PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM ppt

PHƯƠNG PHP QUANG PH V
NG DNG TRONG THC PHM
Th.S. Nguyễn Khc Kim
Vin Sinh hc – Thc phm
Đại hc Công Nghip, Tp.HCM
BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH THC PHM
Phần Quang Ph
11/1/2012
2
Ti liu tham kho
1. Hong Minh Châu, T Văn Mc, T Vng Nghi, Cơ S
Ha Hc Phân Tch, NXB Khoa hc K Thut, 2007
2. Nguyn Th Thu Vân, Phân tch đnh lưng, NXB ĐH
Quc Gia TPHCM, 2004.
3. Nguyn Th Thu Vân, Bi tp v s tay Phân tch đnh
lưng, NXB ĐH Quc Gia TPHCM, 2006.
4. F.W. Fifield & D. Kealey. Principles and Practice of
Analytical Chemistry. Blackwell Science. 2000
5. S. Suzanne Nielser. Food Analysis. Aspen Publication.
2010
6. David Harvey, Modern Analyitical Chreymistry, McGraw-
Hill, 2000
ĐẠI CƢƠNG VỀ CÁC
PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG
Nguyên tắc
Dựa trên sự tương tác giữa bức xạ (nguồn) và vật chất
(mẫu). Tùy vào bản chất của vật chất và bức xạ, kết quả
của sự tương tác thu được ở các tín hiệu hay đại lượng đo,
từ đó có thể định tính hay định lựơng mẫu đo.
Hấp thu: Absorption
Truyền qua: Transmission

Phản xạ: Reflection
Phân tán: Scattering
Khúc xạ: Refraction
 Một số hiện tượng được giải thích tốt nhất bằng cách xem
ánh sáng là sóng như: khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ…
 Tuy nhiên, một số hiện tượng lại được giải thích tốt bằng
xem ánh sáng là hạt hay photon như: hấp thu, phát xạ…
 Do đó, bức xạ điện từ (ánh sáng) được mô tả bằng cả hai
tính chất sóng và hạt
BẢN CHẤT CỦA ÁNH SÁNG:
LƢỠNG TÍNH SÓNG - HẠT
TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
Thuyết điện từ của Maxwell
Một điện tích dao động với một tần số sẽ làm xuất hiện một
điện trường và một từ trường biến thiên cùng tần số. Trường
tổng hợp của điện trường và từ trường gọi là trƣờng điện từ.

Trường điện từ lan truyền trong không gian gọi là sóng điện
từ

TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
 Trong sóng điện từ, điện trường E và từ trường H luôn luôn
có phương vuông góc với nhau và vuông góc với phương
truyền của sóng điện từ (tại mỗi điểm cường độ điện
trường và cường độ từ trường tăng rồi giảm đối chiếu)
TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
Một số đại lƣợng cơ bản:
 Vận tốc ánh sáng: vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong
chân không, c, giá trị 2.99792x10

8
~ 3x10
8
m/s
 Chu k: Thời gian thực hiện một dao động, T, đơn vị s
 Tần số: số dao động điện từ trong một giây, , đơn vị hertz
(Hz).
 Bước sóng: khoảng cách giữa hai cực đại hoặc cực tiểu liên
tục của sóng điện từ, , đơn vị: m, nm, cm, m…
 Số sóng: nghịch đảo của bước sóng, , đơn vị cm
-1
 Cường độ ánh sáng: dng năng lượng trong một đơn vị thời
gian và đơn vị diện tích, kí hiệu I

TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
Một số công thức:



c
Tc  .
1c
T



TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
V d:
1. Vạch hấp thu của nguyên tố Na có bước sóng 589nm. Hi
tần số và số sóng của bức xạ có giá trị bằng bao nhiêu?

TÍNH CHẤT HẠT CỦA ÁNH SÁNG
 Thuyết lƣợng t Planck: Một dao động tử dao động với
tần số  chỉ có thể bức xạ hay hấp thụ năng lượng từng đơn
vị gián đoạn, từng lượng nh một, nguyên vẹn, hay gọi
lượng tử năng lượng E
 Theo quan điểm hạt, bức xạ điện từ được xem là những
dng hạt photon mang năng lượng lan truyền với vận tốc
bằng vận tốc ánh sáng. Các bức xạ điện từ khác nhau sẽ có
năng lượng khác nhau xác định bởi:


E = h
 E là năng lượng 1 photon,  là tần số bức xạ, h là hằng số
Planck bằng 6,625.10
-34
J.s


TÍNH CHẤT HẠT CỦA ÁNH SÁNG
TÍNH CHẤT HẠT CỦA ÁNH SÁNG
 Công thức: E l năng lƣợng nh sng, đơn v J, eV, cal


 V d:
1. Vạch hấp thu của nguyên tố Na có bước sóng 589nm. Hi
năng lượng của vạch hấp thu này bằng bao nhiêu?
2. Vùng ánh sáng nhn thấy có bước sóng nằm trong khoảng

400  800nm. Năng lượng của vùng ánh sáng này?
3. Năng lượng của bức xạ có giá trị 3,42x10
-20
J.
Tính bước sóng, tần số và số sóng?


