Quang phổ UV-VIS pdf

• Phổ hấp thụ thường được biểu diễn dưới dạng một đường cong cho thấy sự phụ thuộc độ hấp thụ của một chất bất kì ở trạng thái dung dịch vào bước sóng của ánh sáng chiếu tới.. l = const

Quang phổ UV-VIS

Sinh viên:

Nội dung

1 Phổ hấp thụ và nguyên lý

2 Các định luật cơ bản

3 Độ chính xác khi đo phổ hấp thụ 4.Sai số phép đo

5 Phương pháp định lượng

6 Hệ đo Phổ UV-VIS

7 Ứng dụng

I.Phổ hấp thụ UV-VIS

1.Đặc điểm

• Đồ thị biểu diễn A = f( λ ) (hoặc ε =f( λ ) hoặc lg ε

= f( λ )) gọi là phổ hấp thụ ánh sáng của dung

dịch

• Phổ hấp thụ thường được biểu diễn dưới dạng

một đường cong cho thấy sự phụ thuộc độ hấp thụ của một chất bất kì ở trạng thái dung dịch vào bước sóng của ánh sáng chiếu tới

• Phổ hấp thụ của một chất được đặc trưng bởi

bước sóng max mà tại đó sự hấp thụ là lớn nhất

2 Nguyên lý của phổ hấp thụ

• Khi chiếu một chùm bức xạ điện từ tác động lên khối vật chất thì sự hấp thụ của khối vật chất đó phụ thuộc vào bản chất của nó, như vậy đo lượng tia bức xạ bị hấp thụ ta có thể xác định được tính chất của vật liệu

• Phổ hấp thụ ứng dụng tốt nhất đối với những nguyên tử hoặc phân tử nhỏ

xạ tự phát

II.Các định luật cơ bản

2 Định luật Beer

C a

k 

C b

a I

I

log 0 

lg 3 , 2

Kortum và Sieler cho thấy định luật Beer chỉ

2 2

0

) 2



n

n a

a

III Độ chính xác khi đo phổ hấp thụ

• Cấp chính xác cho biết kết quả đo gần bằng giá trị

chấp nhận Còn sai số mô tả tính lặp lại của phép đo

• Cấp chính xác thờng đợc xác định bằng cách so sánh thông năng dI qua khẩu độ gắn vào mẫu và đợc đóng

mở tại các điểm khác nhau trong quá trình hiệu chỉnh Các thông số của hệ đo ảnh hởng tới cấp chính xác là:

- Độ rộng khe: nếu khe rộng quá, giải thông sẽ rộng hơn giá trị thực Còn nếu quá hẹp sẽ khó phân biệt tín hiệu với mẫu

- Tốc độ quét quá nhanh cũng gây ra lỗi, đỉnh của phổ sẽ bị dịch về vùng bớc sóng thấp

- Cấp chính xác của bớc sóng, cần phải hiệu chỉnh trớc khi đo để đạt đựơc bớc sóng tiêu chuẩn

- Sự lệch chùm sáng là nguyên nhân chính gây mất chính xác đặc biệt là khi chùm sáng yếu Nguyên

nhân là do ánh sáng bị tán xạ do bụi hoặc ẩm mốc ở

bề mặt các dụng cụ quang học

Hệ số hâp thụ thực sự khi không có hiện tợng lệch tia sáng đợc xác định nh sau:

I s : cờng độ ánh sáng bị hấp thụ bởi mẫu chuẩn

s

s apperent

I I

I

I A





log

IV Sai số phộp đo

 Sai số của hệ số truyền qua : ∆T

 Sai số của cờng độ ánh sáng : ∆I

 Sai số của nồng độ : ∆C

• Các sai số này suất hiện khi bị nhiễu khi đo

• Giá trị của sai số trong khoảng 0,01 ữ 0,002 trên toàn bộ thang đo.

I.Cơ sở lý thuyết

Sai số tơng đối của nồng độ:

• Theo định luật Beer :

→

ab

T I

I ab

ab

A

C   1 log 0   lg

) (

434 ,

0

I

dI ab

C  

Tab dT

dC 0 , 434





) (

434 ,

0

I

dI A

C

dC





V.Các phương pháp định lượng

1 Phương pháp so mầu bằng mắt

Có các cách chủ yếu để định lượng theo phương pháp

so mầu bằng mắt đó là: lập dãy mầu chuẩn, chuẩn độ

so sánh mầu và cân bằng mầu Phương pháp cho kết quả với độ chính xác không cao, tuy nhiên rất đơn giản không cần máy đo phổ Phương pháp thích hợp trong việc kiểm tra ngưỡng cho phép của chất nào đó trong một sản phẩm cụ thể xem có đạt hay không

2 Phương pháp đường chuẩn

Phương trình cơ bản của phép đo định lượng theo phổ UV−Vis là:

• A= ε l C (ε l = const vậy A = f(C) hàm bậc nhất) Bằng cách chuẩn bị một dãy dung dịch mầu có nồng độ tăng dần và biết chính xác trước C1, C2, C3,… (thường là 5−7 nồng độ nằm trong vùng tuyến tính của mối quan hệ A−C) và dung dịch mầu của chất cần xác định nồng độ trong cùng điều kiện phân tích như dãy dung dịch chuẩn Nghiên cứu chọn điều kiện phù hợp nhất đo phổ của các mẫu chuẩn và mẫu phân tích như các thông số về thời gian, môi trường, loại cuvet… Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn, dựng đường chuẩn theo hệ tọa độ A−C sau đó đo độ hấp thụ quang của dung dịch chất mầu cần xác định nồng độ (giả sử là Ax), rồi áp vào đường chuẩn ta sẽ có nồng độ Cx tương ứng với nồng độ chất cần xác định

