhau về độ
phức tạp, các đặc tính làm việc và giá thành. Không một máy nào có thể xem là toàn
năng mà việc chọn máy được xác định bằng loại công việc mà máy phải phục vụ. Dưới
đây là sơ đồ máy so màu quang điện một chùm tia và hai chùm tia.
Hình 2.5. Sơ đồ máy so màu quang điện một và hai chùm tia
a) Máy một chùm tia: 1- Đèn vofram; 2- Màng di động để chuẩn hóa 100%T; 3-Cuvet
chứa dung dịch so sánh; 4- Microampe kế; 5- Kính lọc sáng; 6- Cuvet chứa dung dịch
phân tích; 7- Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài. b) Máy hai chùm tia: 8-
Gương; 9- Tế bào quang điện; 10- Điện kế để chuẩn hóa 100%T.

22. 21
Ở máy hai chùm tia dòng sáng được phân giải nhờ gương, một phần đi qua dung
dịch phân tích, phần thứ hai đi qua dung dịch so sánh. Bộ phận chỉ thị tín hiệu là thang
đo của độ truyền quang trong các đơn vị tuyến tính từ 0 đến 100, hoặc cũng có thể là
thang đo mật độ quang D.
2.3.3. Các máy quang phổ UV- VIS
Khác với máy so màu quang điện, các máy quang phổ UV-VIS hiện nay được thiết
kế để đo phổ trong vùng tử ngoại và trông thấy, thường sử dụng lăng kính hay cách tử
cho phép thay đổi một cách liên tục độ dài sóng; đêtectơ là nhân quang điện hay ống
nhân quang điện.
• Nguồn bức xạ:
Trong các máy quang phổ UV-VIS hiện nay thường trang bị 2 loại nguồn, trong
vùng khả kiến thì dùng đèn vonfram W- Lamp, còn nguồn bức xạ tử ngoại được biết đến
nhiều nhất là đèn hiđrô hay đèn đơteri D- Lamp. Các đèn hiđrô hay đèn đơteri bức xạ một
phổ liên tục do có sự chuyển các phân tử khí vào trạng thái kích thích. Sự trở về trạng
thái ban đầu có kèm theo sự phân hủy của phân tử bị kích thích để tạo ra photon của bức
xạ tử ngoại và 2 nguyên tử hiđrô trong trạng thái cơ bản. Năng lượng được hấp thụ tách
ra ở hai dạng và chính là năng lượng động học của các nguyên tử hiđrô và năng lượng
photon của bức xạ tử ngoại . Năng lượng động học cung cấp cho cả 2 nguyên tử hiđrô
không bị lượng tử hóa, do vậy mà nhận được một phổ rộng của năng lượng các 2 nguyên
tử hiđrô.
• Các nguồn tạo bức xạ đơn sắc ( máy tạo bức xạ đơn sắc ): làm nhiệm vụ phân li
bức xạ thành bức xạ đơn sắc có độ dài sóng khác nhau, có một số loại như sau :
- Máy tạo bức xạ đơn sắc bằng lăng kính
Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống tạo bức xạ đơn sắc bằng lăng kính
1- Khe vào ; 2- Thấu kính tập hợp ; 3- Lăng kính ; 4- Thấu kính tiêu điểm; 5- Mặt
phẳng tiêu điểm ; 6- Khe ra.
Cơ chế hoạt động như sau: bức xạ đi qua khe vào được tập hợp vào thấu kính
thành chùm tia song song và sau đó chiếu đến bề mặt của lăng kính dưới một góc xác
định. Trên cả 2 mặt của lăng kính xảy ra sự khúc xạ, bức xạ phân giải sau đó được tập

23. 22
trung trên một mặt phẳng hơi lõm trên đó có phân bố khe ra. Bằng cách quay lăng kính
có thể hướng bức xạ với độ dài sóng cần thiết vào khe này. Để có thể đạt được độ phân
giải ánh sáng cao, còn có các biện pháp kỹ thuật nhất định; Tuy nhiên việc sử dụng máy
tạo bức xạ đơn sắc với quang học thủy tinh chỉ giới hạn trong vùng khả kiến do thủy tinh
hấp thụ bức xạ tử ngoại. - Máy tạo bức xạ đơn sắc bằng cách tử ( mạng lưới ):
Hình 2.7. Sự phân giải tạo chùm bức xạ đơn sắc trên mạng lưới phản xạ
Sự phân giải các bức xạ khả kiến, tử ngoại kể cả hồng ngoại có thể thực hiện được
bằng cách cho chùm bức xạ đi qua cách tử trong suốt hay phản xạ bức xạ từ một lưới phản
xạ. Các cách tử là một cục thủy tinh hay một vật liệu trong suốt khác trên đó có vạch ra
các đường song song. Khi có sự chiếu sáng cách tử bằng một chùm bức xạ đi qua khe thì
mỗi vạch sẽ trở nên một nguồn bức xạ mới. Kết quả giao thoa của nhiều chùm sáng thì
bức xạ sẽ được phân giải thành các phần với các độ dài sóng khác nhau. Nếu chùm bức xạ
được tập trung trên một mặt phẳng ta sẽ nhận được một phổ mà dạng của nó lập lại dạng
của khe vào. Cách tử thích hợp để dùng trong các vùng khả kiến và tử ngoại có gần 600
vạch trên 1cm. Các mạng lưới phản xạ nhận được bằng cách cắt các lỗ rãnh trên bề mặt đã
được đánh bóng của kim loại. Tương tự, bức xạ được phản xạ từ mỗi phần lồi lên của
mạng lưới và sự giao thoa của các chùm phản xạ sẽ gây ra sự phân giải bức xạ.

24. 23
Ngoài ra còn có các máy tạo bức xạ đơn sắc đôi, bao gồm từ hai cấu phần phân
giải, có nghĩa là gồm hai lăng kính, hai mạng lưới hay lăng kính và mạng lưới. Sự kết
hợp này làm cho khả năng phân giải của máy tăng lên rất nhiều.
Cuvet: thường sử dụng cuvet thủy tinh cho vùng khả kiến, nếu đo trong vùng tử ngoại thì
phải dùng cuvet thạch anh.
Các đêtêctơ : Trong các máy UV-VIS thì đêtêctơ là các tế bào quang điện với hiệu ứng
quang điện ngoài hay các nhân quang điện.
Trên hình 2.8 là sơ đồ cấu trúc của một nhân quang điện. Bề mặt của catot về
thành phần không khác bề mặt catot của tế bào quang điện phát ra các electron khi chiếu
sáng.
Hình 2.8. Sơ đồ nhân quang điện
Nhân quang điện còn chứa các điện cực phụ được kí hiệu bằng số từ 1 đến 9 gọi là
các đinot. Hiệu thế trên đinot 1 dương hơn 90V so với trên catot, do vậy mà các electron
được tăng tốc theo hướng của nó. Khi đập lên đinot, mỗi electron gây ra sự phát xạ một
số electron bổ sung, đến lượt các electron này lại hướng đến đinot 2 mà hiệu thế của nó
dương hơn 90V so với hiệu thế của đinot 1. Một lần nữa cứ mỗi một electron đập lên bề
mặt lại phát ra một số electron. Khi quá trình này lặp lại 9 lần thì cứ mỗi một photon
nhận được 106
→ 109
electron. Tập hợp các electron này cuối cùng hướng tới anot, dòng

