Phản ứng quang hóa và ứng dụng

Phản ứng quang hóa và ứng dụng
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.
2. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu.
Ứng dụng của phản ứng quang hóa dưới tác động của ánh sáng trong vùng tử ngoại và khả kiến.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Làm rõ những ứng dụng của phản ứng quang hóa trong cuộc sống của con người. Trong mỗi
ứng dụng, chỉ rõ phản ứng quang hoá xảy ra và cơ chế của chúng.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu và tổng hợp tài liệu trong sách giáo trình, mạng internet, luận văn tốt nghiệp, thạc
sĩ và liên hệ thực tiễn trong cuộc sống.
1
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
Trong môi trường sống của con người,
phản ứng quang hóa xảy ra ở nhiều quá trình như
quang hợp của cây xanh, được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực (như nhiếp ảnh, chất cảm quang, y
học, gia công vật liệu,…). Ngoài ra, người ta còn
sử dụng các phản ứng quang hóa để tạo ra các đồ
dùng có tác dụng quan trọng trong việc hạn chế ô
nhiễm môi trường. Tất cả những quá trình, vật
dụng trên tuy gần gũi, thân thuộc nhưng đôi khi
chúng ta lại không biết đó là ứng dụng của phản
ứng quang hoá và cũng không hiểu rõ bản chất của
quá trình quang hóa bên trong của chúng là gì.
Cho nên với mục đích làm rõ ứng dụng của phản
ứng quang hóa trong cuộc sống, tôi đã lựa chọn đề
tài: PHẢN ỨNG QUANG HÓA VÀ ỨNG
DỤNG.
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
PHẦN 2. NỘI DUNG

A. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT.
I. Định nghĩa.
Quang hóa học là gì?
Quang hóa học là lĩnh vực nghiên cứu phản ứng hóa học dưới tác dụng của tia bức xạ thuộc
vùng nhìn thấy và tia tử ngoại, khi phân tử hấp thụ năng lượng bức xạ vì chuyển sang trạng
thái kích thích electron. Các tia hồng ngoại không đủ năng lượng để kích thích trạng thái
electron, còn phản ứng xảy ra dưới tác dụng của của các tia cứng( tử ngoại xa, tia X, tia γ)
được nghiên cứu trong lĩnh vực hóa bức xạ.
II. Các định luật quang hóa.
Phản ứng quang hóa tuân theo các định luật sau đây:
II.1. Định luật Grotthuss và Draper .
Chỉ ánh sáng bị hệ hấp thụ mới có khả năng gây ra phản ứng, nói cách khác, phản ứng
quang hóa chỉ có khả năng xảy ra nếu phân tử hấp thụ ánh sáng.
II.2. Định luật Einstein .
Một photon hay lượng tử ánh sáng bị hấp thụ chỉ có khả năng kích thích một phân tử trong
giai đoạn sơ cấp. Định luật này còn được gọi là định luật đương lượng quang hóa.
II.3. Quy luật do Kasha tổng kết.
Khi hấp thụ photon, phân tử có xác suất nhất định bị kích thích lên trạng thái singlet thấp
nhất S
1
hoặc triplet thấp nhất T
1
. Trong phần lớn phản ứng quang hóa hữu cơ trong dung dịch,
phân tử bị kích thích lên trạng thái S
1
hoặc T
1
. Quy luật này do Kasha tổng kết từ thực
nghiệm, chủ yếu đối với các phản ứng quang hóa hữu cơ.
II.4. Định luật Lambert- Beer về sự hấp thụ ánh sáng.

Giả thiết có một luồng ánh sáng đơn sắc có cường độ I
o
ec/cm
2
.s đi qua một dung dịch có tiết
diện 1cm
2
.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
2
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Giả thiết ở độ sâu l, cường độ ánh sáng tới là là I, khi đi qua lớp mỏng δl cường độ giảm đi
một lượng δI. Gọi n là số phân tử chất hấp thụ ánh sáng trong một cm
3
. Như vậy, số phân tử
trong lớp mỏng δl là δn= nδl. Vì số photon bị hấp thụ tỉ lệ với số phân tử hấp thụ ánh sáng nên
có thể viết:
δI
= kδn = knδl (1)
I
Trong đó k là hệ số tỉ lệ. Phương trình(1) là biểu thức toán học của định luật Lambert Beer.
Lấy tích phân của (1) và chú ý đến điều kiện đầu I= I
o
, khi I= 0 ta được
0
I
ln = -knl (2)
I
Hoặc
-knl

