BÁO CÁO THỰC TẬP MÁY PHỔ UVVIS Lớp: Nhóm 1Sáng thứ 3 I. Cơ sở lý thuyết và một số ứng dụng của phương pháp phổ UV VIS. 1. Cơ sở lý thuyết Dựa trên định luật Lambert—Beer. Khi chiếu 1 chùm sáng đơn sắc đi qua môi trường vật chất thì cường độ tia sáng ban đầu là I0 sẽ bị giảm đi còn I Tỷ số T= II0 được gọi là độ truyền quang A=1T được gọi là độ hấp thụ Độ hấp thụ của dung dịch tuân theo định luật Lambert Beer: A=lg(I0I) = ε.l.C Trong đó: A : Độ hấp thụ ở bước sóng λ ε : hệ số hấp thụ l : độ dày cuvet C : nồng độ dung dịch Ở điều kiện bình thường, các electron trong phân tử nằm ở trạng thái cơ bản, khi có ánh sáng kích thích với tần số ν thích hợp thì các electron này sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn. Theo cơ học lượng tử, ở trạng thái cơ bản các electron được sắp đầy vào các obital liên kết σ,π hay n có mức năng lượng thấp, khi bị kích thích sẽ bị chuyển lên các mức năng lượng cao hơn σ →σ ; π → π ; n → π,σ Hiệu số giữa các mức năng lượng này khác nhau. Vì: ∆E=hν=hcλ Các loại cuvet : + Cuvet thạch anh: Đo đươc cả vùng UV và VIS + Cuvet thủy tinh: Chỉ đo được vùng VIS + Cuvet nhựa: đo được vùng 280nm 800nm 2. Ứng dụng của phổ UV VIS a. Định tính: Xác định nhóm chức Nghiên cứu hệ liên hợp C=C; C≡C; C=O; C=N; N=N;… Xác định cấu trúc lập thể của các phân tử. b. Định lượng: Cơ sở của phương pháp phổ UV VIS phân tích định lượng dựa trên nguyên tắc đo mẫu chuẩn chất tinh khiết và mẫu phân tích sau đó qua tính toán hoặc lập đường chuẩn để tính kết quả. Phương pháp lập đường chuẩn: Bằng 1 số mẫu đã biết nồng độ và đo mật độ quang : A=f (C) Sau đó lấy mẫu phân tích đo mật độ quang A, dựa vào đường chuẩn xác định nồng độ C. Phương pháp thêm chuẩn: Tiến hành đo mật độ quang Anc của dung dịch chuẩn. Sau đó ta thêm một lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiên cứu cho đến nồng độ Cch chọn trước và thu được dung dịch có nồng độ Cnc+ Cch và mật độ quang Anc +Ach ¬ Phương pháp so sánh: Đo 1 mẫu chuẩn và 1 mẫu phân tích rồi tính toán: Ac = ε.l.Cc AT = ε.l.CT → AcAt = CcCt → Ct = (At.Cc)Ac II. Những yếu tố ảnh hưởng đến cực đại hấp thụ. Các yếu tố ảnh hưởng như : môi trường đo, dung môi, bản chất của chất ( nhóm thế, vị trí nhóm thế…) 1. 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 giữa các trạng thái kích thích và cơ bản. Tùy theo bản chất phân cực của dung môi và chất tan mà phổ tử ngoại của chất tan thay đổi theo cách khác nhau ( các chất phân cực tan tốt trong dung môi phân cực và các chất không phân cực tan tốt trong dung môi không phân cực). Khi tăng độ phân cực của dung môi thì dải K chuyển dịch về phía sóng dài R ( n π ) lại chuyển dịch về phía sóng ngắn. 2. Hiệu ứng nhóm thế: Khi thay thế nguyên tử H của hợp chất anken hay vòng thơm bằng các nhóm thế khác nhau, tùy theo nhóm thế đó có liên hợp hay không liên hợp đối với hệ nối đôi của phân tử mà ảnh hưởng nhiều hay ít đến phổ tử ngoại của phân tử. Đối với các nhóm thế không liên hợp như(CH3, CH2OH, CH2COOH...) thì ảnh hưởng ít còn các nhóm thế liên hợp như ( C=CR2, COOH, OH, NO2…) có ảnh hưởng mạnh làm chuyển dịch cực đại hấp thụ về phía sóng dài và tăng cường độ hấp thụ 3. Hiệu ứng lập thể: Khi tính đồng phẳng của phân tử bị mất đi thì sự liên hợp của phân tử bị phá vỡ, làm λmax giảm đi một ít nhưng εmax giảm nhiều, vì vậy có thể xem λmax là căn cứ để so sánh tính đồng phẳng của một phân tử cho trước. III. Kết quả thực nghiệm 1. Phân tích định tính: a. So sánh phổ của acid benzoic trong 2 dung môi