25. 24
điện được tăng cường nhận được này đi qua điện trở R, sau đó có thể khuyếch đại bổ
sung và được đo.
Tương tự như các máy so màu quang điện, các máy UV-VIS giống nhau ở sơ đồ
khối nhưng sẽ khác nhau về độ phức tạp, các đặc tính làm việc và giá thành. Trong các
máy hai chùm tia, bằng cách nào đó chùm sáng được chia đôi hoặc ở giữa máy tạo bức
xạ đơn sắc hoặc theo lối ra khỏi máy này : một chùm đi qua dung dịch phân tích và một
chùm khác đi qua dung dịch so sánh. Trong một số máy, người ta so sánh cường độ của
cả hai chùm nhờ một hệ đôi của các đêtêctơ và các bộ khuyếch đại sao cho nhận được
ngay mật độ quang hay độ truyền quang. Trong các máy khác, bức xạ của nguồn được
tách ra một cách cơ học và các xung ánh sáng lần lượt đi qua các dung dịch phân tích và
dung dịch so sánh. Sau đó chùm sáng cuối cùng được cấu tạo lại và rơi vào một đêtêctơ,
qua bộ phận khuyếch đại và cuối cùng cho nhận tín hiệu đo là mật độ quang hay độ
truyền quang.
Dưới đây chúng ta chủ yếu đề cập đến phương pháp phân tích định lượng cho các
máy so màu quang điện hay máy UV-VIS, còn gọi là các phương pháp trắc quang phân
tử hay đo quang.
Để phân tích định lượng trắc quang phân tử, có hai phương pháp hay được sử dụng
là phương pháp đường chuẩn; phương pháp thêm chuẩn; ngoài ra còn có phương pháp vi
sai. Tuy nhiên trước khi thực hiện các phương pháp này, người phân tích phải tìm được
các điều kiện tối ưu cho sự làm việc của máy đo, xác định bước sóng cực đại λmax và
khoảng tuyến tính của nồng độ.
2.4.1. Phân tích định lượng bằng phương pháp đường chuẩn
Khi phân tích hàng loạt nhiều mẫu, người ta thường sử dụng phương pháp đường
tiêu chuẩn, phương pháp này cho phép phân tích và tính toán kết quả nhanh, có thể triệt
tiêu được các sai số hệ thống, thường được lập trình sẵn trong các phần mềm điều khiển
của máy. Quy trình thực hiện như sau :
● Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác, tăng dần nhất định C1,
C2, C3, C4, C5, C6 của chất chuẩn phân tích, chất chuẩn phân tích X đã được đưa về dạng
phức màu bằng thuốc thử thích hợp.
● Đo mật độ quang D1, D2, D3, D4, D5, D6 của các dung dịch chuẩn tại bước sóng
λmax đã khảo sát
● Xây dựng đường chuẩn D = f(C).
● Chuẩn bị mẫu trong điều kiện tương tự, đo mật độ quang Dx
● Dựa vào đường chuẩn suy ra nồng độ Cx

26. 25
2.4.2. Phân tích định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn
● Đo mật độ quang của dung dịch phân tích Dx
● Thêm một lượng chất chuẩn a vào dung dịch phân tích, đo mật độ quang Dx+a từ các
giá trị đo được, xác định nồng độ của mẫu Cx
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ HẤP
THỤ NGUYÊN TỬ
AAS: Atomic Absorption Spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử
F-AAS: Flame Atomic Absorption Spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
GF-AAS: Graphit Funce Atomic Absorption Spectrocopy - Phổ hấp thụ nguyên tử lò
graphit
2.1. Định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng của nguyên tử tự do
2.1.1. Khái niệm
Giả sử chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào một đám hơi nguyên tử
(nguyên tử ở trạng thái hơi) hay nguyên tử tự do thì các nguyen tử đó sẽ hấp thụ các bức
xạ có bước sóng ứng đúng với các tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ.
 Quá trình đó là quá trình hấp thụ ánh sáng (năng lượng) của nguyên tử.
 Phổ phát sinh trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.

27. 26
2.1.2. Đặc điểm của các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi
- Có khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ của các bức xạ mà nó có khả năng phát
ra trong qúa trình phát xạ;
- Bức xạ nguyên tử phát xạ càng nhạy thì cường độ hấp thụ của nguyên tử càng
cao, bức xạ đó gọi là bức xạ cộng hưởng.
2.1.3. Định luật cơ bản
Sự phụ thuộc của độ hấp thụ (A) và số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (N) cũng
tuân theo định luật hấp thụ ánh sáng của Lambert – Beer:
Tức là: A = log(I0/I) = Ka . N . L
Trong đó, Ka là hệ số hấp thụ nguyên tử. Phụ thuộc vào bước sóng của ánh
sáng bị hấp phụ và bản chất nguyên tử;
N là số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi; cuvet
L là bề dày của lớp hấp phụ. Trong thiết bị đo, L chính là chiều dày
của lớp nguyên tử hóa hay cuvet graphit (thường là const).
 A = K1 . N (1.4)
Mặt khác, giữa N và C có mối quan hệ sau N = K2 . CL
(1.5)
 A = K3 . CL
(1.6) Khi C nhỏ thì L = 1 và A = a . C (1.7)
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hấp thụ nguyên tử
2.2.1. Tối ưu hóa các thông số của thiết bị đo
- Chọn bước sóng áng sáng thích hợp cho nguyên tố xác định;
- Chọn cường độ dòng điện làm việc của đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp –
HCL) trong vùng 60% đến 80% so với cường độ max;
- Khe của máy đo;
- Thời gian đo;
- Xác định vùng tuyến tính của A theo C;
2.2.2. Tối ưu hóa các điều kiện nguyên tử hóa mẫu
- Nguyễn tử hóa mẫu là công việc quan trọng nhất trong PP. AAS;
- Mục đích của quá trình là tạo ra đám hơi các nguyên tử từ mẫu phân tích với hiệu
suất cao và ổn định.

28. 27
a. Nguyên tử hóa bằng đèn khí (Flame Atomic Absorption Spectroscopy – F-AAS)
(hình bên).
Các yêu cầu của đèn khí:
- Ngọn lửa đèn khí phải làm nóng đều chất PT.Nguyên tử hóa với hiệu suất cao;
- Nhiệt độ phải đủ lớn, có thể điều chỉnh được và phải ổn định theo tời gian;
- Ngọn lửa phải thuần khiết, không sinh ra các vạch phổ phụ hay phổ nền có A quá
lớn;
- Bề dày của ngọn lửa có thể điều chỉnh được.
Sau đây là nhiệt độ của một số ngọn lửa thường dùng.
Bảng 2.1. Thành phần khía và nhiệt độ của ngọn lửa trong F-AAS
Thành phần khí Tỉ lệ Nhiệt độ Thành phần khí Tỉ lệ Nhiệt độ
K. Khí : propan 8 : 1,2 2200o
C K. Khí : hydro 4 :3 2100o
C
K. Khí : axetilen 4 : 1 2250o
C Oxi : axetilen 1 : 2 3000o
C
K. Khí : axetilen 4 : 2,2 2300o
C N2O : axetilen 2 : 1 2900o
C
K. Khí : axetilen 4 : 1,5 2450o
C N2O : propan 10 : 4 2800o
C
Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo 2 bước sau:
- Phun dung dịch mẫu vào buồng đốt dạng sương mù cúng với khí mang và khí
cháy (sol khí - aerosol) để nguyên tử hóa.

29. 28
- Quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa các hạt mẫu. Quá tình này xảy ra theo 2 cơ
chế sau:
+ Cơ chế 1: MexAy (r)  MexAy (k)  xMe (k) + yA (k)
Me (k)  +h  phổ AAS
+ Cơ chế 2: MexAy (r)  xMe (k) + yA (k)  xMe (k)
Me (k)  +h  phổ AAS
Lưu ý:
- Song song với quá trình nguyên tử hóa còn có quá trình ion hóa nguyên tử, như
KL kiềm, kiềm thổ
 giảm số nguyên tử tự do trong đám hơi  giảm A;
 Hạn chế bằng cách:
- Giữa nhiệt độ ổn định;
- Thêm vào mẫu phân tích một nguyên tố có thế ion hóa thấp hơn nguyên tố cần xác
định.
- Ngoài ra, dưới tác dụng của nhiệt cũng gây ra hiện tượng kích thích sự phát xạ của
nguyên tử tự do.
 Cần chọn điều kiện nguyên tử hóa cho từng nguyên tố và từng loại mẫu như sau:
- Thành phần và vận tốc của hỗn hợp khí tạo ra ngọn lửa;
- Tốc độ dẫn dung dịch mẫu ( 3 – 5 mL/phút);
- Chiều cao của đền nguyên tử hóa;
- Bề dày của môi trường hấp thụ;
- Độ nhớt của dung dịch mẫu.
b. Nguyên tử hóa lò graphit (Graphit Funce Atomic Absorption Spectroscopy – GF-
AAS).
Là quá trình nguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của
dòng điện có công suất lớn trong môi trường khí trơ.
Quá trình xảy ra trong cuvet graphit qua 3 giai đoạn như sau:
 Sấy khô mẫu: nhằm bảo đảm cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi hoàn toàn,
nhưng không làm mất mẫu do bị bắn.
Nhiệt độ: 80 – 150o
C; Thời gian sấy: 20 – 30 giây

