Bài giảng các phương pháp phân tích hóa lý (TS. Nguyễn Văn Sơn)

Ngày nay các phương pháp vật lý, đặc biệt là các phương pháp phổ được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các hợp chất hóa học cũng như các quá trình phản ứng hóa học.

Những phương pháp này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc xác định các hợp chất hữu cơ. Cơ sở của phương pháp phổ là quá trình tương tác của các bức xạ điện từ đối với các phân tử vật chất. Khi tương tác với các bức xạ điện từ, các phân tử có cấu trúc khác nhau sẽ hấp thụ và phát xạ năng lượng khác nhau. Kết quả của sự hấp thụ và phát xạ năng lượng này chính là phổ, từ phổ chúng ta có thể xác định ngược lại cấu trúc phân tử. Trong chương này, chúng ta khảo sát các quá trình trên.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ ………………………………5

1.1. Mở đầu ..................................................................................................................... 5

1.2. Sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ ................................................. 5

1.3. Định luật Lambert – Beer .................................................................................... 7

1.4. Phổ ............................................................................................................................. 8

1.5. Đường cong hấp thụ và độ phân giải ............................................................... 8

1.6. Vùng phổ Quang học ............................................................................................ 9

1.7. Sơ đồ khối của phổ kế quang học ...................................................................10

CHƯƠNG 2. PHỔ HỒNG NGOẠI .............................................................................. 11

2.1. Các nguyên lý cơ bản của phổ hồng ngoại ...................................................11

2.1.1. Sự xuất hiện của quang phổ quay ..................................................................... 11

2.1.2. Sự xuất hiện của quang phổ dao động .............................................................. 12

2.1.3. Dao động quay của phân tử ............................................................................... 13

2.1.4. Dao động chuẩn của phân tử ............................................................................. 14

2.2. Sự liên quan giữa tần số hấp thụ và cấu tạo phân tử ..................................15

2.2.1. Các ảnh hưởng làm dịch chuyển tần số đặc trưng ............................................ 15

2.2.2. Tần số đặc trưng của các nhóm chức hữu cơ .................................................... 15

2.3. Một số ví dụ giải phổ hồng ngoại ...................................................................18

2.4. Máy đo phổ hồng ngoại .....................................................................................21

2.5. Một số ứng dụng ..................................................................................................23

2.6. Bài tập .....................................................................................................................24

CHƯƠNG 3. PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN ............................................................ 26

3.1. Cơ sở lý thuyết .....................................................................................................26

3.1.1. Bước chuyển dời năng lượng ............................................................................ 26

3.1.2. Nhóm mang màu và sự liên hợp của các nhóm mang màu .............................. 28

3.1.3. Phân loại dải hấp thụ ......................................................................................... 30

3.1.4. Các chuyển dịch và hiệu ứng. ........................................................................... 30

3.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cực đại hấp thụ λ

max

và cường độ hấp thụ ɛ

max

....... 31

3.1.6. Nguyên lý Franck-Condon ................................................................................ 31

3.2. Cấu tạo của phổ kế tử ngoại khả kiến ............................................................32

3.3. Ứng dụng phổ tử ngoại – khả kiến. ................................................................34

3.3.1. Phương pháp đo một bước sóng........................................................................ 34

3.3.2. Phương pháp lập đường chuẩn .......................................................................... 34

3.4. Phân giải phổ UV-VIS .......................................................................................35

3.4.2. Phân giải phổ UV-VIS ...................................................................................... 35

3.5. Bài tập .....................................................................................................................36

Chương 4. PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS) ......................... 39

4.1. Những vấn đề chung về phổ hấp thụ nguyên tử ..........................................39

4.1.1. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử ................................................................. 39

Bài giảng các phương pháp phân tích hóa lý 2016

TS. Nguyễn Văn Sơn- Khoa CN Thanh Hóa-ĐHCN TP HỒ Chí Minh 2

4.1.2. Cường độ của vạch phổ hấp thụ. ....................................................................... 39

4.2. Nguyên tắc trang bị của phép đo AAS. .........................................................40

4.3. Phép phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). ............................................41

4.3.1. Cơ sở lý thuyết. ................................................................................................. 41