0
I
= e (3)
I
Tỉ số
0
I
T=
I
gọi là độ truyền quang, -logT = A được gọi là độ hấp thụ (trước đây gọi là mật độ
quang).
Trong các biểu thức trên, n là nồng độ tính bằng phân tử/cm
3
. Nếu nồng độ tính bằng mol/lit
và kí hiệu là C, ta có: kn = εC (4)
nghĩa là
23
20
ε n 6,02.10 .C
= = = 6.10
k C 1000C
Khi đó biểu thức (3) trở thành
-εCl
0
I
= e (5)
I
ta gọi k: hệ số hấp thụ phân tử

ε

:
hệ số tắt hay hệ số hấp thụ.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
3
Hình 1. Sự hấp thụ ánh sáng
trong lớp mỏng
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Theo định luật Lambert- Beer thì tỉ số δI/I không phụ thuộc vào cường độ I của ánh sáng.
Điều này chỉ đúng với sự chiếu sáng thông thường. Nếu ánh sáng có cường độ rất lớn thì định
luật Lambert Beer bị vi phạm.
Ví dụ: Cho một luồng ánh sáng có cường độ I = 10
-7
J/cm
2
chiếu vào một lớp mỏng chất hấp
thụ dày δl= 0,1mm. Giả thiết, nồng độ chất hấp thụ là C= 10
-6
M hoặc n= 10
-6
.10
-23
/1000=10
15
phân tử/cm
3
. Cho k= 10
-16
, ta suy ra: |δI|= I.k.n.δl= 10
-7
.10

-16
.10
15
.10
-2
=10
-10
J/cm
2
.
Giải: Đối với ánh sáng thông thường:
hν
= 10
-19
J nghĩa là có:
-10
9
-19
δI
10
= = 10
hν 10
Photon bị hấp thụ trong 1s bởi lớp mỏng 0,1mm trên diện tích 1cm
2
, khi bị chiếu sáng bởi
ánh sáng có cường độ 10
-7
J/cm
2
. Đó thường là cường độ ánh sáng lọt qua máy chụp ảnh.

Cường độ ánh sáng mặt trời trực tiếp khi trời nắng có giá trị I ~10
-2
J/cm
2
.s, trong điều kiện đó
lớp mỏng sẽ hấp thụ 10
15
lần lớn hơn, nghĩa là 10
14
photon/cm
2
.s. Số phân tử ở trong lớp mỏng
δl là δn= nδl= 10
15
.10
-2
= 10
13
phân tử. Vậy trung bình mỗi phân tử hấp thụ 10 photon trong 1s
và quay về trạng thái cơ bản. Có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
hν
A A*
→
¬ 
Bây giờ, ta giả thiết mẫu được chiếu sáng bởi một xung laser phát ra 10
15
photon trong 10
-
8
s. Theo trên tỉ số δI/I = 10

-3
, nghĩa là trong trường hợp này có 10
12
photon bị hấp thụ trong 10
-
8
s. Tốc độ quay về trạng thái cơ bản thường là 10
9
lần/s hay 10/10
-8
s. Như vậy, khi chiếu bằng
mẫu tia laser tốc độ kích thước vượt tốc độ quay về trạng thái cơ bản 10
11
lần. Kết quả là nồng
độ của A* ở trạng thái kích thích tăng lên đáng kể. Sự tính toán cho thấy trong trường hợp này
[A]~ [A*]. Lúc này, sự phát xạ cưỡng bức có vai trò đáng kể, nó làm giảm khả năng hấp thụ
ánh sáng.
III. Các giai đoạn của phản ứng quang hóa.
Phản ứng quang hoá bao gồm ba giai đoạn sau:
+ Giai đoạn hấp thụ photon: trong đó phân tử chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái
kích thích electron.
+ Giai đoạn quang hóa sơ cấp: trong đó các phân tử bị kích thích tham gia trực tiếp vào phản ứng.
+ Giai đoạn quang hóa thứ cấp: còn gọi là giai đoạn phản ứng tối hoặc phản ứng nhiệt, trong
đó các sản phẩm của giai đoạn sơ cấp tham gia phản ứng.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
4
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Ví dụ: Đối với phản ứng H
2
+ Cl