30. 29
 Tro hóa mẫu: mục đích là để đốt cháy các hợp chất hữu cơ và mùn đồng thời
cũng là để nung luyện mẫu ở nhiệt độ thuận lợi.
Nhiệt độ: 400 – 1500o
C. Thời gian: 20 – 30 giây.
 Nguyên tử hóa: Thời gian thực hiện ngắn, 3 – 6 giây và tốc độ tăng nhiêt rất
nhanh.
Bảng 2.2. Nhiệt độ sấy, tro hóa và nguyên tử hóa của một số nguyên tố
Nguyên tố Nhiệt độ giới hạn, o
C
Sấy mẫu Tro hóa Ng.tử hóa
Al 130 1100 2850
As 90 600 2400
Ba 150 1100 2900
Ca 130 1100 2800
Cu 120 600 2600
Fe 120 1000 2550
Pb 100 600 2400
Mg 150 1000 2850
Mn 130 1000 2750
K 130 1000 2300
Si 150 1200 2850
Na 130 700 2100
Sr 130 1100 2700
Zn 130 500 2400

31. 30
- Nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa có ưu điểm là nâng cao độ nhạy của PP. AAS so
với ngọn lửa đến hàng trăm hay hàng ngàn lần nhưng lại có nhược điểm là độ lặp lại kém
và ảnh hưởng của nền mẫu.
- Một ưu điểm nữa là lượng mẫu lấy rất nhỏ, 20 – 50 L
- Nguồn năng lượng cấp là dòng điện:
+ Hiệu điện thế:  12 V
+ Cường độ dòng điện cao: 200 – 500 A.
Đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp - HCL):
- Catod được tráng bên trong bằng kim loại
của nguyên tố cần định lượng.
- Trong đèn có khí argon (Ar) hoặc Neon (Ne).
Hoạt động của đèn HCL:
- Khi đặt một điện áp đủ mạnh
Ne  Ne+
, Ne+
va đập vào lớp Me
tráng trên catod làm bật các Me
ra dưới dạng nguyên tử tự do (M).
- M + E  M* (trạng thái kích thích)
- M*  M + h (bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần định lượng).
- Nếu catod được tráng bằng một hợp kim thì có thể dùng để định lượng các nguyên tố
trong hợp kim đó.

32. 31
2.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ và loại axit
Giá trị A giảm theo các laoij axit như sau:
HCl < HNO3 < H2SO4 < H3PO4 < HF: thường dùng HCl hay HNO3 1%
2.2.4. Ảnh hưởng của các cation
2.2.4. Ảnh hưởng của các anion
2.3. Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử

33. 32
2.3. Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử
Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc phải thảo mãn các yêu cầu sau:
- Tia bức xạ nhạy đối với nguyên tốc cần xác định; có cường đọ (Io) ổn định và lặp
lại trong các lần đo khác nhau và điều chỉnh được để có cường độ cần thiết trong mỗi
phép đo;
- Nguồn phát tia bức xạ phải tạo được chùm bức xạ thuần khiết, chỉ bao gồm một
số vạch nhạy của nguyên tố xác định. Phổ nền không đáng kể;
- Nguồn phát tia bức xạ phải tạo ra được chùm sáng có cương độ Io cao không bị
các yếu tố vật lý khác gây nhiễu và không bị ảnh hưởng của các điều kiện thí nghiệm;
- Hiện nay, thường dùng các nguồn phát tia bức xạ sau:
+ Đền catot rỗng (HCL) – Thường sử dụng nhiều nhất
+ Đèn phóng điện không điện cực (electrodelees discharge lamp - EDL)
+ Đèn phát phổ liên tục có biến điệu D2-Lamp và W-Lamp.
2.4. Phương pháp định lượng
Hoàn toàn tương tự như đối với phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử.
2.5. Ưu, nhược điểm của PP AAS

34. 33
2.5.1. Ưu điểm
- Có độ nhạy và độ chọn lọc cao: + Ngọn lửa: 10–4
– 10–5
%;
+ Không ngọn lửa: 10–7
%.
- Có thể xác định trên 60 nguyên tố;
- Thời gian phân tích nhanh;
- Tốn ít hóa chất;
- Thao tác thí nghiệm tương đối đơn giản;
- Có thể xác định liên tiếp các nguyên tố trong cùng một mẫu.
2.5.2. Nhược điểm
- Thiết bị tương đối đắt tiền;
- Do có độ nhạy cao nên rất dễ bị nhiễm bẩn bởi không khí phòng thí nghiệm, hóa
chất không tinh khiết và dụng cụ thí nghiệm;
- Cần phải có cán bộ chuyên môn cao để vận hành và bảo dưỡng;
- PP. AAS chỉ cho biết nồng độ (hàm lượng) của chất phân tích, không cho biết
được trạng thái liên kết và cấu trúc của nguyên tố trong mẫu.
2.6. Đối tượng và phạm vi ứng dụng
Xác định hàm lượng vết và siêu vết của các kim loại trong các đối tượng: Y
học,Sinh học, Địa chất, Môi trường,...
PHẦN THỨ HAI – CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA
1. Vị trí và những ưu điểm của phương pháp PTĐH:
Phân tích công cụ: bao gồm các phương pháp (PP.)
+ Phân tích quang phổ
+ Phân tích tách
+ Phân tích điện hóa:
 PP. đo thế: E = f(C)
 PP. điện lượng: Q = f(i, t)
 PP. von – ampe: i = f(E)
 Xác định đồng thời nhiều kim loại và các hợp chất hữu cơ.

35. 34
 Chi phí thiết bị và phân tích thấp.
 PP. tiêu chuẩn xác định lượng vết Cd, Pb và Cu (Clesce L. S. and et al, (1999),
Standard methods for the examination of water and wastewater, 3130 - Metals by Anodic
Stripping Voltammetry, 20th
Ed., APHA, USA.).
 Giới hạn phát hiện thấp.
2. Phân loại các phương pháp phân tích điện hóa:

36. 35
1. Tế bào điện hóa
Xét tế bào điện hóa (như hình 1.1)
Bên trái: Bên phải:
- Xảy ra quá trình oxy hóa: - Xảy ra quá trình khử:
Zno
– 2e-
 Zn2+
Ag+
+ e-
 Ago
Ea = Eo
Zn2+
/Zno
+ 0,0592/2 lgCZn(II) Ec = Eo
Ag+
/Ago
+ 0,0592 lg CAg(I)
Eo
Zn2+
/Zno
= –0,7628 V Eo
Ag+
/Ago
= +0,7994 V
(Cực Zn gọi là cực anot) (Cực Ag gọi là catot)
Hình 1.1. Cấu tạo của một tế bào đo thế

37. 36
- Từ phương trình (1) và (2) ta có:
(1): Ea = Eo
Zn2+
/Zn + 0,0592/2 lg CZn(II) = -0,7628 + 0,0592/2 lg(0,0167) = -0,8154 V
(2): Ec = Eo
Ag+
/Ag + 0,0592 lg CAg(I) = 0,7994 + 0,0592 lg(0,100) = +0,7402 V
 Ec dương hơn Ea  Phản ứng xảy ra của tế bào điện hóa là:
Zn(S) + Ag+
(aq)  Zn2+
(aq) + Ag(s)
- Từ cấu tạo của tế bào điện hóa, thế được xác định:
ECell = Ephải – Etrái = Ec – Ea = 0,741 – (-0,815) = +1,556 V
- Tế bào điện hóa có thể được biểu diễn như sau:
Zn(r) | ZnCl2 0,0167 M || AgNO3 0,100 M | Ag(r)
Bài tập:  Tính ECell ?
 Tính nồng độ khi biết ECell ?
 Tính giá trị tích số tan của kết tủa ?
2. Các loại điện cực
2.1. Điện cực loại 1 (điện cực chỉ thị - Indicator Electrode - IE)
- Khái niệm: IE là điện cực mà thế của chúng là một hàm theo nồng độ của chất phân
tích. Cũng có thể gọi là điện cực làm việc trong PP. đo thế
- Xét một sợi (tấm) kim loại được nhúng vào trong một dung dịch chứa ion kim loại đó,
tức là xét ½ của một tế bào điện hóa (hình 1.1). Khi đó ta có:
+ Phương trình bán phản ứng: Men+
+ ne-
 Me(r) (Meo
)
+ Phương trình Nernst:
 Nếu biết n và sẽ xác định được nồng độ của ion kim loại.
2.2. Điện cực loại 2 (điện cực so sánh)
2.2.1. Điện cực chuẩn Hydro (SHE)
]
[Me
lg
n
0,0592
E
E n
o
Me
Me
Ind o
n