ethanol và n hexan ? Dung môi có ảnh hưởng mạnh đến vị trí cực đại hấp thụ tùy theo độ phân cực của dung môi và chất tan mà phổ tử ngoại của chất tan thay đổi theo các cách khác nhau. Khi tăng độ phân cực của dung môi thì dải K chuyển dịch về phía sóng dài còn dải R (n→π) lại chuyển dịch về phía sóng ngắn. Axit benzoicDung môi λmax (nm) Bước chuyển Ethanol 227.4 n→π (C=O) 202.6 π→ π ( C=C) nhexan 231.4 n→π (C=O) 200.6 π→ π ( C=C) Do ethanol là dung môi phân cực và n hexan là dung môi không phân cực nên dải R (n→π) sẽ chuyển dịch về phía sóng ngắn và dải K chuyển dịch về phía sóng dài. b.Giải thích sự chuyển dịch bước sóng ở các cực đại hấp thụ khi so với phổ tử ngoại của p nitrobenzoic và m nitrobenzoic và axit – benzoic ? Chấtdung môi ethanol λmax (nm) Bước chuyển Axit benzoic 227.4 n→π (C=O) 202.6 π→ π ( C=C) m nitrobenzoic 255.8 n→π (C=O) 217.2 π→ π ( C=C) p nitrobenzoic 259.0 n→π (C=O) 203.0 π→ π ( C=C) λmax quanh vùng 200260 nm nên đó là benzen và benzen thế. Do mnitrobenzoic và pnitrobenzoic có nhóm NO2 mang hiệu ứng (C) gắn trực tiếp vào vòng benzene làm cho chuyển dịch cực đại hấp thụ về phía sóng dài. Do hiệu ứng không gian, các nhóm thế gần nhau sẽ đẩy nhau → E↓ →λ↑ 2. Phân tích định lượng. Cách pha dung dich : Cân 50mg acid benzoic rồi pha vào bình định mức 100 ml + Lấy 1ml dung dịch trên định mức trong bình 10ml được nồng độ 5mgl + Lấy 2ml dung dịch trên định mức trong bình 10ml được nồng độ 10mgl + Lấy 3ml dung dịch trên định mức trong bình 10ml được nồng độ 15mgl + Lấy 4ml dung dịch trên định mức trong bình 10ml được nồng độ 20mgl a. Phương pháp so sánh: Ac = ε.l.Cc At = ε.l. Ct → AcAt = CcCt → Ct = (At.Cc)Ac Mẫu 1: Ct = (1,804 .20)1,791 = 20,1 mgl Mẫu 2: Ct = (2,609 .20)1,791 = 29,1 mgl Do đó, phương pháp so sánh chỉ áp dụng với chất chuẩn và chất phân tích có nông độ gần bằng nhau.
BÁO CÁO THỰC TẬP MÁY PHỔ UV-VIS Lớp: Nhóm 1-Sáng thứ I Cơ sở lý thuyết số ứng dụng phương pháp phổ UV- VIS Cơ sở lý thuyết Dựa định luật Lambert—Beer Khi chiếu chùm sáng đơn sắc qua môi trường vật chất cường độ tia sáng ban đầu I0 bị giảm I Tỷ số T= I/I0 gọi độ truyền quang A=1/T gọi độ hấp thụ Độ hấp thụ dung dịch tuân theo định luật Lambert- Beer: A=lg(I0/I) = l.C Trong đó: A : Độ hấp thụ bước sóng : hệ số hấp thụ l : độ dày cuvet C : nồng độ dung dịch Ở điều kiện bình thường, electron phân tử nằm trạng thái bản, có ánh sáng kích thích với tần số thích hợp electron hấp thụ lượng chuyển lên trạng thái kích thích có mức lượng cao Theo học lượng tử, trạng thái electron đầy vào obital liên kết hay n có mức lượng thấp, bị kích thích bị chuyển lên mức lượng cao →; →*; n → Hiệu số mức lượng khác Vì: Các loại cuvet : + Cuvet thạch anh: Đo đươc vùng UV VIS + Cuvet thủy tinh: Chỉ đo vùng VIS + Cuvet nhựa: đo vùng 280nm- 800nm Ứng dụng phổ UV- VIS a Định tính: - Xác định nhóm chức - Nghiên cứu hệ liên hợp C=C; C≡C; C=O; C=N; N=N;… - Xác định cấu trúc lập thể phân tử b Định lượng: Cơ sở phương pháp phổ UV- VIS phân tích định lượng dựa nguyên tắc đo mẫu chuẩn chất tinh khiết mẫu phân tích sau qua tính tốn lập đường chuẩn để tính kết - Phương pháp lập đường chuẩn: Bằng số mẫu biết nồng độ đo mật độ quang : A=f (C) Sau lấy mẫu phân tích đo mật độ quang A, dựa vào đường chuẩn xác định nồng độ C - Phương pháp thêm chuẩn: Tiến hành đo mật độ quang Anc dung dịch chuẩn Sau ta thêm lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiên cứu nồng độ Cch chọn trước thu dung dịch có nồng độ Cnc+ Cch mật độ quang Anc +Ach - Phương pháp so sánh: Đo mẫu chuẩn mẫu phân tích tính tốn: Ac = c AT = T → = Ct = II Những yếu tố ảnh hưởng đến cực đại hấp thụ Các yếu tố ảnh hưởng : môi trường đo, dung môi, chất chất ( nhóm thế, vị trí nhóm thế…) Ảnh hưởng dung mơi: - Bước sóng hấp thu cường độ hấp thu hợp chất chịu ảnh hưởng dung môi - Sự tác động dung môi khác lên phân tử làm thay đổi mức lượng trạng thái kích thích Tùy theo chất phân cực dung môi chất tan mà phổ tử ngoại chất tan thay đổi theo cách khác ( chất phân cực tan tốt dung môi phân cực chất không phân cực tan tốt dung môi không phân cực) Khi tăng độ phân cực dung môi dải K chuyển dịch phía sóng dài R ( n * ) lại chuyển dịch phía sóng ngắn Hiệu ứng nhóm thế: Khi thay nguyên tử H hợp chất anken hay vòng thơm nhóm khác nhau, tùy theo nhóm có liên hợp hay khơng liên hợp hệ nối đôi phân tử mà ảnh hưởng nhiều hay đến phổ tử ngoại phân tử Đối với nhóm khơng liên hợp như(CH3, CH2OH, CH2COOH ) ảnh hưởng cịn nhóm liên hợp ( C=CR2, COOH, OH, NO2…) có ảnh hưởng mạnh làm chuyển dịch cực đại hấp thụ phía sóng dài tăng cường độ hấp thụ Hiệu ứng lập thể: Khi tính đồng phẳng phân tử bị liên hợp phân tử bị phá vỡ, làm max giảm max giảm nhiều, xem max để so sánh tính đồng phẳng phân tử cho trước III Kết thực nghiệm Phân tích định tính: a So sánh phổ acid benzoic dung môi ethanol n- hexan ? Dung mơi có ảnh hưởng mạnh đến vị trí cực đại hấp thụ tùy theo độ phân cực dung môi chất tan mà phổ tử ngoại chất tan thay đổi theo cách khác Khi tăng độ phân cực dung mơi dải K chuyển dịch phía sóng dài cịn dải R (n*) lại chuyển dịch phía sóng ngắn Axit benzoic-Dung mơi Ethanol (nm) 227.4 202.6 231.4 200.6 n-hexan Bước chuyển n→* (C=O) →* ( C=C) n→* (C=O) →* ( C=C) Do ethanol dung môi phân cực n- hexan dung môi không phân cực nên dải R (n*) chuyển dịch phía sóng ngắn dải K chuyển dịch phía sóng dài b.Giải thích chuyển dịch bước sóng cực đại hấp thụ so với phổ tử ngoại p- nitrobenzoic m- nitrobenzoic axit – benzoic ? Chất-dung môi ethanol Axit benzoic (nm) 227.4 Bước chuyển n→* (C=O) m- nitrobenzoic p- nitrobenzoic 202.6 255.8 217.2 259.0 203.0 →* ( C=C) n→* (C=O) →* ( C=C) n→* (C=O) →* ( C=C) quanh vùng 200-260 nm nên benzen benzen Do m-nitrobenzoic p-nitrobenzoic có nhóm NO2 mang hiệu ứng (-C) gắn trực tiếp vào vòng benzene làm cho chuyển dịch cực đại hấp thụ phía sóng dài Do hiệu ứng khơng gian, nhóm gần đẩy E↓ → Phân tích định lượng Cách pha dung dich : Cân 50mg acid benzoic pha vào bình định mức 100 ml + Lấy 1ml dung dịch định mức bình 10ml nồng độ 5mg/l + Lấy 2ml dung dịch định mức bình 10ml nồng độ 10mg/l + Lấy 3ml dung dịch định mức bình 10ml nồng độ 15mg/l + Lấy 4ml dung dịch định mức bình 10ml nồng độ 20mg/l a Phương pháp so sánh: Ac = l.Cc At = Ct → = Ct = Mẫu 1: Ct = = 20,1 mg/l Mẫu 2: Ct = = 29,1 mg/l Do đó, phương pháp so sánh áp dụng với chất chuẩn chất phân tích có nơng độ gần ... Kết thực nghiệm Phân tích định tính: a So sánh phổ acid benzoic dung môi ethanol n- hexan ? Dung mơi có ảnh hưởng mạnh đến vị trí cực đại hấp thụ tùy theo độ phân cực dung môi chất tan mà phổ. .. C=C; C≡C; C=O; C=N; N=N;… - Xác định cấu trúc lập thể phân tử b Định lượng: Cơ sở phương pháp phổ UV- VIS phân tích định lượng dựa nguyên tắc đo mẫu chuẩn chất tinh khiết mẫu phân tích sau qua... nhau, tùy theo nhóm có liên hợp hay khơng liên hợp hệ nối đôi phân tử mà ảnh hưởng nhiều hay đến phổ tử ngoại phân tử Đối với nhóm khơng liên hợp như(CH3, CH2OH, CH2COOH ) ảnh hưởng cịn nhóm liên