CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV – VIS
1.3.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
1.3.1.1. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu
Dung dịch có màu là do bản thân dung dịch đã hấp thụ một phần quang phổ của ánh sáng trắng, phần còn lại ló ra cho ta màu của dung dịch, chính là màu phụ của phần ánh sáng trắng đã bị hấp thụ. [16]
1.3.1.2. Các định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng
Định luật Bugo – Lambe
Khi chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có cường độ I0 qua một lớp vật chất có bề dày l thì cường độ bức xạ đơn sắc ló ra I bao giờ cũng nhỏ hơn I0. Có thể biểu diễn bằng biểu thức sau:
22 I0 = I + Ia + Ir Trong đó: Ia là phần cường độ bị hấp thụ
Ir là phần cường độ bị phản xạ lại I là phần cường độ ló ra
Dựa vào thực nghiệm, định luật hấp thụ ánh sáng biểu diễn bằng biểu thức: I = I0 . e –kl
Trong đó k là hệ số hấp thụ, k phụ thuộc vào bản chất vật chất và bước sóng của bức xạ đơn sắc.
Định luật Lambe – Bia
Nội dung: với cùng bề dày của lớp dung dịch, hệ số hấp thụ k tỉ lệ với nồng độ chất hấp thụ của dung dịch.
Biểu thức: k = ɛ * C Hay I = I0 . e -ɛ*C.l
I = I0. 10-ɛ*C.l
Trong đó: C là nồng độ dung dịch, đo bằng mol/l
l là bề dày của cuvet đựng dung dịch, đo bằng cm
ɛ là hệ số hấp thụ phân tử, phụ thuốc vào bản chất chất hấp thụ, bước sóng của bức xạ đơn sắc và nhiệt độ.
1.3.1.3. Các đại lượng hay sử dụng
Độ truyền quang T: T = I/ I0 = 10-ɛ*C.l Nếu l = 1 thì T gọi là hệ số truyền quang.
T thường biểu diễn bằng đơn vị %. Thang đo T từ 0 – 100. Mật độ quang D hay độ hấp thụ A hay độ tắt E:
D = A = E = - lgT = lg (I0/I) = ɛ.l.C
Với các dung dịch chứa chất hấp thụ xác định, đựng trong các cuvet có kích thước như nhau thì ɛ và l không đổi, khi này có thể biểu diễn: D = A = kC.
1.3.2. Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS
Máy quang phổ UV – VIS có 5 bộ phận cơ bản: - Nguồn bức xạ có năng lượng ổn định.
23 thích hợp với chất nghiên cứu.
- Cuvet chứa dung dịch đo.
- Detecto chuyển tín hiệu quang – năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện. - Bộ phận chỉ thị kết quả, thường là máy tính.
1.3.3. Các phương pháp định lượng Có 3 phương pháp Có 3 phương pháp
- Phương pháp so màu bằng mắt. - Phương pháp đường chuẩn. - Phương pháp thêm chuẩn.
Phương pháp đường chuẩn
Phương trình cơ bản của phép đo định lượng theo phổ UV/VIS là: A = ε.l.C (ε.1 = const vậy A = f(C) hàm bậc nhất)
Bằng cách chuẩn bị một dãy dung dịch màu có nồng độ tăng dần và biết chính xác trước C1, C2, C3, …(thường là 5 – 7 nồng độ nằm trong vùng tuyến tính của mối quan hệ A – C) và dung dịch màu của chất cần xác định nồng độ trong cùng điều kiện phân tích như dãy dung dịch chuẩn. Nghiên cứu chọn điều kiện phù hợp nhất đo phổ của các mẫu chuẩn và mẫu phân tích như các thông số về thời gian, môi trường, loại cuvet… Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn, dựng đường chuẩn theo hệ tọa độ A – C sau đó đo độ hấp thụ quang của dung dịch chất màu cần xác định nồng độ (giả sử là Ax), rồi áp vào đường chuẩn ta sẽ có nồng độ Cx tương ứng với nồng độ chất cần xác định.
24
Phương pháp này rất tiện lợi để phân tích hàng loạt mẫu của cùng một chất trong một loại đối tượng nghiên cứu, nhanh chóng, hiệu suất cao.
1.3.4. Các điều kiện tối ưu hóa
Ta biết D = f(λ,l,C) và theo định luật Lambert – Beer khi 2 đại lượng λ, l không đổi thì sự phụ thuộc D = f(C) là tuyến tính, phải có dạng y = ax là một đường thẳng, đây cũng chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng.
- Sự đơn sắc của nguồn bức xạ điện từ - Bước sóng tối ưu λmax
- Ảnh hưởng của nồng độ - Sự ổn định của dung dịch