Phƣơng pháp nghiên cứu phổ hấpthụ

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu phổ hấpthụ

Cơ sở lí thuyết của máy đo phổ hấp thụ UV – Vis dựa trên định luật Bouguer- Lambert:

- Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc, song song với cƣờng độ I0 tới vuông góc với một môi trƣờng trong suốt đồng chất đƣợc giới hạn bởi hai đƣờng thẳng song song có độ dài l, thì môi trƣờng hấp thụ một phần ánh sáng khi chùm sáng đi ra khỏi môi trƣờng này cƣờng độ ánh sáng sẽ bị giảm đi, còn lại là I. Cụ thể, khi ta cho chùm ánh sáng có độ dài bƣớc sóng xác định trong vùng khả kiến (Vis) hay trong vùng tử ngoại gần (UV) đi qua vật thể hấp thụ (thƣờng ở dạng dung dịch). Dựa vào lƣợng ánh sáng đã bị hấp thụ bởi dung dịch mà suy ra nồng độ (hàm lƣợng) của dung dịch đó.

Cƣờng độtia tới: I0 = I + IA+Ir

Trong đó: I0 : là cƣờng độ ban đầu của nguồn sáng

I :là cƣờng độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch IA : là cƣờng độ ánh sáng bị hấpthụ bởi dung dịch

Ir : là cƣờng độ ánh sáng phản xạ bởi thành cuvet và dung dịch (giá trị này đƣợc loại bỏ bằng cách lặp lại 2 lần đo).

Cƣờng độ hấp thụ bức xạ của 1 chất đƣợc xác định dựa trên sự giảm cƣờng độ chùm bức xạ khi chiếu qua dung dịch chứa chất khảo sát và đƣợc chứng minh bởi định luật hấp thụ ánh sáng củaBouguer-Lambert-Beer.

Độ hấp thụ A của dung dịch tỷ lệ với nồng độ mol chất ban đầu (C) và bề dày lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua (l) của lớp chất khảosát.

lC I

I

Alg 0 

(2.2) Trong đó: C (mol/l); l(cm),  là hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào bƣớc sóng

40

của môi trƣờng mà không phụ thuộc vào nồng độ C của tâm hấp thụ. (nếu C = 1 mol/l, l = 1 cm thì  đƣợc gọi là hệ số hấp thụ phân tử gam; nếu C = 1% , l = 1 cm thì  đƣợc gọi là hệ số hấp thụ riêng).

Nhƣ vậy, mối quan hệ giữa cƣờng độ ánh sáng I và I0 đƣợc viết lại nhƣ sau:

Cường độ ánh sáng của chùm song song đi qua lớp môi trường hấp thụ có độ

dày I sẽ giảm đi theo một quy luật hàm mũ kl Cl

e I e I I  0.   0.  (k là hệ số hấp thụ tự nhiên)

Định luật Lambert – Beer là cơ sở cho phép phân tích định lƣợng nhằm xác định nồng độ tâm hấp thụ cũng nhƣ nồng độ của dung dịch bằng quang phổ kế hấp thụ.

* Phổ kế hấp thụ:

Gọi I0( ) là cƣờng độ ánh sáng tới có bƣớc sóng .

( )

I  là cƣờng độ ánh sáng truyền qua mẫu có độ dày l có bƣớc sóng .

Độ truyền qua của mẫu đƣợc xác định:     0 ( ) I T I     (2.3) Độ hấp thụ của mẫu đƣợc xác định:     0   ln lnI A T I        (2.4) Dấu (-) ở biểu thức có ý nghĩa là do sự hấp thụ của môi trƣờng vật chất mà cƣờng độ chùm bức xạ đi qua nó bị giảm dần.Từ hai biểu thức trên ta suy ra:

ACl

- Độ hấp thụ A tỷ lệ với nồng độ C của tâm hấp thụ quang học hoặc nồng độ dung dịch, quãng đƣờng l mà ánh sáng truyền qua trong môi trƣờng và hệ số hấp thụ phân tử  .

- Hệ số hấp thụ của một chất phụ thuộc vào tần số (hoặc bƣớc sóng 𝜆) của bức xạ truyền qua nó. Đƣờng cong biểu diễn sự phụ thuộc đó gọi là đƣờng cong hấp thụ (hay phổ hấp thụ). Các cực đại của đƣờng cong hấp thụ hoặc cực tiểu của đƣờng cong truyền qua cho ta các bƣớc sóng của phổ hấp thụ.

41

Đối với các chất khí, chất lỏng loãng (tức môi trƣờng đậm đặc), đƣờng cong hấp thụ gồm những đám khá rộng.

Các mẫu dung dịch lỏng trong khóa luận đƣợc đo phổ hấp thụ UV-Vis tại phòng thí nghiệm Khoa Hóa – Trƣờng Đại học qQuy Nhơn. Các mẫu rắn đƣợc đo phổ hấp thụ UV-Vis tại Viện Vật Lý Kỹ Thuật – Trƣờng Đại Học Bách Khoa HÀ Nội.