2
→ 2HCl được kích thích bởi ánh sáng gồm có 3 giai đoạn:
Hấp thụ photon Cl
2
+ hγ → Cl
2
*
Giai đoạn sơ cấp Cl
2
*
→ 2Cl
Giai đoạn thứ cấp Cl + H
2
→ HCl + H
Phân tử A có thể hấp thụ trực tiếp năng lượng bức xạ để chuyển lên trạng thái kích thích A*,
nhưng cũng có thể bị kích thích gián tiếp bằng cách va chạm với một phân tử D* khác đã bị
kích thích:
D+ hγ → D
*
D
*
+ A → D

+ A*
Ở đây, chất D được gọi là chất cảm quang, đó là chất cho năng lượng, A là chất nhận năng lượng.
IV. Động học các quá trình quang hóa.
Khi nghiên cứu động học các quá trình quang hóa cần biết thời gian sống của trạng thái
kích thích, hiệu suất lượng tử, hằng số tốc độ của các quá trình. Dưới đây, nêu phương pháp
xác định một số đại lượng đó.
IV.1. Xác định thời gian sống của các trạng thái kích thích.

Giả thiết trạng thái kích thích singlet bị giải hoạt bằng con đường phát huỳnh quang, nghĩa
là:
k
i 0
S S + hν→
Có thể xem như là phản ứng bậc một nên có thể viết:
0
0 -kt
1 1
1 1 1
1
-d[S ] [S ]
= k.[S ], [S ]=[S ].e và ln = kt (1)
dt [S ]
Trong đó,
0
1
[S ]
là nồng độ phân tử bị kích thích ở thời điểm t= 0.
Theo định nghĩa, thời gian sống
0
τ
của trạng thái kích thích là thời điểm cần thiết để số phân tử
kích thích ban đầu giảm e lần, vì vậy thay
0
1
1
[S ]
= e
[S ]

vào (1) ta được:
0
1
τ =
k
.
0
τ
được gọi là thời gian sống thực, nghĩa là thời gian sống của trạng thái kích thích khi nó bị
giải hoạt theo phương thức duy nhất là phát bức xạ. Trong thực tế, bên cạnh sự phát tia bức
xạ, phân tử còn có thể bị giải hoạt bằng nhiều con đường phi bức xạ khác như chuyển dời nội,
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
5
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
chuyển dời chéo, phản ứng hóa học, cho nên thời gian sống xác định được bằng thực nghiệm
sẽ bé hơn
0
τ
và có giá trị:
0
i
i
1
τ =
k
∑
Trong đó k
i
là hằng số tốc độ của quá trình giải hoạt i ( bức xạ hoặc phi bức xạ).
Như vậy, thời gian sống của trạng thái kích thích được đặc trưng bằng nghịch đảo của tổng

các hằng số tốc độ của giải hoạt trạng thái đó. Mặt khác, thời gian sống cũng có thể xác định
trên cơ sở phổ hấp thụ theo công thức gần đúng sau đây:
8
0
2
m m. 1/2
3,5.10
τ = giây
ν .ε ν∆
Trong đó:
m
v
- tần số trung bình của vạch hấp thụ (cm
-1
).
m
ε
- hệ số hấp thụ cực đại.
1/2
Δv
- một nửa bề rộng của vạch hấp thụ.
IV.2. Xác định hằng số tốc độ của quá trình giải hoạt.
Giả thiết trạng thái cơ bản S
o
được kích thích lên trạng thái singlet S
1
. Từ S
1
nếu không có
các quá trình truyền kích thích lưỡng phân tử khi phân tử có thể phát huỳnh quang (hằng số

tốc độ K
H
), chuyển dời nội (k
S
) về S
0
hoặc chuyển dời chéo (k
ST
) về trạng thái triplet T
1
. Sau
đó từ T
1
phân tử có thể trở về trạng thái S
0
hoặc bằng cách phát lân quang (k
L
), hoặc chuyển
dời chéo (k
T
).
Tốc độ các quá trình như sau:
Quá trình Tốc độ
0 1
hν +S S→
( hấp thụ)
I
1 0
S hν +S→
( phát huỳnh quang)