 
/
/

n o
o
Me Me
E

38. 37
- Cấu trúc của SHE được mô tả như sau:
+ Là ½ của một tế bào điện hóa (hình 1.1)
 Pt | H2 (p = 1 atm), [H+
] = 1,000 M ||
+ Eo
2H+
/H2(k) = Eo
SHE = 0,0000 V
2.2.2. Điện cực so sánh Calomel (SCE)

39. 38
- Cấu trúc của SCE được mô tả như sau:
Là ½ của một tế bào điện hóa (hình 1.1)
 Hg (l) | Hg2Cl2 bh, KCl bh | KCl a M ||
Hoặc: Hg (l) . Hg2Cl2 (r) | KCl a M ||
2.2.3. Điện cực so sánh bạc/bạc clorua (Ag/AgCl)
- Cấu trúc của Ag/AgCl được mô tả như sau:
Là ½ của một tế bào điện hóa (hình 1.1)
 Ag (r) | AgCl bh, KCl bh | KCl x M ||
Hoặc: Ag (r) . AgCl (r) | KCl a M ||
Bài tập: Eo
AgCl/Ag = ?
Nếu biết CKCl = 3 M và T AgCl = 1,8.10-10
2.3. Điện cực chọn lọc ion (Ion-Selective Electrode - ISE)
a. Tế bào điện hóa

40. 39
b. Phương trình thế điện hóa
Ecell = ERE(Int) – ERE(Samp) + Emem + Elj (1)
Trong đó,
- Emem = Easym – (0,0592/Z) lg([A]Int / [A]Samp) (2)
- Easym: thế bất đối xứng ( 0)
“Easym là thế màng khi vị trí đối xứng của màng là được tiếp xúc trong với dung dịch
đồng nhất nhưng khác zero (E  0) được quan sát”.
- Elj: thế tiếp xúc và được xác định qua công thức:
(3)
Trong đó, ti và Zi: số tải và điện tích của ion I  Elj  ti; Zi; aSamp và aInt
Ecell = ERE(Int) – ERE(Samp) + Emem + EJ (1)
Emem ?
Thực tế, dung dịch phân tích thường chứa nhiều ion  ti khác nhau
 Cần 1 màng lý tưởng sao cho:
ta = 1 (a là chất phân tích)
tb = 0 (b là các ion khác ion phân tích có trong dung dịch)
Khi đó, (3) viết lại như sau:

 
































Int
Samp
i
i
Samp
Int
i
i
lj
a
a
lg
Z
t
0,0592
a
a
lg
Z
t
0,0592
-
E

41. 40
Elj = + (RT/FZ)ln(aSamp / aInt)]
Xét ở 25o
C và nồng độ (hoạt độ) của ion nội là hằng, ta có:
Ecell = K + 0,0592/Z lg aSamp = K – 0,0592/Z paSamp
2.3.1. Điện cực thủy tinh (điện cực đo pH)
a. Cấu tạo điện cực đo pH – là điện cực đơn
SCE || [H3O+
] = a1 | màng TT | [H3O+
] = a2 , [Cl-
] = 1,0 M,AgCl bh | Ag
b. Cấu tạo màng thủy tinh (22% Na2O; 6% CaO và 72% SiO2)
Em = V1 + V2
c. Phương trình thế điện hóa
- V1 và V2, tuân theo phương trình thế tiếp xúc có liên quan đến aH+:
V1 = + 0,0592 lg(a1/a1(g)) và V2 = + 0,0592 lg(a2(g)/a2)
Biết : Em = V1 + V2 và nếu a1(g) = a2(g) ; a2 = const
 Em = K’’ – 0,0592 pa1
hay  Ecell = K – 0,0592 pH (K= const)
- Khi nghiên cứu màng thủy tinh, cho rằng:
 Độ dẫn điện của màng thủy tinh là do sự di chuyển của Na+
qua TT
 Trên bề mặt TT chứa các trung tâm cho cation; Na+
và H3O+
cạnh tranh trên các
trung tâm đó theo kiểu trao đổi ion:
H3O+
dd + Na+
tt = H3O+
tt + Na+
dd
 Kcb của phản ứng là rất lớn và dó đó, các trung tâm đó chủ yếu do ion H3O+
tt
chiếm chỗ. Trong dung dịch bazơ mạnh, ta có:
Ecell = K’ + 0,0592 lg( [H+
] + Ks[Na+
] ); ở 25o
C
 Ks: hằng số chọn lọc đối với ion cản trở Na+
, có giá trị rất nhỏ
KH+
/Na+
= 10-11
 K’ là hằng số chứa ERE1, ERE2 và 0,0592 lg[H+
]trong dd nội
d. Một số lưu ý khi sử dụng điện cực thủy tinh

42. 41
Ví dụ: Tính sai số của giá trị pH khi đo dung dịch NaOH 0,02 M bằng điện cực thủy tinh
có hằng số chọn lọc đối với Na+
là 10-10
.
Giải
- ECell
thực
là:  [H3O+
] = Kw/[OH-
] = 10-14
/(2.10-2
) = 5.10-13
 Ecell
thực
= K + 0,0592 lg(5.10-13
) = K - 0,728V
- ECell
đo
là:  Ecell
đo
= K + 0,0592 lg(5.10-13
+ 10-10
* 2.10-2
) = K - 0,687V
 E = Ecell
đo
- Ecell
thực
= K - 0,687 - K + 0,728 = +0,041V.
Thế sẽ thay đổi -0,0592 V đối với mỗi đơn vị pH, nên:
Sai số pH = (+0,041 V)/(-0,0592 V/pH) = -0,70 đơn vị pH
2.3.2. Điện cực Florua
a. Cấu tạo của màng
 Mỗi phân tử EuF2 chỉ đóng góp 2F-
 còn trống 1F-
 chỗ còn trống, 1F-
trong dung dịch sẽ thế chỗ
 tF- = 1 và tb = 0  Ecell = K  0,0592 lg[F
] = K + 0,0592 pF
2.3.3. Điện cực màng lỏng
a. Cấu trúc của điện cực màng lỏng:

43. 42
- Trên màng dẻo xốp chứa 1 chất hữu cơ (RH)
+ không trộn lẫn với nước;
+ trao đổi ion với KL cần xác định;
- Phương trình trao đổi:
nRH + Mn+
+ nH2O = (R)nM + nH3O+
Ví dụ: ISE-Ca(II)
- Màng xốp: RH là di(ndecyl) phosphate  (C10H21O)2PO2

- DD trao đổi: Ca-di(ndecyl) phosphate trong dinoctylphenyl phosphonate
- Phương trình: Ecell = K + (0,0592/2) lg[Ca2+
] = K  0,0296 pCa
- Hiện nay, đã chế tạo được ISE-K+
(R-H: ete vòng); ISE-Li +
(R-H: ete crown),…
2.3.4. Điện cực nhạy khí
Điện cực đo Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO)

44. 43
2.3.5. Điện cực enzym
- Gần đây, người ta đã nghiên cứu chế tạo các điện cực đáp ứng với các enzym
hoặc  thông qua phản ứng xúc tác enzym  đáp ứng với chất trao đổi (metabolites),
coenzymes, hoặc các chất ức chế enzym.
- Phải có một màng chứa một enzym không linh động, và một điện cực nhạy ion
hoặc một điện cực nhạy khí đặt ngay sau màng đó như ở hình 14.15 (tài liệu).
Ví dụ: Một điện cực đáp ứng với ure đã được chế tạo, trong đó urease là không linh động
trong lớp mỏng gel acrylamide được giữ trên bề mặt một điện cực cation nhờ màng
cellophane. Phản ứng như sau:
NH2CONH2 + 2H2O = NH3 + NH4
+
+ HCO3

3. Ứng dụng của phương pháp đo thế
3.1. Định lượng bằng phương pháp đo thế
- PP. thêm
- PP. đường chuẩn
- PP. thêm chuẩn
3.2. Chuẩn độ điện thế
Các dạng đường cong trong phương pháp chuẩn độ đo thế

