Tổng quan về quang phổ UV vis

From ultra highperformance UV, Vis and NIR to the smallest LAMBDA XLS and LAMBDA Bio instruments, PerkinElmer offers spectrophotometers for a wide range of disciplines, from solar energy research to routine life sciences, and from water safety testing to academia and teaching.We know the importance of gaining reliable data on even the most demanding applications. Thats why with the LAMBDA series of high performance spectrophotometers weve advanced whats possible for your testing capabilities, whether measuring absolute reflectance of coatings at various angles or high absorbing liquids. The limits are pushed further with the ultrahigh performance LAMBDA 1050 that redefines your range of capabilities by providing a previously impossible level of sensitivity, resolution and scanning speed in the NIR range.If you are working in a regulated industry, need a wide range of sampling options or need to process a large number of samples a day, then choose from the LAMBDA 25, 35, 45 series. The systems are easy to operate, and deliver results you can trust with the minimum of operator training.The LAMBDA Bio and Bio+ meet all your routine life science application needs while the LAMBDA XLS is perfect for liquid samples in any general laboratory.

UV - VISIBLE SPECTROPHOTOMETER

Lê Nhất Tâm – UIH- IBF Email: tamnhatle@yahoo.com

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến bước sóng hấp thụ

+ Hệ thống thiết bị quang phổ UV-Vis

+ Các loại máy quang phổ

+ Ứng dụng phổ UV-Vis trong phân tích thực phẩm

• Vùng phổ UV-Vis là vùng nằm ở cận UV cho đến cận IR

PHỔ UV-VIS VÀ NGUỒN GỐC CỦA SỰ

PHỔ UV-VIS VÀ NGUỒN GỐC CỦA SỰ

HẤP THỤ PHỔ UV-VIS VÀ NGUỒN GỐC CỦA SỰ

HẤP THỤ

PHỔ UV-VIS

• Sự hấp thụ năng lượng điện tử trong vùng sóng ánh sáng tử ngoại gần (190-400nm) và khả kiến (400-780nm) của các chất gây ra sự chuyển dịch của các điện tử từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích

thích

• Biểu đồ biển diễn sự tương quan giữa cường độ hấp thu theo bước sóng của một chất được gọi là phổ UV-Vis của chất ấy trong điều kiện xác định

• Các quang phổ kế UV-Vis đo độ truyền quang T hay

độ hấp thụ A của bức xạ khi truyền qua mẫu lỏng

• Độ truyền quang T được tính:

Hay :

• Độ hấp thụ A được xác định :

PHỔ UV-VIS

• Tùy vào trạng thái của mẫu đo mà phổ thu được có những đường nét khác nhau:

PHỔ UV-VIS

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

hay điện tử n nằm trên các

orbital của các nguyê tử

nhẹ như H, C, N, O

CHUYỂN MỨC σ →σ*

• Sự chuyển vị của e trong liên kết σ của các hợp chất hửu

cơ từ orbital liên kết σ lên phản liên kết σ*

• Sự chuyển vị này đòi hỏi một năng lượng khá lớn, vì vậy quá trình chuyển vị nằm trong vùng tử ngoại xa ( UV)

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

CHUYỂN MỨC n → σ*

• Sự chuyển vị của các điện tử từ obital n lên các orbital σ* trong các nguyên tử như O, N, S

• Xãy ra ở vùng phổ tử ngoại gần có cường độ không lớn

Sự dịch chuyển này dao động ở 180nm cho alcol, dẫn xuất halogen của nó là 190nm Đối với các amin là 220nm

Ví dụ : Ete có λmax= 190nm ( ε =2000)max= 190nm ( ε =2000)

Metanol có λmax= 190nm ( ε =2000)max= 183nm ( ε =50)

Etylamin có λmax= 190nm ( ε =2000)max= 210 nm ( ε =800)

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

CHUYỂN MỨC n→ π*

• Đây là quá trình thường xãy ra trong phân tử có một

nguyên tử chứa điện tử không liên kết như ở những

phân tử chứa nhóm chức cacbonyl (C=O) và bước sóng hấp thu tử 270nm- 295nm Có cường độ hấp thu thấp

• Bản chất của các dung môi có ảnh hưởng đến bước

sóng hấp thu vì nó tác động đến liên kết trong phân tử

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

CHUYỂN MỨC π→π*

• Các hợp chất đồng phân với etylen chứa liên kết đôi

trong phân tử có khả năng hấp thu mạnh trong khoảng

bước sóng 170nm

• Vị trí hấp thu phụ thuộc vào sự hiện diện của nhóm thế

ví dụ etylen có λmax= 190nm ( ε =2000)max= 165nm (ε =16000)

• Những hợp chất không màu thường có phổ hấp thu

trong vùng cận tử ngoại Khi chúng hấp thu bức xạ thì

chúng sẽ chuyển từ orbital cho điện tử sẽ chuyển lên

orbital nhận điện tử có mức năng lượng cao hơn

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

CHUYỂN MỨC d d

• Sự chuyển mức xãy ra ở các orbital d, nhất là ở các kim loại vùng chuyển tiếp

• Các phối tử có cặp điện tử tự do tham gia lai hóa

với những orbital này chuyển điện tử vào các

orbital này gây ra sự chuyển mức.