K
H.
[S
1
]
I 0
S S +→
( nhiệt chuyển dời nội)
k
S
[S
1
]
I 1
S T +→
( nhiệt chuyền dời chéo)
k
ST
[S
1
]
1 0
T S hν→ +
(phát lân quang)
k
L
[T
1
]
1 0

T S→ +
( nhiệt chuyển dời chéo)
k
T
[T
1
]
Ở đây, I là tốc độ (cường độ) hấp thụ photon đo bằng đơn vị einstein/l.s còn [S
1
] và [T
1
] là
nồng độ (mol/l) của các trạng thái tương ứng.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
6
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Áp dụng nguyên lí riêng ổn định cho các trạng thái [S
1
] và [T
1
] ta có: I= (k
S
+ k
H
+

k
ST
).[S
1

]
Và k
ST
.[S
1
]= (k
L+
k
T
)[T
1
]
Từ đó suy ra:
1
H S ST
I
[S ]=
k +k +k
và
ST
1
L T H S ST
I. k
[T ]=
(k + k ) (k +k +k )
Theo định nghĩa, hiệu suất lượng tử huỳnh quang (
H
φ
) hoặc lân quang
I

φ
là tỉ số giữa tốc
độ các quá trình tương ứng và tốc độ hấp thụ, nghĩa là:
H 1
H
k .[T ]tocdophat huynh quang
φ = =
tocdohap thu I
và
L 1
I
k .[T ]tocdophat lan quang
φ = =
tocdohap thu I
Từ các biểu thức trên, ta có:
ST
L L
H H T L
k
φ k
=
φ k k +k
 
 ÷
 
Trong biểu thức, tỉ số
L
H
φ
φ

được xác định dựa vào biểu thức (2) và (4) trên cơ sở tính toán phổ
hấp thụ, còn lại phải xác định k
S
, k
ST
.
Có thể giả thiết rằng, tất cả các phân tử bị kích thích, nếu không phát lân quang hoặc
huỳnh quang thì con đường giải hoạt phi bức xạ chủ yếu là quang trạng thái T
1
, trong trường
hợp đó có thể viết:
T H L
L L
k 1-(φ -φ )
kφ
≈
Nếu biết kT, dựa vào biểu thức (11), ta tính được k
ST
. Nếu

k
T
<<

k
L,
ta có

thể bỏ qua kT
trong biểu thức (11) và có:

L L
ST H
0
H H H
φ φ
k = .k =
φ φ .τ
Trong đó
0
H
τ
thời gian sống ở trạng thái singlet S
1
.
IV.3 Xây dựng biểu đồ các mức năng lượng.
Trên cơ sở các dữ kiện quang phổ có thể xây dựng được biểu đồ các mức năng lượng,
trên đó ghi thời gian sống, mật độ các trạng thái S
1
và T
1
và hằng số tốc độ các quá trình giải
hoạt. Những số liệu đó giúp cho việc dự đoán các hướng đi của phản ứng quang hóa.
Phổ hấp thụ và phát xạ của benzophenon được trình bày trên các hình, trên đó các cực đại thể
hiện cấu trúc tinh vi ứng với các thành phần dao động khác nhau.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
7
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Phổ hấp thụ của benzophenon Phổ phát xạ của benzophenon.
V. So sánh phản ứng quang hóa và phản ứng nhiệt.
Đặc điểm của phản ứng quang hóa là là có độ chọn lọc cao so với phản ứng nhiệt.