Đồ thị chuẩn A-C và cách xác định nồng

độ từ A x đo được

Phương pháp rất tiện lợi để phân tích hàng loạt mẫu của cùng một chất trong một loại đối tượng nghiên cứu, nhanh chóng, hiệu suất cao

3 Phương pháp thêm chuẩn

Nguyên tắc :

Lấy cùng 1 lượng dung dịch cần phân tích 𝐶𝑥 vào 2 bình định mức 1 và 2 Thêm vào bình 2 một lượng dung dịch chuẩn của chất phân tích 𝐶𝑎 Thực hiện phản ứng hiện màu ở cả 2 bình trong các điều kiện thí nghiệm thích hợp hoàn toàn như nhau.Đem đo D của 2 dung dịch ở 𝜆𝑚𝑎𝑥 Theo định luật Lambert – Beer với 𝐷𝑎 𝑣à 𝐷𝑥 ta có:

𝐶𝑥 = 𝐶𝑎 𝐷𝑥

𝐷𝑎 − 𝐷𝑥Trong đó: 𝐷𝑥 là mật độ quang của dung dich không thêm

𝐷𝑎 là mật độ quang của dung dich sau khi thêm

Dùng phương pháp này có thể loại trừ được ảnh hưởng của các chất lạ, đồng thời có thể kiểm tra được độ chính xác của phép phân tích

VI Hệ đo Phổ UV-VIS

1.Nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo quang

1 Nguồn sáng: cung cấp bức xạ ánh sáng vùng trông thấy thì dùng đèn

sợi đốt Vonfram; vùng tử ngoại: dùng đèn hydro, deteri, thuỷ ngân…

2 Hệ tán sắc: hệ tán sắc có nhiệm vụ biến chùm tia đa sắc thành chùm tia

đơn sắc (cung cấp bức xạ đơn sắc) Với các máy thế hệ cũ sử dụng từ 10 tới

12 kính lọc ánh sáng cho dải phổ hẹp chứ không cho hệ đơn sắc Các máy hiện đại hơn thì sử dụng lăng kính để cho ánh sáng đơn sắc Các máy UV-Vis

thế hệ mới sử dụng cách tử (1200−1800 vạch/mm có khi tới 2400 vạch/mm)

có độ phân giải cao từ 1 tới 0,2nm

3 Mẫu phân tích: chất phân tích có thể cho tác dụng với một thuốc thử

trong môi trường thích hợp nhằm tạo phức chất có độ nhạy đảm bảo tính định lượng của phương pháp Nếu chất phân tích là chất khí thì phải chứa mẫu vào cuvet đóng kín Cuvet dùng cho phổ UV phải là cuvet thạch anh

Cuvet dùng cho phổ Vis có thể là cuvet nhựa hoặc cuvet thuỷ tinh

4 Detector: trong các máy đơn giản dùng tế bào quang điện để chuyển tín

hiệu quang thành tín hiệu điện rồi cho qua bộ khuếch đại hiển thị kết quả đo Trong các máy thế hệ mới có độ nhạy cao thường dùng detector dạng ống nhân quang hoặc loại chuỗi diot (DAD) Detector chuỗi diot thích hợp cho việc đo đồng thời nhiều cấu tử với nhiều bước sóng khác nhau, thiết bị khá bền

2 Nguyên tắc

Phổ hấp thụ UV-VIS là phổ hấp thụ của các chất tan ở trạng thái dung dịch dồng thể của một dung môi nhất định như : nước, metanol, benzen, toluen, cloroform …Vì thế, muốn thực hiện phép đo phổ này ta phải :

 Hòa tan chất phân tích trong một dung môi phù hợp

 Chiếu vào dung dich mẫu chứa hợp chất cần phân tích 1 chùm bức

xạ đơn sắc có năng lượng phù hợp để cho chất phân tích hay sản phẩm của nó hấp thụ bức xạ để tạo ra phổ hấp thụ UV-VIS của nó

 đo cường độ của chùm sáng sau khi đã qua dung dịch mẫu nghiên cứu

Máy đo UV-VIS 3101

3 Dụng cụ đo phổ

Mô hình máy phổ hấp thụ laser diot điều khiển được: Delta F 700 Series

Máy phổ UV-VIS-NIR Absorption Spectrophotometer (Cary 5000)

VII.Ứng dụng

-Kiểm tra độ tinh khiết

Vết của tạp chất trong chất hữu cơ được phát hiện dễ dàng khi nó có cường độ hấp thu đủ lớn

-Nhận biết chất và nghiên cứu cấu trúc

Bằng cách so sánh phổ hấp thu của chất so với phổ

hấp thu của chất trong thiên nhiên hoặc với mẫu chuẩn

có thể cho kết luận về một sản phẩm tổng hợp

-phân tích hôn hợp

Các máy quang phổ uv-vis hiện đại có khả năng xác định các nồng độ riêng rẽ trong hỗn hợp gồm n cấu tử máy sẽ dụng tính chất cộng độ hấp thu để giải hệ

phương trình và cho kết quả nồng độ từng cấu tử trong hỗn hợp phân tích

-Xác định khối lượng phân tử

-xác định hằng số phân ly acid-bazo

Xác định hằng số phân ly acid-bazo là một trong

những phương pháp quan trọng để nghiên cứu cấu

trúc các hợp chất hữu cơ.Nội dung của phương pháp là

đo phổ hấp thu của các chất hữu cơ chứa các nhóm có tính chất acid-bazo phụ thuộc vào ph của môi trường

-Xác định thành phần của phức chất

Thành phần của phức chất trong dung dich có thể

được xác định bằng quang phổ hấp thu tử ngoại và khả biến theo một trong các phương pháp khác nhau

phương pháp biến số liên tục,phương pháp tỉ lệ mol

Xin chân thành cảm ơn