• Màu tạo ra của các phức làm cho phức có khả năng hấp thu những bước sóng ở vùng khả kiến

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ CỦA CÁC HỢP

CHẤT HỬU CƠ

CÁC NHÓM CHỨC

• Nhóm chức là những nhóm nhỏ được tạo thành từ

nhiều nguyên tử, quyết định tính chất của hợp chất

hửu cơ

• Tại vị trí các nhóm chức trong phân tử các dịch

chuyển điện tử xãy ra, nên phổ đồ của phân tử hửu cơ liên quan tới các nhóm chức trong phân tử

• Người ta đã tìm được các bước sóng hấp thu cực đại cho từng nhóm chức.Từ đó có thể dự đoán sự tồn tại của các nhóm chức thông qua độ hấp thu của nó.

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

• Ảnh hưởng của dung môi

• Ảnh hưởng của sự liên hợp

• Ảnh hưởng của pH

ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG MÔI

• Bước sóng hấp thu và cường độ hấp thu của các hợp chất chịu ảnh hưởng của dung môi

• Sự tác động của những dung môi khác nhau lên các phân tử làm thay đổi mức năng lượng giửa các trạng thái kích thích và cơ bản

• Sự tác động của dung môi lên phân tử làm sinh

ra :chuyển dịch xanh và chuyển dịch đỏ

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

CHUYỂN DỊCH XANH

• Là hiện tượng hấp thu bức xạ của các hợp chất hửu cơ

có bước sóng ngắn hơn trong những dung môi có tính phân cực cao

• Hiện tượng tìm thấy ở quá trình chuyển dịch n→ π* của nhóm cacbonyl

• Nguyên nhân là do sự làm bền trạng thái n của dung

môi

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

CHUYỂN DỊCH ĐỎ

• Là hiện tượng các hợp chất hửu cơ có xu hướng hấp thu những bức xạ có bước sóng dài hơn trong những dung môi có độ phân cực cao hơn

• Hiện tượng được tìm thấy ở các phân tử hửu cơ mà

trong cấu trúc phân tử của nó có sự liên hợp

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

CHUYỂN DỊCH ĐỎ

• Nguyên nhân của hiện tượng này là:

+ Do khi mạch C càng dài thì hiệu ứng liên hợp càng tăng, dẫn tới độ lệch năng lượng giữa hai trạng thái giảm

+ Trong phân tử hửu cơ có hiệu ứng liên hợp càng dài thì bước sóng hấp thu càng lớn

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

CHUYỂN DỊCH ĐỎ

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

TÓM TẮC CHUYỂN DỊCH XANH VÀ

CHUYỂN DỊCH ĐỎ

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

CHUYỂN MỨC

Ảnh hưởng của sự liên

hợp

Sự liên hợp p-π hay π- π

đều làm cho trạng thái kích

thích của điện tử π* bền hơn

có năng lượng thấp hơn đều

này dẫn tới bước sóng hấp

thu dài hơn

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ

CHUYỂN MỨC

THIẾT BỊ QUANG PHỔ HẤP THU UV-VIS

Nguồn sáng có nhiệm vụ cung cấp bức xạ tương thích với quá trình đo Bức xạ được cung cấp bởi nguồn sáng

thường là chùm bức xạ đa sắc, nó bao trùm một khoảng rộng của phổ

NGUỒN SÁNG

+ Đèn Tungsten Halogen , là một nguồn sáng phổ biến

dùng trong máy quang phổ Đèn này chứa một sợi dây mảnh tungsteng được đặt trong thủy tinh Khoảng bức xạ

mà đèn cung cấp là từ 330 đến 900 nm, được dùng trong vùng visible.

+Thời gian sử dụng đèn này khoảng 1200h

+ Với U= 6v và cường độ rất lớn dây

tungten bị nung đỏ đưa bầu khi trơ

( neon, Argon)lên trạng thái kích

thích và phát bức xạ

TUNGSTEN LAMP

Đèn hydrogen or deuterium cung cấp bức xạ trong vùng Ultraviolet tương ứng với dãi bức xạ từ 200 đến 450 nm.

