Định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng -Định luật Bouger- Lambert-Beer
Khi chiếu một dòng sáng qua dung dịch chất hấp thụ ánh sáng, chất đó sẽ hấp thụ chọn lọc một số tia sáng tùy theo màu sắc của chất. Hai dung dịch của một chất màu có nồng độ khác nhau sẽ nh− nhau về sắc thái màu nh−ng khác nhau về c−ờng độ màu, C−ờng độ màu đ−ợc đo bằng độ giảm năng l−ợng chùm sáng ở b−ớc sóng xác định khi đi qua dung dịch.
Xét sự hấp thụ ánh sáng bởi dung dịch chất màu đựng trong curvet có thành song song với độ dày lớp dung dịch là l, nồng độ là C.
Biểu thức của định luật Bouger- Lambert-Beer
0 lgI A lC I ε = = (3.1) Trong đó: A: Độ hấp thụ quang Io: C−ờng độ ánh sáng tới I: C−ờng độ ánh sáng sau khi bị hấp thụ l: Độ dày lớp dung dịch hấp thụ C: nồng độ dung dịch chất hấp thụ ε: Hệ số hấp thụ Hình 3.5 Sơ đồ tính toán cho định luật Bouger-
Nguyễn Kim Thanh ITIMS 2008 -2010 52
Cơ sở cho phép phân tích định l−ợng dung dịch chất màu
Dựa trên biểu thức định l−ợng 3.1, nếu đo độ hấp thụ quang của một dãy dung dịch có nồng độ khác nhau với cùng một b−ớc sóng và cùng một curvet tức là giữ l và ε = const thì A= f(C) là hàm tuyến tính.
Đây là cơ sở cho phép xác định nồng độ dựa trên ph−ơng pháp đ−ờng chuẩn
Tr−ớc hết cần pha chế một dãy dung dịch có nồng độ tăng dần. Tùy với từng loại mẫu mà có thể thêm chất điều chính pH, dung môi, muối với l−ợng nh− nhau cho cả dãy. Đo độ hấp thụ quang tại một b−ớc sóng (th−ờng là b−ớc sóng hấp thụ cực đại) của cả dãy dung dịch rồi lập đ−ờng chuẩn A=f(C)
Hình 3.6 Dạng đ−ờng chuẩn trong phân tích trắc quang
Để phân tích hàm l−ợng chất X trong các mẫu phân tích, ta pha chế dung dịch định l−ợng gần giống các điều kiện khi pha chế mẫu. Đo độ hấp thụ quang của
mẫu và tìm nồng độ t−ơng ứng trên đ−ờng chuẩn đã lập sẵn.
Sơ đồ của một máy trắc quang UV- Vis
Một phổ kế UV-Vis th−ờng gồm nguồn sáng, bộ phận lọc tia sáng đơn sắc, tế bào quang điện, bộ phận ghi tín hiệu. Tùy mục đích sử dụng ánh sáng th−ờng có hai nguồn, nguồn UV vực tím dùng đèn thủy ngân hay đèn đơteri, nguồn khả kiến dùng đèn Vonfram. Bộ phận lọc tia đơn sắc có thể là lăng kính, kính màu, hay cách tử. Với công nghệ hiện đại, máy có thể phân giải b−ớc sóng tới 0,1 nm, Nguồn đơn sắc đ−ợc đi qua hệ thổng g−ơng để rẽ nhánh thành hai chùm tia qua mẫu so sánh và mẫu thực. Nếu đo trong vùng khả kiến, có thể dùng curvet thủy tinh quang học hay thủy
A
C AX
Nguyễn Kim Thanh ITIMS 2008 -2010 53 tinh hữu cơ. Tuy nhiên nếu đo trong vùng tử ngoại, phải dùng tới curvet thạch anh. Bộ phân thu nhận tín hiệu là các tế bào quang điện chuyển đổi dòng quang năng thành dòng điện và tín hiệu điện này sẽ đi vào bộ phận nhận tín hiệu và xử lý. Hiện nay phổ kế UV-Vis hiện đại th−ờng đi kèm với phần mềm xử lý trên máy tính khiến cho việc xử lý kết quả nhanh chóng và dễ dàng.
Hình 3.7 Sơ đồ máy trắc quang UV-vis
Phổ hấp phụ UV-Vis đo trên máy UV-VIS 2450 PC (Shimadzu, Nhật Bản) tại trung tâm Vật liệu tr−ờng đại học Khoa học tự nhiên -Đại học quốc gia Hà nội