Quang Phổ Hấp Thụ Tử Ngoại Khả Kiến (UV-VIS)

QUANG PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN (UV-VIS)

1. Vùng tử ngoại xa (50-200nm)

- Ít dùng vì năng lượng khá cao dễ phá vỡ các liên kết trong phân tử, bị hầu hết các dung môi hấp thụ mạnh thậm chí có thể hóa hơi dung môi

- Thạch anh cũng hấp thụ các tia này

2. Vùng tử ngoại gần và khả kiến (VIS)

- Tử ngoại gần: 200-400nm khả kiến: 400-800nm

- Thạch anh không hấp thụ tia tử ngoại được dùng để đo phổ vùng tử ngoại

- Với các tia nhìn thấy có thể dùng cốc thủy tinh

3. Sự chuyển mức năng lượng e với hấp thụ bức xạ UV-VIS

- Các e tham gia vào hiệu ứng này:

+ các e σ trong liên kết đơn C-H, C-C

+ các e π trong liên kết bội, hệ thông thơm…

+ các e n của cặp e tự do không tham gia liên kết của O, N, halogen…

- Trong phân tử có càng nhiều liên kết đôi thì sự hấp thụ càng chuyển lên bước sóng dài hơn, đặc biệt với hệ liên hợp

4. Định luật Lambert- Beer

ε: hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bản chất của dung dịch, bước sóng của chùm tia đơn sắc l: bề dày dung dịch (cm)

C: nồng độ dung dịch (M)

- Độ truyền qua T = (I/Io) 𝑥100(%)

- Độ hấp thụ A = -logT

độ hấp thụ A còn được gọi là mật độ quang D hoặc độ tắt E

- Các hệ số hấp thụ:

+ khi l = 1cm, C = 1M thì A = ε nên ε được gọi là hệ số hấp thụ mol

+ khi C tính theo phần trăm (kl/tt) l tính theo cm thì E1%1cm gọi là hệ số hấp thụ riêng

- Điều kiện áp dụng:

+ Thiết bị phải có khả năng tạo ra chùm tia có độ đơn sắc nhất định. Độ đơn sắc càng cao càng tốt

+ chất thử phải bền trong dd và dưới tác dụng của tia UV-VIS

+ Dung dịch phải nằm trong khoảng nồng độ thích hợp

+ Dung dịch phải trong suốt

5. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ UV-VIS

a. Các yếu tố thuộc về cấu trúc phân tử chất tan

- Nhóm mang màu: khi phân tử có chưa các nhóm này thì có thể hấp thụ các bức xạ có bước sóng trên 200nm

+ chuyển n → π* =C=O, -N=O

+ chuyển π → π* -N=N-, =C=C=, -C=C-, =C=S

+ các nhóm mang màu:

• Alken và dien Carbonyl đơn giản Enon và polyen
• Dẫn chất benzen 1 lần, 2 lần… Carbonyl thơm
• Đa vòng thơm, dị vòng…

- Nhóm trợ màu: các nhóm tự mình ít có khả năng hấp thụ UV-VIS nhưng lại có thể làm ảnh hưởng khả năng của các nhóm khác. Thường là các nhóm hay nguyên tử có 1 hay nhiều cặp e tự do như - OH, -NH2, …

+ Tăng λmax: chuyển dịch bathochromic

+ Giảm λmax: chuyển dịch hypsochromic

+ Tăng ε: hiệu ứng hyperchromic

+ Giảm ε: hiệu ứng hypochromic

- Ảnh hưởng của vị trí không gian

+ Vị trí liên kết

+ Hướng liên kết

b. Yếu tố dung môi

- Ngoài việc dựa vào độ tan của chất cần phân tích còn phải tính đến cả khả năng hấp thụ ánh sáng của dung môi (chọn dm có λcutoff thấp để giảm khả năng hấp thụ của dm)

- Khi sử dụng dung môi phân cực mà chất tan cũng phân cực sẽ làm xuất hiện tương tác lưỡng cực- lưỡng cực→ khoảng cách π-π* ngắn lại làm cho cực đại hấp thụ chuyển dịch về phía bước sóng dài. Ngược lại nó cũng làm cho chuyển dịch n-π* dài ra

- Lk hydro của dung môi và e n tác động qua lại làm cực đại chuyển dịch về phía có bước sóng ngắn hơn

- ảnh hưởng của pH

- nồng độ các chất và tương tác khác trong dung dịch

c. Yếu tố thuộc về thiết bị (cấu tạo của máy quang phổ UV-VIS) nguồn- bộ đơn sắc hóa- buồng đo- bộ phận phát hiện- xử lí dữ liệu

- Nguồn sáng:

+ UV: đèn D2

+ VIS: vonfram

- Bộ đơn sắc hóa

+ Kính lọc (1 bước sóng)

+ Lăng kính: ít dùng

+ Cách tử: chủ yếu là cách tử phản xạ

- Buồng đo

- Bộ phận tiếp nhận

+ Tế bào quang điện

+ Ống nhân quang: chỉ đo được ở 1 bước sóng

+ Mảng diod: máy DAD đo được ở nhiều bước sóng, quét phổ

ỨNG DỤNG

6. Định tính

- Độ chọn lọc không cao, không định tính khẳng định

- Dựa vào λmax, tỉ lệ giữa các λmax, chồng phổ

7. Định lượng dung dịch một thành phần

- Kĩ thuật đường chuẩn:

+ Chuẩn bị một số dung dịch chuẩn có nồng độ khác nhau, đo mật độ quang để vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ

+ Để hạn chế phải ngoại suy thì nồng độ dung dịch cần đo phải nằm trong khoảng nồng độ của dãy chuẩn→ phải biết trước khoảng nồng độ dung dịch cần đo

+ Nếu các dung dịch không thật sự tuân theo định luật Lambert- Beer thì phải chọn vùng có hệ số tương quan r>0.99

- So sánh điểm

Cx càng gần nồng độ dung dịch chuẩn thì kết quả càng chính xác

- Kĩ thuật thêm đường chuẩn

+ đo mật độ quang của dung dịch chưa thêm chuẩn và các dung dịch có thêm chuẩn

+ vẽ đường biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ chất chuẩn đã thêm. Giao điểm của đường này với trục nồng độ chỉ giá trị của nồng độ dung dịch cần đo

- Xác định nồng độ khi biết hệ số hấp phụ yêu cầu:

+ máy phải được chuẩn hóa về bước sóng và giá trị mật độ quang

+ dung dịch cần đo phải trong suốt và nồng độ nằm trong khoảng áp dụng của định luật

- Chuẩn độ đo quang áp dụng khi:

+ không tìm được chất chỉ thị

+ không chuẩn độ đo thế được

+ dung dịch có màu (nhưng không qua đậm)

8. Định lượng dung dịch nhiều thành phần

- Tính cộng tính của độ hấp thụ ánh sáng: At = A1 + A2 +….

- Các cách tiến hành:

+ đo mật độ quang tại nhiều bước sóng khác nhau

+ quang phổ đạo hàm