4.3.2. Các phương pháp phân tích AAS. ..................................................................... 43

4.4. Các bước chuẩn bị phân tích As bằng AAS ............................................45

4.4.1. Chuẩn bị dung dịch mẫu ................................................................................ 45

4.4.2. Thiết bị và quy trình phân tích ...................................................................... 45

4.4.2.1. Nguồn phát ra bức xạ đơn sắc .................................................................... 45

4.4.2.2. Nguyên tắc làm việc: ...................................................................................... 46

4.4.2.3. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu ......................................................................... 46

4.5. Bài tập: ..................................................................................................................49

CHƯƠNG 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ SẮC KÝ.................................................................... 50

5.1) Lịch sử sắc ký ......................................................................................................50

5.2) Định nghĩa sắc ký................................................................................................50

5.3) Các giai đoạn của quá trình sắc ký: ................................................................51

5.4) Phân loại các phương pháp sắc ký..................................................................52

5.4.1) Theo bản chất vật lý các pha ............................................................................. 52

5.4.2) Theo hiện tượng sắc ký ..................................................................................... 52

5.4.3) Theo kỹ thuật và phương tiện sắc ký ................................................................ 52

5.5) Tốc độ di chuyển của một chất, peak và hình dáng peak .........................54

5.5.1) Tốc độ di chuyển của một chất ......................................................................... 54

5.5.2) Peak và hình dáng peak .................................................................................... 56

5.6. Sắc ký lớp mỏng và sắc ký giấy ......................................................................62

5.6.1. Sắc ký lỏng ........................................................................................................ 63

5.6.2. Sắc ký khí .......................................................................................................... 63

5.7) Các kỹ thuật sắc ký .............................................................................................67

5.7.1) Sắc ký giấy ........................................................................................................ 67

5.7.2) Sắc ký lớp mỏng ............................................................................................... 68

5.8. Sắc ký cột: ............................................................................................................71

5.9. Sắc ký trao đổi ion ............................................................................................72

6.9.1. Các bước trong sắc ký trao đổi ion: .................................................................. 73

5.10. Sắc ký gel ............................................................................................................74

5.10. Sắc ký ái lực .......................................................................................................76

5.12. Sắc ký tương tác kỵ nước................................................................................77

5.13. Sắc ký khí ............................................................................................................78

5.14. Sắc ký lỏng cao áp: ...........................................................................................80

CHƯƠNG 6. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN (NMR) ................................... 86

6.1. Cơ sở vật lý học ...................................................................................................86

6.1.1. Hạt nhân trong từ trường ................................................................................... 86

6.1.2. Sự tách mức năng lượng của hạt nhân trong từ trường ngoài ........................... 87

Bài giảng các phương pháp phân tích hóa lý 2016

TS. Nguyễn Văn Sơn- Khoa CN Thanh Hóa-ĐHCN TP HỒ Chí Minh 3

6.1.3. Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân ................................................................. 90

6.2. Độ chuyển dịch hoá học ....................................................................................90

6.2.1. Hằng số chắn và từ trường hiệu dụng ............................................................... 90

6.2.2. Độ chuyển dịch hoá học .................................................................................... 91

6.3. Tương tác spin – spin .........................................................................................94

6.4. Đường cong tích phân tín hiệu.........................................................................97

6.5. Phương pháp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H .........................98

6.5.1. Kí hiệu của phổ ................................................................................................. 98

6.5.2. Phổ bậc 1 ........................................................................................................... 98

6.5.2. Phổ bậc cao AB, A

2B và ABX ........................................................................ 100

6.5. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân

13

C .................................................102

6.5.1. Phổ

13

C tưong tác

1

H ...................................................................................... 103

6.5.2. Phương pháp phổ

13

C xoá tương tác

1

H ......................................................... 103

6.5.3. Độ chuyển dịch hoá học .................................................................................. 105

CHƯƠNG 7: PHỔ KHỐI CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ ...................................106

7.1. Quá trình ion hoá phân tử ................................................................................106

7.1.1. Sự ion hoá ....................................................................................................... 106

7.1.2. Phân loại các ion ............................................................................................. 107

