Phổ UV-Vis là một kỹ thuật phân tích quan trọng trong phân tích hóa.
Nhiều cation và anion trong dung dịch có thể xác định với độ nhạy và độ chọn lọc cao.
Nguyên lý chung trong phân tích: mẫu được thêm các tác nhân, trong điều kiện phù hợp (nhiệt độ, pH, thời gian….) xảy ra phản ứng đặc trưng giữa các tác nhân với nguyên tố cần phân tích. Phức hoặc hợp chất tạo thành thường có màu và có thể hấp thụ năng lượng ánh sáng UV-Vis tại một hoặc một số bước sóng đặc trưng (được gọi là các cực đại hấp thụ). Dựa vào khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng này có thể sử dụng phổ UV-Vis để định tính và định lượng nguyên tố cần phân tích. Độ hấp thụ ánh sáng A tại một bước sóng cụ thể tăng khi nồng độ C (mol.l-1) của các chất trong mẫu tăng. Định luật Beer-Lambert biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ theo công thức:
A = .b.C (1-1)
Trong đó: A (Abs): độ hấp thụ;
(M-1.cm-1): là độ hấp thụ mol hay hệ số tắt phân tử
b (cm): bề dày bên trong của cuvet hay quãng đường mà ánh sang đi qua lớp dung dịch
Trong phân tích đo quang, với một hệ dung dịch phân tích cụ thể, bước sóng tia tới đơn sắc thì ε là xác định, trong thực nghiệm luôn có thể chọn b cố định nên
định luật Beer-Lambert có thể viết dưới dạng:
A = KC với K= εb = const (1-2)
Dựa vào phương trình (1-2) thực hiện phương pháp phân tích đo quang định lượng. Điều này chỉ đúng với độ hấp thụ đo được trong khoảng nồng độ giới hạn (khoảng nồng độ bảo đảm mối quan hệ giữa A và C vẫn là tuyến tính).
Nguyễn Mạnh Hùng 25 Đại Học Bách khoa Hà Nội
Để định lượng bằng phổ UV-Vis, các hợp chất cần xác định phải bền, ít phân ly, ổn định, không thay đổi thành phần trong khoảng thời gian nhất định để thực hiện phép đo (1020 phút). Khoảng xác định nồng độ theo phương pháp 10-610-2M tùy thuộc chất cần phân tích và hệ thuốc thử sử dụng. Giới hạn phát hiện của phương pháp 10-7M [34]
* Ưu nhược điểm của phương pháp phân tích UV-Vis
Ưu điểm
Phương pháp có độ nhạy tương đối cao, cho phép xác định nồng độ trong khoảng 10-610-2 mol.l-1 (10-4%1%). Phương pháp được áp dụng phân tích các chất với giới hạn phát hiện cỡ 0,010,1 mg.l-1.
Phân tích thuận tiện: Không đòi hỏi thiết bị quá đắt tiền, có thể phân tích nhiều đối tượng mẫu khác nhau.
Dễ tự động hóa: Tất cả các động tác từ đưa mẫu vào phân tích, thêm hóa chất cần thiết, vẽ phổ, xử lý phổ, xử lý kết quả, xử lý thống kê đều có thể được thực hiện một cách tự động trên các máy móc, thiết bị hiện đại.
Phương pháp này cũng rất thuận lợi cho việc nghiên cứu các cơ chế tạo phức, xác định các dạng tồn tại của các ion trung tâm, các ligan nằm trong phức đơn và đa ligan trong pha nước cũng như pha hữu cơ.
Nhược điểm
Phương pháp UV-Vis đòi hỏi phức màu hình thành phải có độ bền cao, ít phân ly (hằng số bền K>108), có thành phần xác định, ổn định theo thời gian, phải ổn định ít nhất là 15 phút.
Sai số do các yếu tố làm ảnh hưởng đến sự hấp thụ quang của dung dịch là: bước sóng của ánh sáng tới (ánh sáng không đơn sắc, …) và các yếu tố gây ảnh hưởng đến nồng độ (sự pha loãng dung dịch, nồng độ ion H+, có ion lạ trong dung dịch, …). Sai số chủ quan do người thực hiện phép đo phạm phải khi đo các giá trị mật độ quang A hay độ truyền quang T. Đối với phương pháp UV-Vis, tổng sai số
Nguyễn Mạnh Hùng 26 Đại Học Bách khoa Hà Nội
tuyệt đối phạm phải từ 0,21%. Độ lặp lại chính xác của phương pháp là 1%, sai số tương đối 5%.