Trong hai đèn thì đèn Deuterium ổn định hơn và có thời gian sử dụng khoảng 500h Đây là đèn cho phổ liên tục

Hydrogen / Deuterium Lamps

• Thu nhận chùm bức xạ đa sắc phát ra từ đèn, và cho bức xạ đơn sắc đi ra

• Có hai loại thiết bị phổ biến gồm lăng kính cà cách tử

THIẾT BỊ TẠO BỨC XẠ ĐƠN SẮC

Lăng kính (Prism)

+ Những bức xạ có bức sóng khác

nhau sẽ bị bẻ gảy những

góc khác nhau khi đi ra khỏi lăng

+ Lăng kính có thể được làm từ thủy

tinh hay thạch anh

+ Tùy thuộc vào vật liệu làm lăng lính

mà nó có thể tách những bức xạ trong

vùng nào (Lăng kinh thủy tinh phù hợp

với các bức xạ trong vùng visible

nhưng lăng kính thạch anh thì bao phủ

ở cả hai vùng Ultraviolet và Visible)

THIẾT BỊ TẠO BỨC XẠ ĐƠN SẮC

+ Cách tử được cấu tạo với vô

Quan sát phổ qua cách tử

THIẾT BỊ TẠO BỨC XẠ ĐƠN SẮC

+ Khoang hấp thu là vùng tối nằm vị trí cuối cùng của đường truyền.

+ Tia bức xạ đơn sắc sau đi được tách ra sẽ đi đến đó Thường được thiết kế là một ống nhỏ gọi là Cuvettes + Cuvettes được làm bằng nhựa, thủy tinh hay thạch anh

để chứa mẫu đo

BỘ PHẬN CHỨA MẪU(CUVETTES)

+ Có tác dụng cảm nhận bức xạ điện từ sau khi bị hấp thụ và chuyển lượng bức xạ này thành dòng điện.

+ Cường độ dòng điện thu được là tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ đập vào bề mặt catot

+ Tế bào quang điện hay Ống nhân quang điện là những thiết

bị hửu dụng trong việc đo xác định

THIẾT BỊ NHẬN BIẾT(DETECTORS)

 Ống nhân quang điện có chức năng tổ hợp các tín hiệu chuyển đổi qua vài giai đoạn khuyếch đại trong thân của ống Bản chất của nguyên liệu làm cathode là xác định độ nhạy của phổ

ỐNG NHÂN QUANG ĐIỆN

THIẾT BỊ NHẬN BIẾT(DETECTORS)

Tế bào quang điện

CÁC LOẠI MÁY QUANG PHỔ

+ Máy quang phổ chùm tia đơn là được phát minh ra đầu tiên, và toàn bộ ánh sáng đi qua mẫu

+ Loại này là rẻ hơn vì nó được thiết kế khá đơn giản

Có hai loại : Máy một chùm tia và hai chùm tia

Máy một chùm tia

Ưu điểm của máy một chùm tia : Giá thành thấp, thông lượng bức xạ đi qua cao và như vậy độ nhạy cao.

Nhược điểm: là có khoảng lệch thời gian khi tiến hành đo giữa các chuẩn cũng như mẩu xác định, vì vậy có thể có vấn đề với độ trôi Điều này đã xãy ra với những thiết bị củ, những thiết bị hiện đại với những tính năng cao và ổn định đã khắc phục nhược điểm này Vì vậy máy quang phổ một chùm tia vẫn có những ứng dụng cao trong các phòng thí

Máy một chùm tia

CÁC LOẠI MÁY QUANG PHỔ

MÁY QUANG PHỔ DIODE ARRAY

CÁC LOẠI MÁY QUANG PHỔ

+ Thiết bị đo hai chùm tia nhằm mục đích khắc phục độ trôi xãy ra trong quá trình đo Nguyên nhân gây ra độ trôi là cường

độ ánh sáng bị mất đi trên đường truyền, do thay đổi đường đi,

do phản xạ, do sự chuyển hóa thành dòng điện khi tương tác với detector Sự mất đi này không đồng nhất khi đo mẫu blank

và mẫu đo riêng biệt

+ Trong thiết bị hai chùm tia có hai vị trí đo, tương ứng với mẫu và mẫu đối chứng Chùm tia sáng tới được phân tách

thành hai chùm có cường độ bằng nhau, một chùm đi qua mẫu

đo và một chùm đi qua mẫu đối chứng Như vậy I0 và I được

đo cùng một lúc

Double beam

CÁC LOẠI MÁY QUANG PHỔ

Double beam

CÁC LOẠI MÁY QUANG PHỔ

• Ưu điểm của thiết bị hai chùm tia

Cho độ chính xác cao vì mẫu đo và mậu đối chứng được đo cùng một lúc

• Nhược điểm là giá thành cao, độ nhạy thấp do cấu trúc quang học phức tạp hơn, độ tin cậy thấp hơn

Double beam

CÁC LOẠI MÁY QUANG PHỔ

• Phân tích hàm lượng kim loại trong thực phẩm

• Phân tích một số chỉ tiêu nước

Định luật Lambert- Beer

Định luật Lambert- Beer

Một số sách ký hiệu K’ là Ɛ

HIỆU CHỈNH

SAI LỆCH TRONG ĐL LAMBERT - BEER

• Định luật chỉ đúng với những dung dịch có nồng độ

là thấp

• Do nguồn sáng không thật là đơn sắc nên có lẫn

những bức xạ có bước sóng lân cận nhiểm vào Dẫn tới A= lg I/I0 không đúng