7.2. Cơ chế phân mảnh .............................................................................................108

7.2.1. Ankan. ............................................................................................................. 109

7.2.2. Anken .............................................................................................................. 109

7.2.3. Cơ chế tách ion tropylium (vòng) .................................................................. 109

7.2.4. Ancol ............................................................................................................... 109

7.2.5. Andehyt - Xeton .............................................................................................. 110

7.2.7. Axit .................................................................................................................. 111

7.2.8. Este .................................................................................................................. 111

7.3. Nguyên lý cấu tạo khối phổ kế ......................................................................112

7.3.1. Hoá khí mẫu .................................................................................................... 112

7.3.2. Ion hoá mẫu ..................................................................................................... 112

7.3.3. Tách các ion theo số khối ................................................................................ 113

7.3.4. Detectơ ............................................................................................................ 113

7.3.5. Ghi nhận tín hiệu ............................................................................................. 113

Chương 8. PHƯƠNG PHÁP PHỔ TIA X (XRD) ......................................................114

8.1. Khái niện nhiễu xạ tia X ..................................................................................114

8.8.1. Tia X: .............................................................................................................. 114

8.1.2. Các tính chất của tia X: ................................................................................... 114

8.1.3. Cách tạo ra tia X .............................................................................................. 115

8.2. TINH THỂ ..........................................................................................................116

8.2.1. Cấu tạo ............................................................................................................ 116

8.2.2. Chỉ số Miller của mặt tinh thể ......................................................................... 117

8.2.3. Mạng đảo ......................................................................................................... 118

Bài giảng các phương pháp phân tích hóa lý 2016

TS. Nguyễn Văn Sơn- Khoa CN Thanh Hóa-ĐHCN TP HỒ Chí Minh 4

8.3. NHIỄU XẠ TIA X ............................................................................................118

8.3.1. Hiện tượng nhiễu xạ tia X ............................................................................... 118

8.3.2. Định luật Vulf – Bragg .................................................................................... 119

8.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG

TIA X ............................................................................................................................123

8.4.1. Nhiễu xạ đơn tinh thể ...................................................................................... 123

8.4.2. Nhiễu xạ đa tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ bột .................................... 125

8.5. Ứng dụng .............................................................................................................126

Chương 9: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ ..................................128

9.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO THẾ .............................................................................128

9.1.1. Thế điện cực .................................................................................................... 128

9.1.1.1. Cách xác định thế điện cực .......................................................................... 128

9.1.1.2. Mạch điện hóa .............................................................................................. 130

9.2.2. Các loại điện cực ............................................................................................130

9.2.2.1. Điện cực so sánh .......................................................................................... 130

9.2.2.2. Điện cực chỉ thị ............................................................................................ 130

9.2.2.3. Các phương pháp đo thế............................................................................... 132

9.3. PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ VÀ CHUẨN ĐỘ AMPE .........................135

9.3.1. Phương pháp cực phổ ...................................................................................... 135

9.3.1.1. Cơ sở của phương pháp cực phổ .................................................................. 135

9.3.1.2. Dòng khuếch tán trên điện cực giọt Hg. ...................................................... 135

9.3.1.3. Dòng khuếch tán trên điện cực rắn. ............................................................. 137

9.3.1.4. Thiết bị cho điện cực giọt Hg. ...................................................................... 138

9.3.1.5. Đường cực phổ ............................................................................................. 139

9.3.1.6. Catôt giọt thuỷ ngân ..................................................................................... 140

9.3.1.7. Nền cực phổ ................................................................................................. 141

9.3.1.8. Phạm vi ứng dụng của phương pháp phân tích cực phổ. ............................. 142

9.3.1.9. Quy trình của phương pháp phân tích cực phổ ............................................ 142

9.3.1.10. Các phương pháp phân tích cực phổ .......................................................... 142

9.3.2. Chuẩn độ ampe. ..............................................................................................143

9.3.2.1. Chuẩn độ ampe với một điện cực chỉ thị

LƯU Ý:

Tài liệu được chia sẻ bởi CTV EBOOKBKMT "Mân Trần Lê" chỉ được dùng phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu.

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: