Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập một số chương trong phân tích lí hoá

- Đèn phát tia bức xạ đơn sắc được dùng sớm nhất và phổ biến nhất trong phép đo AAS là đèn catot rỗng và đèn này chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố kim loại làm catot rỗng. Các vạch phát xạ nhạy của một nguyên tố thường là các vạch cộng hưởng. Vì thế đèn catot rỗng cũng được gọi là nguồn phát tia bức xạ cộng hưởng. Nó là phổ phát xạ của các nguyên tố trong môi trường khí kém.

- Cấu tạo của đèn catot rỗng:

Hình 2.5 Đèn catot rỗng

1. Bóng thuỷ tinh. 2. Anot 3.Catot 4.Cửa sổ thạch anh Đèn catot rỗng là một bóng thuỷ tinh hình trụ, đường kính 3 - 5cm, có

cửa sổ bằng thuỷ tinh hay thạch anh. Anot được chế tạo từ thanh kim loại. Cả hai cực được đặt trong bóng thuỷ tinh có chứa khí trơ (agon hay neon) với áp suất không lớn (0,2 - 2MPa). Đèn catot rỗng được nối với dòng điện 300 - 500V, ổn định và phải có độ ổn định cao. Dòng phóng của đèn thường là vài miliampe. Khi đèn làm việc, mật độ dòng ở mặt bên trong catot cao hơn mặt ngoài. Vì vậy tại lỗ mở của catot sẽ phát sáng. Catot của đèn được chế tạo của kim loại, hợp kim khó nóng chảy có chứa nguyên tố cần xác định.

Câu 22:Hãy nêu những thành phần chính của đèn catot rỗng? HDTL:

Đèn catot rỗng gồm 3 phần chính: (xem hình 2.5) Phần 1 là thân đèn và cửa sổ.

Phần 2 là các điện cực cato và anot.

Phần 3 là khí chứa trong đèn. Đó là khí trơ He, Ar hay Nitơ.

+ Thân và vỏ: Thân đèn gồm có vỏ đèn, cửa sổ và bệ đỡ các điện cực anot và catot. Bệ đỡ bằng nhựa PVC. Thân và vỏ đèn bằng thuỷ tinh hay thạch anh. Cửa sổ S của đèn có thể là thuỷ tinh hay thạch anh trong suốt trong vùng UV hay VIS là tuỳ thuộc vào loại đèn của từng nguyên tố phát ra chùm tia phát xạ nằm trong vùng phổ nào.

+ Điện cực: Điện cực của đèn là catot và anot. Anot được chế tạo bằng kim loại trơ và bền nhiệt như W hay Pt. Catot được chế tạo có dạng hình xylanh hay hình ống rỗng có đường kính từ 3 - 5mm, dài 5 - 6mm và chính bằng kim loại cần phân tích với độ tinh khiết cao (ít nhất 99,9%). Dây dẫn của catot cũng là kim loại W hay Pt. Nguồn nuôi là nguồn 1 chiều có thế 220 - 240V.

+ Khí trong đèn: Trong đèn phải hút hết không khí và nạp thay vào đó là một khí trơ với áp suất từ 5 - 15mmHg. Khí trơ đó là agon, heli hay nitơ nhưng phải có độ sạch cao hơn 99,99%. Khí nạp vào đèn phải không phát ra phổ làm ảnh hưởng đến chùm tia phát xạ của đèn và khi làm việc trong điều kiện nhất định thì tỷ số tuỳ thuộc vào từng loại đèn và từng nguyên tố kim loại làm catot rỗng. Cường độ làm việc của đèn catot rỗng thường là từ 3 - 50mA.

II.3. BÀI TẬP:

Dạng 1: Xác định nồng độ của kim loại trong mẫu, khi biết hàm lượng kim loại trong dung dịch chuẩn và độ hấp thụ.

Cách giải:

Áp dụng phương pháp hồi quy tuyến tính theo nguyên lí bình phương tối thiểu, ta xây dựng đường chuẩn: A = aC + b.

Tính a, b?

n n n n n n n

nA C A C

A C 2 A .C C

a =i1 i1 i1

; b =

i1 i1 i1 i1

n n 2 n n 2

nC 2 C nC 2 C 

i1

i1 

i1

i1 

Bài 1:Ngày nay, để xác định sự nhiễm thuỷ ngân của các dung dịch nước bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử người ta dùng phương pháp không ngọn lửa mới của sự phun mù. Thiết bị gồm một bình để khử thuỷ ngân nối với một cuvet hấp thụ. Để 10ml mẫu nước vào bình để khử thuỷ ngân và pha loãng đến 100ml, sau đó thêm vào 25ml axit sunfuric đặc và 10ml dung dịch thiếc (II) sunfat 10%, axit sunfuric 0,25M (dung dịch cuối này dùng làm chất khử). Thuỷ ngân bị khử đến trạng thái nguyên tố (nguyên tử) và được chuyển vào cuvet hấp thụ bởi dòng không khí, người ta cho dòng không khí này đi qua dung dịch trong bình để khử thuỷ ngân. Cuối cùng, dùng đèn

catot rỗng làm nguồn, người ta đo sự hấp thụ của các nguyên tử thuỷ ngân ở bước sóng 2537A0, sự hấp thụ đạt được mức cực đại gần 3 phút.