45. 44
2.1. Khái niệm về đường dòng-thế
 Chuẩn bị trong bình điện phân dung dịch CuSO4 và nền H2SO4;
- Nhúng vào dung dịch 3 điện cực:
+ WE (Working Electrode); + RE (Reference Electrode);
+ CE (Counter Electrode) hay AE (Auxiliary Electrode).
Hình 2.1. Cấu tạo của tế bào điện hóa gồm 3 điện cực
 Điện cực giọt thủy ngân rơi (Dropping Mercury Electrde – DME)

46. 45
Hình 2.2. Cấu tạo và sự hình thành của điện cực giọt thủy ngân rơi.
- Là giọt thủy ngân có kích thước nhỏ rơi đều liên tục với tốc độ từ 2  6 s và được
kiểm soát dựa vào kích thước mao quan và chiều cao cột Hg (h);
- Mao quản có:  ngoài: 5  6 mm và  trong: 0,05  0,06 mm;
- Chiều cao cột Hg (h): 20  50 cm;
- Giọt Hg hình thành và phát triển có thể được mô tả qua hình A – E.
 Sau đó phân cực WE theo chiều thế (E) âm dần.
Hình 2.3. Nồng độ là hàm của khoảng cách x tới bề mặt điện cực.
- A: Khi mới bắt đầu thí nghiệm CCu(II) là như nhau ở mọi điểm (= Cb);
- B: Khi E gần Eo
(Eo
’) của Cu(II), một phần Cu(II) bị khử: CCu(II), bm = Co < Cb;
- C: Khi E đủ âm để khử hoàn toàn Cu(II) ở sát bề mặt WE, vậy Co= 0 và i = 0;
- : là bề dày của lớp khuếch tán;
- t1 và 1; t2 và 2; t3 và 3: là thời gian và bề dày lớp khuếch tán khác nhau.
- Kết quả ghi đo được dạng như sau:

47. 46
- Từ đường thu được ta có:
 biến thiên nồng độ (C = Cb – Co)
 C /  x = (Cb – Co) /   i  C (2.1)
 Khi EWE thay đổi i cũng thay đổi:
i = f(E) (2.2)
 Giả sử khi E = const và  = const, nếu thời gian tăng dần (t1 < t2 < t3), thì nồng
độ giảm càng nhanh (Hình 3.3.C).
 i  (nCD½
A) / t½
(2.3)
 Khi Cu(II) ở sát bề mặt WE khử hoàn toàn, vậy Cb  0 và i  0.
Xong, thực tế dòng khác zero (i  0) và đạt dòng giới hạn.
Dòng đo được là dòng khuếch tán ???  dòng giới hạn khuếch tan – ighkt.
 Ion Cu2+
di chuyển đến bề mặt WE theo 3 cách:
(1) Đối lưu (Convection): di chuyển do gradient tỷ trọng (density gradient), hoặc
gradient nhiệt độ trong dung dịch.
Hạn chế bằng cách khuấy.  iđl rất nhỏ
(2) Điện chuyển (Electromigration): di chuyển do sự chuyển động của cation đến
catot và anion đến anot. Tức là, khi có dòng chạy qua, điện tích được tải qua dung dịch
nhờ các ion tuỳ thuộc vào số tải của chúng.

48. 47
Hạn chế: giữ nhiệt độ không đổi và nồng độ thấp  iđc rất nhỏ
(3) Khuếch tán (Diffusion): di chuyển do gradient nồng độ. Tức là, chất di chuyển
từ chỗ nồng độ cao đến chỗ nồng độ thấp.
 igh = iđl + iđc + ikt (2.4)
 igh  ikt (hay gọi là dòng giới hạn khuếch tán - ighkt)
2.2. Sóng cực phổ khuếch tán
2.2.1. Sóng cực phổ
- Lắp đặt hệ thiết bị như hình 2.1:
DD phân tích: CuSO4 (C0) và H2SO4 (C1)
+ WE: DME; + RE: Ag | AgCl | KCl 3 M; + CE: Pt.
Vai trò của CE:
 Để bảo vệ RE.
Nếu dùng hệ: WE và RE
 Trên RE: Ag – 1e–
+ Cl–
 AgCl 
 ERE  const và dễ hỏng.
 Tránh sự sụt ôm.
Vì Ecell = EWE – ERE + IR
(R điện trở của dung dịch)

49. 48
Từ hình 2.4, lấy đoạn từ B đến E và vẽ lại như sau:
- Đoạn AB: Các ion khuếch tán đến WE nhưng do thế chưa đủ âm để khử (phóng điện)
 Dòng dư.
CCu(II) = Cb
- Tại B: thế đủ âm, ion Cu(II) bị khử  cường độ dòng tăng.
CCu(II), bm = Co < Cb
- Đoạn DE: mặc dù thế áp vào WE âm dần nhưng dòng vẫn không tăng.

50. 49
 Dòng giới hạn (Igh) và quá trình chuyển chất là quá trình khuếch tán;
 Dòng giới hạn khuếch tán (Ighkt).
- Từ hình 3.4: xác định được E1/2 (định tính) ??? và Igh (định lượng). ???
Sóng cực phổ xuất hiện khi chưa xẩy ra phản ứng
điện hóa nào trên bề mặt điện cực.
- Do vậy có thể là:
+ Dòng dư;
+ Dòng tụ điện (do xuất hiện lớp
điện kép trên bề mặt giọt Hg).
t: thời gian sóng của giọt
ikt  t 1/6
; itđ  t –1/3
.
 Đo dòng trước khi giọt rơi.

51. 50
2.2. Sóng cực phổ khuếch tán
2.2.2. Phương trình toán học cơ bản khi dùng DME
Thể tích và diện tích của giọt Hg phụ thuộc vào  trong; h và thời gian:
- Giọt thủy ngân là một hình cầu và do vậy, thể tích của giọt Hg:
Trong đó, V là thể tích (mL); r bán kính của hình cầu (mm).
- Mặt khác ta có thể tích của giọt có thể được xác định như sau:
Trong đó, m là tốc độ chảy của giọt Hg (mg/s); t là thời gian sống của giọt Hg (s);
 là tỷ trọng của Hg (mg/mL).
- Từ đó suy ra:
2.2. Sóng cực phổ khuếch tán

52. 51
2.2.2. Phương trình toán học cơ bản khi dùng DME
- Diện tích của giọt Hg được xác định như sau:
- Do quá trình chuyển chất phân tích đến WE chủ yếu là do sự khuếch tán nên áp dụng
định luật Fick và Faraday ta có:
- Điện lượng của chất phân tích đưa đến WE có diện tích S (A) trong một đơn vị thời gian
tỷ lệ với gradien nồng độ của chất đó, tức là:
Trong đó, DOx là hệ số khuếch tán của chất Ox (cm2
/s); S là diện tích bề mặt điện cực;
COx là nồng độ chất Ox (mol/cm3
).
- Cường độ dòng điện phân được xác định qua biểu thức:
Trong đó, I là cường độ dòng; n số điện tử trao đổi; F là hằng số Faraday;
- Kết hợp 2 phương trình ta có:
Đây là phương trình dòng điện phân đối với sự chuyển chất đến WE là quá trình
khuếch tán. Sau khi Heyrovsky phát minh ra phương pháp cực phổ thì Ilkovic đã thiết
được phương trình dòng khuếch tán như sau:
Ikt = 0,732 . n . F . D1/2
. m2/3
. t1/6
. (Cb – Co
) 2.12
Trong đó, Co
là nồng độ chất phân tích trong dung dịch; C* nồng độ chất phân tích trên
bề mặt điện cực.
- Ở những thế ứng với dòng giới hạn thì Co
= 0, nên:
Ighkt = 0,732 . n . F . D1/2
. m2/3
. t1/6
. Cb hay Ighkt = K . Cb (2.13)
Trong đó, - n: số điện tử trao đổi;

53. 52
- F: hằng số Faraday;
- D: hệ số khuếch tán (cm2
/s);
- m: tốc độ chảy của giọt thủy ngân (mg/s);
- t: thời gian sống của giọt thủy ngân (s);
- Co
: nồng độ của chất phân tích (mol/cm3
);
- 0,732: hệ số chuyển đổi.
Ví dụ: Xét một cặp oxy hóa khử liên hợp:
Từ (2.12), ta có: ikt = k ([Ox]bđ – [Ox]bmđc) (2)
 Khi ikt = ighkt  [Ox]bmđc = 0  ighkt = k [Ox]bđ (3)
Lấy (3) – (2): ighkt – ikt = k [Ox]bđ - k ([Ox]bđ – [Ox]bmđc) = k [Ox]bmđc
 [Ox]bmđc = (ighkt – ikt) / k (4)
 Vì ikt [Ox]bđ  [Kh]trong Hg  ikt = k’ [Kh] trong Hg  [Kh] trong Hg = ikt / k’ (5)
Vậy:
2.2.3. Thế bán sóng
- Khi ikt = ½ ighkt  E = E1/2 , từ (6) ta có:
- Nếu k = k’ , tức là hệ số khuếch tán và hệ số hoạt độ trong dung dịch và
trong giọt Hg là như nhau, thì từ (2.14), ta có:

54. 53
Với k = k’ , từ (6), ta có
3.1. Phân loại
3.2. Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích hòa tan
3.2.1. Nguyên tắc: Bao gồm 2 giai đoạn
a. Giai đoạn làm giàu
Tập trung chất phân tích lên bề mặt điện cực làm việc (tùy thuộc vào phương pháp
mà sự tập trung chất phân tích là khác nhau).
b. Giai đoạn hòa tan
Hòa tan chất phân tích trên bề mặt WE và đồng thời ghi dòng hòa tan (tùy thuộc
vào phương pháp mà sự hòa tan chất phân tích là khác nhau).