Trong phản ứng nhiệt, phân tử ở trạng thái electron cơ bản. Khi đốt nóng phân tử thì bị kích
thích lên các mức dao động cao, ta nói nó ở trạng thái nóng. Khác với sự kích thích bằng nhiệt
không có tính chọn lọc vì mọi phân tử và mọi liên kết đều có thể đồng thời bị kích thích, ánh
sáng với bước sóng thích hợp có thể kích thích một phân tử hoặc một liên kết nhất định mà
không đụng đến các phân tử và liên kết khác.
Phản ứng nhiệt là phản ứng đuợc kích thích bởi nhiệt. Nội năng của phân tử là tổng các
phần đóng góp của các dạng chuyển động: tịnh tiến, quay, dao động, electron và hạt nhân. Khi
nâng cao nhiệt độ, phân tử nóng lên có nghĩa là nó đi nhanh hơn, quay nhanh hơn, và một số bị
kích thích lên các mức dao động cao hơn, nhưng electron hạt nhân vẫn nằm ở trạng thái cơ bản.
Ví dụ : Tính ΔE giữa hai mức dao động của phân tử CO ở nhiệt độ phòng có số sóng là
ν
=
2170 cm
-1
.
Giải: ΔE= hγ = hc.
ν
= 6,6.10
-34
(J.s).3.10
10
(cm.s
-1
). 2170cm
-1
~ 6 kcal/mol. Đối với nhiều hợp
chất hữu cơ điển hình: ΔE
dd
= 2÷10 (kcal/mol).
Rõ ràng ở nhiệt độ thường, phân tử vẫn nằm ở mức dao động cơ bản. Chỉ ở nhiệt độ cao, một

tỉ lệ nhỏ các phân tử bị kích thích dao động, và ở nhiệt độ rất cao phân tử mới bị phân ly.
Năng lượng phân ly liên kết C-H trong CH
4
là 101 kcal/mol, năng lượng phân ly liên kết C-C
trong C
2
H
6
là 83 kcal/mol.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
8
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Kích thích quang hóa là một phương pháp đưa phân tử lên trạng thái kích thích electron. Ánh
sáng nhìn thấy (λ= 700÷400 nm) và tử ngoại gần (λ= 400÷200 nm) có năng lượng nằm trong
giói hạn 40÷ 143 kcal/mol. Năng lượng đó đủ để đưa phân tử lên trạng thái kích thích
electron. Kích thích nhiệt và kích thích quang hóa khác nhau ở những điểm sau:
Về hệ số nhiệt độ: hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng là tỉ số của tốc độ phản ứng W ở 2
nhiệt độ chênh lệch nhau 10
0
,
T+10
T
T
W
η =
W
. Đối với phản ứng nhiệt
T
η 2 : 3;
. Đối với phản ứng

quang hóa sơ cấp
T
η =1
(tốc độ phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ). Tuy nhiên đa số các
phản ứng quang hóa bao gồm các giai đoạn sơ cấp và thứ cấp (phản ứng nhiệt), do đó
T
η >1
.
Về tính chọn lọc: Kích thích nhiệt không có tính chọn lọc, khi bị đốt nóng tất cả các
phân tử đều bị nóng lên, sự va chạm giữa các phân tử dẫn đến sự phân bố cân bằng năng
lượng. Kích thích quang hóa có tính chọn lọc cao, chỉ những phân tử hấp thụ ánh sáng mới bị
kích thích và phản ứng. Năng lượng của một photon hấp thụ chỉ tập trung ở một phân tử và
kích thích một phân tử.
Cấu tạo phân tử: Trong kích thích nhiệt, phân tử giữ nguyên cấu tạo hình học còn
trong kích thích quang hóa, phân tử chuyển từ e trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích
electron thường có cấu tạo hình học khác với trạng thái cơ bản.
Ví dụ: Phân tử axetilen, ở trạng thái cơ bản là phân tử thẳng, còn ở trạng thái kích thích
electron phân tử gãy.
- Trạng thái kích thích.
Hoặc phân tử formandehit là phân tử phẳng ở trạng thái cơ bản So với momen lưỡng cực
μ
= 2,3 D,
còn ở trạng thái kích thích S
1
là hình chóp có
μ
= 1,5D.

Trạng thái S
0

Trạng thái S
1
.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
9
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
B. QUANG HOÁ VÀ ỨNG DỤNG
I. Nhiếp ảnh.
I.1. Sự tích chiếc hộp tối.
Từ xa xưa, nhân loại đã từng mơ ước một ngày nào đó sẽ ghi lại được hình ảnh thiên
nhiên, con người, cuộc sống ở những giây phút đẹp nhất, có sức biểu hiện cao nhất để lưu
lại cho hậu thế. Đáp lại nguyện vọng đó, ngay từ thời Phục hưng con người bước đầu đã tạo ra
được hình ảnh của sự vật trong chiếc ‘hộp tối’.
Nguyên tắc của chiếc ‘hộp tối’: Ánh sáng khi đi qua một lỗ cực nhỏ trên vách của một
buồng tối, sẽ tạo ra trên vách đối diện với lỗ nhỏ một hình ảnh ngược chiều của vật thể bên
ngoài buồng tối chiếu vào.
Năm 1727, nhà hóa học người Đức Johann Heinrich Schulze là người đầu tiên nghiên cứu
chiếc hộp tối một cách khoa học.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
10
Hình 2. Mô phỏng chiếc hộp tối
Hình 3. Chiếc hộp tối
Phản ứng quang hóa và ứng dụng

Ông đã nhiều lần thử lặp đi lặp lại thí nghiệm của nhà giả kim thuật Christoph
Adolph Balduin nhằm chế tạo ra chất phát quang. Bởi năm 1674, Baduin đã phát hiện ra rằng
phấn viết canxi cacbonat (CaCO
3
) khi tan trong axit nitric (HNO
3

) sẽ cho một hợp chất là
canxi nitrat (CaNO
3
) hấp thụ hơi ẩm trong không khí. Balduin cho rằng có thể hấp thụ được
‘tính chất của thế giới tự nhiên’ bằng cách chưng cất hỗn hợp này. Trong khi lặp lại thí
nghiệm của Balduin, Schulze tình cờ quan sát thấy phần còn lại trong bình chưng cất đã được
đốt nóng tự nhiên phát sáng trong bóng tối và khi bình đã ở trạng thái nguội cũng phát sáng và
ông gọi chất đó là chất ‘phát sáng’.
Loại axit nitric mà Schulze dùng để lặp lại thí nghiệm của Balduin là không nguyên
chất, không tinh khiết, trong đó có chứa bạc (Ag). Khi ông hòa tan phấn viết vào axit, ông đã
tạo ra một hợp chất phức của canxi nitrat (CaNO
3
) và bạc cacbonat (Ag
2
CO
3
). Ông rất ngạc
nhiên thấy hỗn hợp này ngả từ màu đỏ thẫm sang tím than khi đưa hỗn hợp ra áng nắng,
nhưng nếu đun hỗn hợp này trên ngọn lửa thì nó không bị biến đổi màu như thế nữa. Schulze
đi đến kết luận rằng: sự biến đổi màu sắc của hỗn hợp rõ ràng không do nhiệt độ mà do áng
sáng gây nên.
Để khẳng định một cách chắc chắn kết luận của mình, ông cho vào trong chiếc lọ thủy
tinh một hỗn hợp gồm phấn viết (canxi cacbonat), bạc (Ag) và axit nitric (HNO
3
). Ông tiến
hành thí nghiệm của mình như sau: che phần lớn mặt bình thủy tinh bằng giấy đen, còn để một
phần cho ánh sáng lọt qua. Phần cho ánh sáng lọt qua là các hàng chữ dùng dao trổ trên tờ
giấy đen bọc ngoài lọ, rồi đưa ra ánh sáng, chẳng bao lâu các tia nắng ‘viết’ các hàng chữ trổ
lên chất phấn viết đọng xuống đáy bình thủy tinh. Hàng chữ do ánh sáng ‘viết’ rất rõ ràng,
chính xác và sắc nét.

Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
11
Hình 4. Johann Heinrich Schulze
(1682-1744)
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
→ Thực chất thí nghiệm của Schulze công bố chính là công trình nghiên cứu tính chất bắt
sáng của bạc nitrat (AgNO
3
). Từ đó, khái niệm chất nhạy sáng ra đời: chất nhạy sáng là chất
biến đổi trạng thái khi bị chiếu sáng.