Người ta nhận được các giá trị sau của độ hấp thụ đối với dãy các dung dịch chuẩn của thuỷ ngân (II):

Hàm lượng Hg trong dung dịch chuẩn, g

Độ hấp thụ
0,00	0,002
0,30	0,090
0,60	0,175
1,00	0,268
2,00	0,440

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 167 trang tài liệu này.

Các giá trị của độ hấp thụ của hai mẫu nước bằng 0,040 và 0,305 tương ứng. Vậy hàm lượng của thuỷ ngân trong từng mẫu bằng bao nhiêu? Nồng độ ( g / ml ) của thuỷ ngân trong từng mẫu bằng bao nhiêu? [28]

Giải:

Tiến hành xây dựng đường chuẩn, hồi qui tuyến tính theo nguyên lí bình phương tối thiểu A = aC + b :

STT

Hàm lượng Hg (C)	Độ hấp thụ (A)	A.C	C2
1	0,00	0,002	0,000	0,000
2	0,30	0,090	0,027	0,090
3	0,60	0,175	0,105	0,360
4	1,00	0,268	0,268	1,000
5	2,00	0,440	0,880	4,000
n=5	C = 3,9	A = 0,975	AC =1,28	C2 = 5,45

n n n

nAi Ci Ai Ci

a i1 i1 i1 5.1, 28  0, 975.3, 9

= 0,2157

n n 2

5.5, 45  3.92

nC2 Ci

i1

i1 

n n n n

Ai C2 Ai Ci Ci

b i1 i1 i1 i1 

0, 975.5, 45 1, 28.3, 9

= 0,02672

n n 2

5.5, 45  3.92

nC2 Ci

i1

i1 

Phương trình hồi quy thu được là: A = 0,2157C + 0,0267

* Với A = 0,040 thay vào phương trình thu được hàm lượng thuỷ ngân:

0,040 = 0,2157C + 0,02672

Suy ra C = 0,0617 g ứng với nồng độ 0,00617 g/ml.

* Với A = 0,305 thay vào phương trình thu được hàm lượng thuỷ ngân:

0,305 = 0,2157C + 0,02672

Suy ra C = 1,2902 g ứng với nồng độ 0,12902 g/ml.

Bài 2:Có thể dùng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử để xác định các vết các kim loại nặng trong dầu mazut. Để phân tích 5,000 gam mẫu của loại dầu mazut đã dùng, người ta đặt vào một bình định mức có dung tích 25,00 ml, hoà tan vào 2 - metyl - 4 - pentanol và bằng dung môi này đưa thể tích trong bình đến vạch. Sau đó phun mù dung dịch nhận được trong ngọn lửa không khí - axetylen. Để xác định đồng và chì cần dùng các đèn catot rỗng với các vạch phát xạ 324,7 và 283,3 nm tương ứng. Để nhận được các đồ thị chuẩn cần một dãy các dung dịch chuẩn chứa những lượng đã biết của đồng và chì trong hỗn hợp tương ứng với dầu mazut chưa dùng và 2-metyl-4-pentanol. Xây dựng phương trình hồi quy của đồng và chì trong 5,000 gam mẫu dầu mazut đã dùng theo các số liệu sau:

Dung dịch

Độ hấp thụ
ở 283,3 nm (Pb)	ở 324,7 nm (Cu)
a, Chuẩn: 19,5 g / ml Pb 5,25 g / ml Cu	0,356	0,514
b, Chuẩn: 4,00 g / ml Pb 4,00 g / ml Cu	0,073	0,392
c, Chuẩn: 12,1 g / ml Pb 6,27 g / ml Cu	0,220	0,612
d, Chuẩn: 8,50 g / ml Pb	0,155	0,101
đ, Chuẩn: 15,2 g / ml Pb 2,40 g / ml Cu	0,277	0,232
e, Chưa biết	0,247	0,371

Giải:

Tiến hành xây dựng đường chuẩn, hồi qui tuyến tính theo nguyên lí bình phương tối thiểu A = aC + b :

