CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.5.2. Phương pháp phân tích phổ UV-vis
Phân tích quang phổ là một trong những phương pháp phân tích thông dụng thường được sử dụng đểxác định thành phần hóa học, cấu trúc cũng như các tính chất vật lý, hóa học của chất cần phân tích. Cùng với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật, các phương pháp phân tích đặc trưng quang ngày càng chính xác, đa dạng và phong phú hơn mang lại nhiều lựa chọn cho người sử dụng tùy vào mục đích nghiên cứu. Một
44
trong những phương pháp phân tích quang phổđược ứng dụng rộng rãi bởi khảnăng phân tích định tính cũng như định lượng một cách chính xác cùng với giá thành không quá cao phải kểđến đó là phương pháp phân tích phổ hấp thụ UV-vis. Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ hấp thụ UV-visdựa trên hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ của các nguyên tử. Hiện tượng này có thể miêu tả bằng việc cường độ sáng của một chùm sáng có xu hướng giảm sau khi đi qua một môi trường vật chất (I < I0) như trình bày trên hình 2.11.
Hình 2.11. Cường độ sáng của chùm sáng giảm khi đi qua môi trường vật chất.
Giải thích cho hiện tượng hấp thụ bức xạđiện từ của môi trường vật chất là do sự tương tác giữa điện trường của sóng điện từ có tần sốω với môi trường vật chất. Các điện tử trong nguyên tử sẽ bịthay đổi vị so với hạt nhân và dao động điều hòa với tần số bằng tần số của sóng tới, khi đó các điện tử trở thành nguồn photon thứ cấp. Sự xuất hiện nguồn thứ cấp sẽ dẫn tới sự giao thoa giữa sóng tới và sóng thứ cấp và tạo thành các sóng có biên độ khác với biên độ của sóng tới. Kết quả của sự giao thoa là cường độ sóng truyền qua môi trường bị giảm đi do một phần bị hấp thụ và một phần được giải phóng thành các bức xạ thứ cấp. Dựa trên cơ sở lý thuyết của hiện tượng hấp thụ bức xạđiện từ của vật chất, có thể giải thích nguyên lý của phương pháp phân tích phổ hấp thụ UV-visnhư sau: Mỗi vật chất khác nhau có khả năng hấp thụ khác nhau đối với mỗi bước sóng tới. Vì vậy, bằng việc đo lượng bức xạ bị hấp thụ vào vật chất sẽgiúp ta xác định được tính chất của vật liệu.
Hình 2.12. Mô tả định luật Lambert.
Để giải thích và giúp cho việc phân tích định lượng trở nên dễ dàng, một số các định luật đã được đưa ra giúp cho chúng ta có cái nhìn đơn giản hơn vềphương pháp cũng như nguyên lý của phương pháp phân tích phổ hấp thụ UV-vis. Định luật
45
Lambert đã được đưa ra nhằm thể hiện mối quan hệ giữa cường độ bức xạ tới và cường độ bức xạthoát ra dưới sựảnh hưởng của độ dày lớp vật chất đóng vai trò là môi trường hấp thụ (xem hình 2.12).
Với hệ sốk được gọi là hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào bản chất của môi trường và bước sóng ánh sáng truyền qua, có thểxác định mối quan hệ giữa các đại lượng thông qua biểu thức:
di = -k.i.dx
Biến đổi toán học ta thu được biểu thức của định luật Lambert:
. 0. k l
I =I e−
Cùng với định luật Lambert, định luật Beer được đưa ra đã giải thích cho sự phụ thuộc của nồng độ chất phân tích C vào độ hấp thụ A:
0
lg I . . .
A D l C k C
I ελ
= = − = =
Định luật cho thấy sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ dung dịch là tuyến tính, đó cũng chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng trắc quang phân tử. Trên hình 2.13 trình bày đường chuẩn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ C và cách xác định nồng độ Cx từ Ax của mẫu cần phân tích.
Hình 2.13. Đường chuẩn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ C và cách xác định nồng
độ Cx từ Axcủa mẫu cần phân tích.