PH ĐIN TỪ
 Ph điện từ: sự phân chia bức xạ điện từ theo năng lượng
photon


PH ĐIN TỪ
HẤP THU V PHÁT XẠ ÁNH SÁNG
Một số khi niệm
 Trạng thi cơ bản: không có e ở mức năng lượng cao hơn
 Trạng thi kch thch: có e ở mức năng lượng cao hơn
 Sơ đ mức năng lƣợng: đường nằm ngang biểu diễn các
mức hoặc trạng thái năng lượng
 Chuyn mức năng lƣợng electron: dịch chuyển e giữa
các mức năng lượng
 Hấp thu chn lc: năng lượng ánh sáng bằng với độ khác
nhau giữa hai mức năng lượng.





HẤP THU V PHÁT XẠ CỦA ÁNH SÁNG
Sơ đ mức năng lƣợng v qu trnh hấp

thu v pht xạ nh sng
S hấp thu chn lc
NĂNG LƢỢNG CỦA VẬT CHẤT
 Năng lượng phân tử là tổng các dạng năng lượng
E = E
đt
+E
dđ
+ E
q
+ E
đt
: Năng lượng điện tử của phân tử
+ E
dđ
: Năng lượng do những dao động gây bởi tương tác
giữa các nguyên tử trong phân tử.
+ E
q
: Năng lượng do sự quay của các phân tử chung quay
trong trục của nó.
NĂNG LƢỢNG CỦA VẬT CHẤT
TƢƠNG TÁC GIỮA CÁC BỨC XẠ V VẬT CHẤT
 Khi chiếu bức xạ điện từ vào dung dịch chứa các phân tử thì
bức xạ điện từ có thể bị, phản xạ, khúc xạ, khuyếch tán,
truyền suốt hoặc bị hấp thu.
 Phổ phân tử chính là ghi lại sự hấp thu bức xạ bởi phân tử.
 Khi phân tử hấp thu bức xạ, chuyển từ trạng thái cơ bản lên
trạng kích thích, nghĩa là bản thân nó đã thay đổi mức năng
lượng:

∆E = E
kt
– E
cb
= ∆E
đt
+∆E
dđ
+ ∆E
q
Và : ∆E
el
> ∆E
dđ
> ∆E
q

SỰ HẤP THU BỨC XẠ CỦA VẬT CHẤT
 Khi năng lƣợng kch thch đạt gi tr 0,030,3 Kcal/mol
Trạng thái quay của phân tử bắt đầu bị kích thích nhưng trạng
thái dao động và trạng thái điện tử vẫn không đổi. Lúc này ta
thu được phổ quay có bước sóng dài ở vùng hồng ngoại xa
h
E
q
q



 Khi năng lƣợng kch thch tăng lên 0,3  12 Kcal/mol

Trạng thái điện tử của phân tử cng chưa bị kích thích nhưng
trạng thái dao động bắt đầu bị kích thích . Những photon
tương ứng với biến thiên năng lượng dao động có bước sóng
vào cở: λ= 2500nm- 0,1mm ứng với bức xạ vùng hồng ngoại.
Lúc này ta có phổ thu được là phổ dao động
h
Edđ
dđ



SỰ HẤP THU BỨC XẠ CỦA VẬT CHẤT
 Khi kch thch cc điện t với năng lƣợng cao hơn,
vo khoảng vi chc đến vi trăm Kcal/mol
Th lúc đó trạng thái điện tử bắt đầu bị kích thích. Bức xạ
lúc đó ứng với vùng khả kiến và tử ngoại.

 Khi bức xạ bị hấp thu làm ảnh hưởng trạng thái điện tử
của phân tử. Phổ thu được có tần số


h
Eel
el



el



SỰ HẤP THU BỨC XẠ CỦA VẬT CHẤT
PH HẤP THU
 Đường biểu diễn sự giảm năng lượng bức xạ (A, T) theo đại
lượng đặc trưng của bức xạ (như độ dài sóng, tần số hay số
sóng) khi bức xạ chiếu qua mẫu gọi là phổ hấp thu.
 Vật hấp thu ở dạng nguyên tử hay phân tử ta có phổ hấp thu
nguyên tử hay phân tử tương ứng
 Tần số bức xạ bị hấp thu có ý nghĩa đặc trưng cho cấu trúc
vật chất. Nghiên cứu tần số hấp thu trên phổ để nhận diện
hay định tính mẫu. Dựa vào phổ hấp thu có thể định lượng
mẫu.
PH HẤP THU
Hơi nguyên tố Cu