55. 54
Việc ghi dòng hòa tan (Ip) có thể sử dụng một trong các kỹ thuật đo khác nhau.
Khi đó tên của phương pháp được ghép kỹ thuật đo với phương pháp
Ví dụ: - Von-ampe hòa tan anot xung vi phân (Differential Pulse Anodic Stripping
Voltammetry, DP-ASV);
- Von-ampe hòa tan hấp phụ sóng vuông (Square Wave Adsorptive Stripping
Voltammetry, SW-AdSV).
3.2.2. Cấu tạo tế bào điện hóa
Hình 3.2. Cấu tạo của tế bào điện hóa dung trong phương pháp von-ampe hòa tan
3.2.3. Điện cực làm việc
- Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE – Hanging Mercury Dropping Electrode)
- Điện cực giọt thủy ngân tĩnh (SMDE – Static Mercury Dropping Electrode)
- Điện cực rắn đĩa quay (RDE – Rotating Disk Electrode)
- Điện cực màng kim loại trên nền rắn đĩa quay
+ Màng thủy ngân (MFE)
+ Màng bismut (BiFE)
+ Màng vàng (AuFE)
+ Màng kim loại khác: Pb, Sn, Sb, …
- Điện cực biến tính:
+ Phủ một lớp polymer (ví dụ: Nafion)
+ Trộn phối tử tạo phức với bột than nhão hay nano
a. Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE – Hanging Mercury Dropping Electrode)

56. 55
- Kích thước: 1 – 9 (Metrohm): 0,15  0,6 mm2
;
- Trong 1 chu kỳ đo: (làm giàu – hòa tan): 1 giọt
- Quá thế hydro lớn:
+ mt axit: -1,2 V/SHE
+ mt kiềm và trung tính: -1,5 V/SHE
- Độ lặp lại tốt;
- Xác định được nhiều kim loại và các hợp chất hữu cơ.
b. Điện cực rắn đĩa quay (RDE – Rotating Disk Electrode)
- Vật liệu điện cực:
+ Kim loại: Au; Ag; Pt,…

57. 56
+ Carbon: Glassy Carbon; Graphit;
- Quay với tốc độ không đổi: 200  3000 vòng/phút
- Khoảng thế là việc tùy thuộc vật liệu làm điện cực;
- Dễ tạo thành hợp chất gian kim loại
- Bề mặt dễ bị thay đổi do oxy hóa hoặc bị kết tủa chất lạ
- Độ lặp lại tốt.
c. Điện cực màng KL (MeFE – Metal Film Electrode)
 Vật liệu nền
- Carbon: GC; than nhão; graphit; sợi carbon,… (chủ yếu)
- Kim loại: Au; Cu,… (ít gặp)
 Kiểu chế tạo màng
- In situ: dung dịch của kim loại tạo màng được thêm vào dung dịch phân tích.
Kim loại tạo màng bị kết tủa đồng thời với kim loại cần phân tích.
 Ưu điểm: - giảm thời gian phân tích và thao tác đơn giản;
- giảm khả năng nhiễm bẩn;
- Ex situ: bao gồm hai bước
Bước 1: tạo màng trước trong DD chỉ chứa ion KL tạo màng; rửa sạch;
Bước 2: chuyển vào DD chứa chất phân tích.
d. Khoảng thế làm việc của một số loại điện cực
Khoảng thế làm việc phụ thuộc:
- Bản chất của điện cực;
- Môi trường làm việc: axit; bazơ hay trung tính.
3.3. Một số kỹ thuật đo trong phương pháp V-A hòa tan
3.3.1. Xung vi phân (Differential Pulse – DP)

58. 57
Hình 3.3. Diễn biến thế theo thời gian và dạng đường von-ampe của DP
3.3.2. Sóng vuông (Square Wave – SW):
v = Ustep * f
Hình 3.4. Diễn biến thế theo thời gian và dạng đường von-ampe của SW
3.4. Nguyên tắc của một số phương pháp von-ampe hòa tan
3.4.1. Phương pháp von-ampe hòa tan anot (ASV) – MeFE:

59. 58
Hình 3.6. Sơ đồ phân tích bằng phương pháp ASV
Mem+
: kim loại tạo màng; Men+
: kim loại cần phân tích
a. Thông số: EDep: âm hơn E1/2 của MeLx cần phân tích khoảng 0,2 V;
tDep: CMe(n+)  ppm  1 – 2 phút; CMe(n+)  ppb  3 – 5 phút;
: tăng quá trình chuyển chất đến WE ( 2000 vòng/phút).
b. Phản ứng: WE đóng vai trò là catot
MeLy + me + MeLx + ne 
oxh
Meo
/MeFE + (x + y)L

60. 59
a. Thông số:  Quét thế tuyến
tính theo chiều anot (-)  (+)
(EBegin = EDep < EEnd)
 EEnd: dương hơn so với E1/2 của kim loại tạo màng (Mem+
) – Bóc màng
b. Phản ứng: WE đóng vai trò là catot
Meo
/MeFE + (x + y)L - me - ne 
oxh
MeLy + MeLx
Thông số:  EClr dương
hơn so với E1/2 của kim
loại tạo màng (Mem+
)
 tClr đủ để bóc màng
 : tăng quá trình kh/ tán

61. 60
Thêm chuẩn sao cho tín hiệu hòa tan của lần thêm đầu gấp 2 lần của mẫu
Hình 3.7. Các đường von-ampe hòa tan của PbII
và CdII
; 1: nền đệm axetat 0,10 M
(pH = 4,5); 2, 3, 4, 5, 6: mỗi lần thêm 3 ppb PbII
và CdII
.
3.4.5. Phương pháp von-ampe vòng (Cyclic Voltammetry – CV):
Hình 3.14. Sơ đồ phân tích bằng phương pháp CV.
Thông thường: - Quét catot trước (forward scan);
- Quét anot sau (reverse scan).

62. 61
Ứng dụng: - Nghiên cứu có chế của phản ứng điện cực;
- Nghiên cứu quá trình hấp phụ;
- Nghiên cứu đặc tính von-ampe hòa tan
- Đối với hệ thuận nghịch:
+ Xác định số điện tử trao đổi hoặc xác định tính thuận nghịch:
+ Xác định thế oxy hóa khử chuẩn điều kiện
- Lựa chọn phương pháp phân tích điện hóa:
+ Thuận nghịch: ASV hay AdSV hay PSA;
+ Bất thuận nghịch: AdSV.
Ví dụ: Khi nghiên cứu xác định ion Cd(II) với thuốc thử tạo phức 2 –
Mercaptobenzothiazole (2–MBT) bằng phương pháp phân tích điện hóa người ta thu
được các kết quả như sau:

63. 62
1. PP. V-A vòng dùng HMDE
2.
Các đường CVS của Cd. DD: đệm Tris 0,02 M; 50 M 2-MBT; 100 ppb Cd(II). ĐKTN:
EDep= -1.2 V; tDep= 60 s;  = 600 rpm; trest= 10 s (tAd); EAd= -0.4 V; khoảng quét thế: -
0,4 V  -0,9 V; v = 200 mV/s; HMDE có cỡ giọt: 5; đuổi DO trong 5 phút bằng N2.