Stt

Hàm lượng chì (C)	Độ hấp thụ (A)	A.C	C2
1	4,00	0,073	0,292	16,000
2	8,50	0,155	1,318	72,250
3	12,1	0,220	2,662	146,410
4	0,00	0,247	0,000	0,000
5	15,2	0,277	4,210	231,040
6	19,5	0,356	6,942	380,250
	C = 59,3	A = 1,382	AC = 15,424	C2 = 845,950

n n n

nAi Ci Ai Ci

a = i1 i1 i1 =

6.15,4241,328.59,3

= 0,1099

n n 2

6.845,950 59,32

nC 2 C 

i1

i1 

n n n n

A C 2 A .C C

i i i i

i 1,328.845,9515,424.59,3

b =i1 i1 i1 i1=

= 0,1339

n n 2

6.845,950 59,32

nC 2 C 

i1

i1 

Phương trình hồi quy thu được là: A = 0,1099C + 0,1339

Stt

Hàm lượng đồng (C)	Độ hấp thụ (A)	A.C	C2
1	0,00	0,101	0,000	0,000
2	2,40	0,232	0,557	5,760
3	0,00	0,371	0,000	0,000
4	4,00	0,392	1,568	16,000
5	5,25	0,514	2,699	27,563
6	6,27	0,612	3,837	39,313
	C = 17,92	A = 2,222	AC = 8,661	C2 = 88,635

n n n

nAi Ci Ai Ci

a = i1 i1 i1 =

6.8,661 2,222.17,92

= 0,0557

n n 2

6.88,63517,922

nC 2 C 

i1

i1 

n n n n

A C 2 A .C C

i i i i

i 2,222.88,635 8,661.17,92

b =i1 i1 i1 i1=

= 0,1981

n n 2

6.88,63517,922

nC 2 C 

i1

i1 

Phương trình hồi quy thu được là: A = 0,0557C + 0,1981

Bài 3: Để xác định hàm lượng đồng trong mẫu FFDT (mẫu chất béo tự do khô thu được từ dịch chiết khớp chân), người ta dùng 11,23 mg FFDT pha trong bình 5,00 ml bằng dung dịch HNO3 0,75 M đến vạch. Tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa không khí - axetylen thu được độ hấp thụ 0,023 ở bước sóng 324,8 nm. Tiến hành đo các dung dịch chuẩn trong điều kiện tương tự, kết quả thu được như sau :

ppm Cu

0,000	0,100	0,200	0,300	0,400	0,500	0,600	0,700	1,000
Độ hấp thụ	0,000	0,006	0,013	0,020	0,026	0,033	0,039	0,046	0,066

Nồng độ của đồng (g/gam FFDT) là bao nhiêu?

Giải: Tiến hành xây dựng đường chuẩn, hồi qui tuyến tính theo nguyên lí bình phương tối thiểu A = aC + b :

Stt

Hàm lượng đồng (C)	Độ hấp thụ (A)	A.C	C2
1	0,000	0,000	0,000	0,000
2	0,100	0,006	0,001	0,010
3	0,200	0,013	0,003	0,040
4	0,300	0,020	0,006	0,090
5	0,400	0,026	0,010	0,160
6	0,500	0,033	0,017	0,250
7	0,600	0,039	0,023	0,360
8	0,700	0,046	0,032	0,490
9	1,000	0,066	0,066	1,000
n = 9	C = 3,800	A = 0,249	AC = 0,158	C2 = 2,400

n n n

nAi Ci Ai Ci

a = i1 i1 i1 =

9.0,158 0,249.3,800

= 0,0665

n n 2

9.2,400 3,8002

nC 2 C 

i1

i1 

n n n n

A C 2 A .C C

i i i i

i 0,249.2.400 0,158.3,800

b =i1 i1 i1 i1=

= - 0,00039

n n 2

9.2,400 3,8002

nC 2 C 

i1

i1 

Phương trình hồi quy thu được là: A = 0,0665C - 0,00039 (C là nồng độ ppm Cu) thay A = 0,023

 C = 0,352 ppm = 0,352 g/ml

Hàm lượng Cu :

0,352g / ml.5ml0,01123gam

= 157 gCu/gam FFDT.

Bài 4:Một nhà phân tích đã đưa ra kết quả dữ liệu xây dựng đường chuẩn phân tích hàm lượng photpho bằng phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa :

ppm P

2130	4260	6400	8530
Độ hấp thụ	0,048	0,110	0,173	0,230

Để xác định độ tinh khiết của mẫu Na2HPO4, người ta hoà tan 2,469 gam mẫu vào nước, chuyển vào bình định mức 100,00 ml và định mức đến vạch. Độ hấp thụ nguyên tử của mầu thu được là 0,135. Xác định độ tinh khiết của mẫu Na2HPO4.

Giải:

Tiến hành xây dựng đường chuẩn, hồi qui tuyến tính theo nguyên lí bình phương tối thiểu A = aC + b:

Stt

Hàm lượng

phot pho (C)

Độ hấp thụ

(A)

A.C

2130

0,048

102,2400

4536900

4260

0,110

468,6000

18147600

6400	0,173	1107,2000	40960000
4	8530	0,230	1961,9000	72760900
n =4	C = 21320	A = 0,561	AC = 3639,940	C2 = 136405400

Xem toàn bộ nội dung bài viết ᛨ