64. 63
STT Ec (V) Ea (V)
1 -0,679 -0,650
2 -0,685 -0,656
3 -0,679 -0,650
4 -0,679 -0,644
5 -0,679 -0,644
6 -0,685 -0,656
7 -0,679 -0,644
8 -0,685 -0,650
9 -0,685 -0,644
10 -0,679 -0,650

65. 64
PHẦN THỨ BA – CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
Trong phân tích hóa học, một vấn đề đặt ra khi xác định chất phân tích trong một số đối
tượng mẫu phức tạp là:
Ảnh hưởng của môi trường mẫu.
Hàm lượng chất phân tích quá nhỏ.
Nhiều chất có tích chất hóa học và vật lý khá giống nhau.
Vì vậy, khó định lượng chính xác và định lượng riêng từng chất, cần phải tách loại tạp
chất và làm giàu chất phân tích, sử dụng một kỹ thuật gọi là sắc ký để tách các chất ra
khỏi nhau để định lượng.
Do đó, trong phần này chúng ta chỉ đề cập đến hai phương pháp là:
Các phương pháp tách sắc ký.
Các phương pháp chiết.

66. 65
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
1.1. Khái niệm chung
1.1.1. Lịch sử phát triển
Năm 1903, M. C. Txvet đã tiền hành tách các chất có tính chất giống nhau là -
chlorophyl, -chlorophyl, -xatophyl, -xatophyl,... thành các dãy màu khác nhau và
Txvet gọi là “Chromatography”. “Chroma” có nghĩa là màu và “Graphy” có nghĩa là ghi.
Năm 1931, Vinterstin và Ledere đã tách được carotin,
Năm 1941, Martin và Synge đã phát triển sắc ký giấy và đưa ra lý thuyết đĩa để giải thích
các quá trình sắc ký. Đồng thời nghiên cứu tách alcaloid từ các cây thuốc để bào chế
dược phẩm,
Từ năm 1952, những máy sắc ký ra đời và hàng loạt các kỹ thuật mới phát triển: GC-MS,
LC-MS.
1.1.2. Quá trình tách sắc ký và định nghĩa
a. Quá trình tách sắc ký
Quá trình tách sắc ký là một chuỗi các phản ứng phức tạp từ lúc nạp mẫu vào cột tách
cho đến khi chất phân tích lần lượt ra khỏi cột.
b. Định nghĩa
Sắc ký là phương pháp tách, phân ly, phân tích các chất dựa vào sự phân bố khác nhau
của chúng giữa pha tĩnh và pha động khi cho pha động đi qua pha tĩnh.
Dựa theo tính chất của pha động, sắc ký được chia thành các loại:
Sắc ký khí: pha động là khí
Sắc ký lỏng: pha động là chất lỏng
Theo mục đích nghiên cứu
Sắc kí phân tích được dùng để xác định danh tính và nồng độ các phân tử
trong hỗn hợp.
Sắc ký tinh chế được dùng để tinh chế các chất có trong hỗn Quá trình sắc ký khác cơ bản
với các quá trình tách khác ở 2 điểm:

67. 66
Sự phân bố chất phân tích lên 2 pha lặp đi lặp lại nhiều lần.
Pha động đi qua pha tĩnh.
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký
a. Phân loại theo hệ pha
b. Phân loại theo cơ chế tách
Cơ chế tách nói lên bản chất liên kết của các chất phân tích với pha tĩnh, không cần phân
biệt về hệ pha, có 4 loại cơ chế tách chính:
Sắc ký hấp phụ (SKHP):
Chất phân tích được phân bố giữa pha tĩnh và pha động nhờ tương tác phân tử (lực Van-
der-van) thông qua các trung tâm hấp phụ.
SK Hấp phụ SK Phân bố SK ion SK Rây PT
PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
SẮC KÝ LỎNG (LC)
SẮC KÝ KHÍ (GC)
SK K–R SK K–L HPLC SK Phẳng
SK ĐDMQ SK Giấy
SKLM
SK R–L
SK PB L–L
Hình 1.1. Quá trình tách sắc ký

68. 67
Sắc ký phân bố lỏng – lỏng (L-L):
Phân biệt giữa sắc ký phân bố L-L và sự phân bố thông thường là ở chỗ:
Sự phân bố L-L còn gọi là sắc ký chiết. Sự phân bố nói chung là sự phân chia chất phân
tích vào 2 pha không xét tới trạng thái của nó.
Sự khác nhau cơ bản giữa sắc ký phân bố L-L và SKHP:
Sắc ký phân bố L-L có đường đẳng nhiệt tuyến tính ở khoảng nhiệt độ lớn, phương pháp
có độ nhạy cao. Pha tĩnh không được bền vững, hiện tượng trôi mất pha tĩnh làm cho độ
lặp lại bị giảm.
Sắc ký Ion (Trao đổi ion):
Pha tĩnh là chất rắn có khả năng trao đổi ion của nó với các ion của chất phân tích trong
pha động. Lực liên kết giữa ion chất phân tích và pha tĩnh là liên kết tĩnh điên, phụ thuộc
nhiều vào điện tích của ion chất phân tích, pH của dung dịch và bán kính Hydrat hóa của
ion chất phân tích.
Sắc ký rây phân tử:
Pha tĩnh là chất rắn có diện tích bề mặt lớn, xốp, có những đường đi trong lòng chất rắn –
mao quản có kích thước cỡ phân tử. Các phân tử chất phân tích thấm vào chất rắn đó ở
mức độ khác nhau tùy theo kích thước của chúng.
Các phân tử có kích thước lớn không đi sâu vào pha tĩnh sẽ rửa giải nhanh, có kích thước
bé đi sâu vào pha tĩnh sẽ rửa giải chậm. Thời gian lưu của các chất tỉ lệ nghịch với kích
thước phân tử của chúng
c. Phân loại theo cách hình thành sắc đồ
Phân tích tiền lưu.
Phân tích thế đẩy.
Phân tích rửa giải.
1.1.4. Các lực liên kết trong hệ sắc ký
Trong hệ sắc ký có 3 thành phần chủ yếu: chất phân tích, pha tĩnh., pha động.
a. Lực liên kết ion

69. 68
Trên pha tĩnh, xét phân tử R–SO3H
R–SO3H  R–SO3
–
+ H+ , R–SO3
–
+ M+
 R–SO3M
Trung tâm hoạt động ion. Chất phân tích
Tương tác này là tương tác tĩnh điện, gọi là liên kết ion.
Trong pha động cũng tồn tại các trung tâm hoạt động ion.
Pha tĩnh có các trung tâm cation thì lưu giữ anion và ngược lại.
Các phương pháp sắc ký có tham gia liên kết ion được gọi là “Sắc ký ion”, “Sắc ký cặp
ion”.
b. Lực phân cực
Trong phân tử chất phân tích, chất rửa giải trong pha động và các phân tử trên pha tĩnh có
các trung tâm phân cực. Các trung tâm này liên kết với nhau bằng lực liên kết phân cực.
Sự phân cực và sự chênh lệch về độ phân cực này thường là nhỏ. Nhưng nó cũng là yếu
tố quan trong về độ bền liên kết khác nhau, dẫn đến sự phân chia trong các phép tách sắc
ký.
c. Lực Van-de-van (lực phân tán)
Lực này bản chất điện, tuy nhiên không có cực điện trong hệ. Do tương tác phân tán của
các phân tử chứa mạch hydrocacbon.
d. Lực tương tác đặc biệt
Lực tương tác đặc biệt tạo bởi các liên kết hydro và liên kết cho nhận,
Sự hình thành liên kết hydro thường xảy ra với các nguyên tố có độ âm điện cao như O,
N, F,.... Năng lượng liên kết giảm dân theo thứ tự sau:
F – H – F > O – H – O > N – H – N > C – H – C.
1.2. Các đại lượng đặc trưng
1.2.1. Hệ số phân bố
Cấu tử A phân bố giữa 2 pha động – tĩnh, khi cân bằng thiết lập,
AS  AM S: pha tĩnh, M: pha động

70. 69
Hệ số phân bố giữa 2 pha KD = [AS] / [AM]
Trong đó, [AS], [AM] là nồng độ cấu tử A trong pha tĩnh và pha động.
Cân bằng trong sắc ký là cân bằng động, có dạng cân bằng sau:
Cân bằng Lỏng – Lỏng (L – L).
Cân bằng Lỏng – Khí (L – K).
Cân bằng Lỏng – Rắn (L – R).
Cân bằng Rắn – Khí (R – K).
Xét ở đĩa thứ n có sự phân bố A ở 2 pha, nhưng do pha động di chuyển nên A lại đi
xuống đĩa n + 1 và xuất hiện cân bằng mới.
Để xác định KD thì cân bằng phải thiết lập nhanh. Vì vậy, pha tính phải mỏng, hệ số
khuếch tan của A trong pha tĩnh lớn, hệ số khuếch tán của A trong pha động nhỏ. Xác
định KD bằng phương pháp tĩnh, tức là đo nồng độ của A trong pha động và pha tĩnh sau
khi cân bằng như sau:
Trong đó, M là lượng A ban đầu (g), M1 là lượng A còn lại sau tiếp xúc (g), V là thể tích
pha động (ml), m là lượng chất hấp phụ (g).
1.2.2. Sự liên hệ giữa tốc độ di chuyển của A và KD
Gọi fA là phần thời gian của chất A ở pha động, ta có:
Chia tử và mẫu cho [A]m .Vm:
Trong đó, k’A là hệ số dung tích.
Tốc độ tuyến tính của A trong pha động: uA = u . fA = u / (1 + k’A)

71. 70
Trong đó, u là tốc độ tuyền tính của pha động (cm/s).
KDA hay k’A càng lớn thì chất A di chuyển càng chậm và ngược lại.
1.2.3. Thời gian lưu (tRA) và thời gian lưu hiệu chỉnh (t’RA)
tRA: là thời gian tính từ lúc bơm mẫu vào đầu cột tời khi píc đạt giá trị cực đại.
Trong đó, L là chiều dài cột (cm).
tm là thời gian A không lưu giữ trên cột (thời gian chết): tm = L / u
tRA’ là thời gian không tính đến thời gian chết, tức là tRA’ = tRA - tm = tm . kA’
1.2.4. Thể tích lưu (VRA) và thể tích lưu hiệu chỉnh (V’RA)
VRA là thể tích của dung dịch rửa giải tính từ khi bắt đầu bơm mẫu vào cột tới khi pic đạt
giá trị cực đại. Gọi F là tốc độ chảy của pha động (ml/phút), VRA và Vm được tính như
sau:
VRA = tRA . F và Vm = tm . F  VRA = Vm (1 + k’)
V’RA là thể tích lưu đã loại đi thể tích trống của cột.
V’RA = VRA – Vm = Vm . k’ = KDA . Vs
Thể tích lưu riêng (Vg) là thể tích đặc trưng riêng cho A, là thể tích dung dịch rửa giải để
rửa A trong một đơn vị thể tích pha tĩnh.
Vg = V’RA / Vs = KDA.
1.2.5. Hệ số tách () – gọi là hệ số lưu giữ tương đối
 đặc trưng cho khả năng tách 2 chất A và B bằng phương pháp sắc ký. Được xác định
qua công thức sau:

72. 71
 = KDA / KDB = k’A / k’B
Điều kiện để tách A và B là   1. Hệ số phân bố của A và B giữa pha tĩnh và động phải
khác nhau.
Tỷ số hai hệ số phân bố cũng chính bằng tỷ số thể tích lưu riêng hay tỷ số thời gian lưu
riêng của A và B. Vậy có thể xác định:
 = KDA / KDB = k’A / k’B = t’RA / t’RB = V’RA / V’RB
1.2.6. Sắc đồ
Sắc đồ là đường biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích (S) hoặc chiều cao (h) tín hiệu đo
(độ hấp thu quang, độ dẫn, tần số xung) liên quan đến nồng độ chất phân tích vào thời
gian.
Tín hiệu này được gọi là “Pic” sắc ký.
WA (bề rộng chân pic) là thời gian (thể tích mà tại đó pic đạt cực đại).
1.2.7. Đĩa lý thuyết (n) và cách xác định n bằng thực nghiệm
n là một phần của cột mà ở đó cân bằng phân bố A từ pha động vào pha tĩnh và ngược lại
được thiết lập. Theo Martin và Synge, cân bằng được thiết lập nhanh chóng, tức thời. Tuy
nhiên, không giải thích được hiện tượng giãn rộng của vùng mẫu và pic sắc ký không cân
đối.
Giả sử pic tuân theo hàm Gauss. Gọi  là độ lệch chuẩn của t (hay V). Đối với cột sắc ký,
khi n càng lớn thì pic càng hẹp  tRA  n.

73. 72
Mặt khác, ta có: W = 4  hay  = W / 4. Vậy, số đĩa lý thuyết được xác định:
Xác định H (chiều cao đĩa lý thuyết): H = L / n
Nếu H càng nhỏ, số đĩa lý thuyết n càng lớn, độ phân giải càng tốt.
1.2.8. Độ phân giải, cách làm tăng độ phân giải
Độ phân giải (R) nói lên khả năng tách các cấu tử ra khỏi nhau trong một quá trình tách
sắc ký. R được xác định như sau:
R = 2(tRB – tRA) / (WA + WB) = 2 tR / (WA + WB)
Có thể dùng VR thay cho tR
R càng lớn khả năng tách càng tốt:
Khi R = 1, tách khoảng 95%, tức là còn 2,5% A trong B và 2,5% B trong A.
Khi R = 1,5 tách khoảng 99,8%.
Cách làm tăng R:
Thay đổi cấu trúc cột: tăng L, kích thước hạt nhồi cột nhỏ, giảm đường kính cột.
Dựa vào vận hành: tối ưu hóa pha động, giảm mẫu, giảm nhiệt độ.
1.3. Nội dung của thuyết dòng khuếch tán trong sắc ký
Mặc dù, đã đưa ra khái niệm về n và H nhưng không giải thích được hiện tượng giãn rộng
của vùng mẫu, pic sắc ký không cân đối. Vì vậy, Van Deemter đã phát triển và đưa ra
“Thuyết dòng khuếch tán trong sắc ký”.
Khi quá trình sắc ký diễn ra, có 3 loại khuếch tán quyết định sự di chuyển của chất tan
xuất hiện, gồm: khuếch tán xoáy (H1), khuếch tán dài (H2), khuếch tán do chuyển khối
(H3).
a. Khuếch tán xoáy
Độ giãn rộng vùng chất trên cột do sự khuếch tán xoáy gây ra và được mô tả bằng:
H1 = 2 .  . dp

74. 73
Trong đó, H1 là đại lượng đặc trưng cho khuếch tán xoáy. phụ thuộc vào: độ đồng đều
của hạt hồi, đường kính hạt nhồi, khả năng nhồi cột.
dp: đường kính hạt nhồi.  : Hệ số nạp cột, nếu nạp tốt thì  = 1,5.
b. Khuếch tán phân tử trong các pha L và pha K
Hiện tượng các chất phân tích có xu thế di chuyển về 2 phía của cột và tốc độ của pha
động và do vậy, dẫn đến sự sự khuếch tán dài (dọc) và được xác định qua biểu thức: H2
= 2 .  . Dm / u.
Trong đó, Dm: Hệ số khuếch tán của chất phân tích trong pha động,
u: Tốc độ di chuyển thẳng của dòng pha động,
: Hệ số khúc khuỷu, phụ thuộc vào hình dáng của hạt và khoảng
cách giữa các hạt chất nhồi (độ xít đặc).
c. Sự khuếch tán do chuyển khối
Các cấu tử có khối lượng phân tử khác nhau sẽ có tốc độ di chuyển khác nhau  tốc độ
trao đổi chất giữa 2 pha là khác nhau.
Mặt khác, còn phụ thuộc nhiều vào tốc độ hấp phụ và giải hấp.
H3 = (CS + Cm) . u
Trong đó, CS đặc trưng cho chuyển khối trên pha tĩnh.
Khi tốc độ dòng F  1 thì CS  1.
Giá trị CS được tính qua biểu thức:
CS = K . dS
2
/ DS
Trong đó, K: hệ số, dS: chiều dày của pha tĩnh, DS: hệ số khuếch tán của chất phân tích
trong pha tĩnh.
Cm đặc trưng cho chuyển khối trên pha động. Giá trị Cm được tính qua biểu thức:
Cm =  . dp
2
/ Dm
Trong đó, : hệ số thực nghiệm, có giá trị từ 0,5 đến 1, dp: chiều dày của pha động, Dm:
hệ số khuếch tán của chất phân tích trong pha động.