I.2. Phản ứng quang hóa trong nhiếp ảnh.
Phim ảnh là một màng axetylxenlulo đuợc phủ bằng một lớp mỏng gelatin (chất kết
dính) trong đó có muối bạc bromua ở dạng hạt huyền phù mịn. Lớp gelatin và bạc bromua có
tên gọi là nhũ tương ảnh. Khi phim bị chiếu sáng xảy ra phản ứng quang hoá (1).
Br
-
+ hγ →Br +e
Ag
+
+e →Ag
AgBr + hγ → Ag + ½ Br
2
Hiệu suất lượng tử của sự quang phân AgBr gần bằng 1, tức là xấp xỉ có một nguyên tử
Ag và một nguyên tử Br được sinh ra đối với một lượng tử hδ được hấp thụ. Trong thực tế
AgBr được nghiền thành bột rất nhỏ, mỗi hạt có đường kính từ 10
-8
đến 10
-4
và chứa từ 10

23
đến 10
22
cặp ion Ag
+
và Br
-
. Độ phân tán các hạt tinh thể nhũ tương càng cao, tức là hạt càng
nhỏ thì càng dễ hoạt hóa quang học.
Thực ra khi nháy ảnh chỉ một luợng nhỏ ánh sáng lọt qua máy ảnh, cũng đủ tạo thành
những mầm tinh thể bạc kim loại rất nhỏ. Trong sự quang phân AgBr- tức sự chụp ảnh, lượng
Ag kim loại thoát ra tỉ lệ với số photon (lượng tử ánh sáng được hấp thụ). Do đó những phần
nào của nhũ tương Ag được chiếu sáng mạnh hơn, nhiều hơn thì phân tử đó có các hạt tinh thể
màu xám hơn (vì Ag kim loại tách ra càng nhiều thì màu càng xám đen). Máy ảnh làm hội tụ
hình ảnh của đối tượng cần chụp lên nhũ tương AgBr (phim chưa chụp) đặt trong máy ảnh.
Khi chụp cần hạn chế rất ngắn thời gian ánh sáng tác dụng vào nhũ tương để chỉ thu được cái
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
12
(1)
Hình 5. Hình ảnh được tạo ra nhờ sử
dụng chất nhạy sáng muối bạc
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
mà người ta gọi là ảnh nổi trong đó tác dụng của ánh sáng không nhận thấy trực tiếp và lượng
Ag thoát ra còn quá ít, chưa đủ để làm thay đổi hình dạng bên ngoài của nhũ tương.
Trong quá trình tráng phim duới ánh sáng đỏ hoặc bóng tối, phim được nhúng vào
dung dịch chất khử hữu cơ, ví dụ là hidroquynon hay pyrogarre- gọi là chất hiện hình. Những
phần nào của lớp nhũ tuơng AgBr mà khi chụp đã nhận đuợc nhiều photon hơn thì chứa nhiều
mầm Ag hơn, phần nào chỉ nhận đuợc ít photon hoặc không có photon rơi vào thì chỉ có ít
hoặc không có mầm Ag.
Khi tráng phim nhũ tương, Ag

+
bị khử thành Ag: Ag
+
+ e → Ag
Từ đó, ta thu đuợc một đối tượng nhìn thấy gọi là ảnh âm, tới đây sự tráng ảnh dừng lại và
phần AgBr còn sót lại không phân hủy được sẽ được loại dễ dàng ra khỏi lớp nhũ tương bằng
cách nhúng phim vào dung dịch hyposunfat tạo thành phức bạc thiosunfat hoà tan:
AgBr + 2S
2
O
3
2-
→ Ag(S
2
O
3
)
2
3-
+Br
-
Sau đó lấy phim ra rửa bằng nước máy rồi phơi khô thì được phim mang ảnh âm, không còn
AgBr. Nhìn vào ảnh, thấy chỗ nào đen sẩm nhất là chỗ nhận được nhiều ánh sáng nhất khi
chụp ảnh (ở đây là đang nói chụp ảnh đen trắng- chứ không nói chụp ảnh màu).
Cũng giống như phim, giấy ảnh được phủ một lớp nhũ tương ảnh. Để nhận đuợc ảnh
thực, người ta cho ánh sáng đi qua phim truớc khi tác dụng lên giấy ảnh, sau khi rửa và định
hình như trên ta nhận đuợc hình ảnh của vật thể (ảnh dương bản). Do phim của máy ảnh có
tính nhạy sáng nên người ta thường phải đặt nó trong buồng tối, nếu không- khi đem nó ra
ngoài ánh sáng nó sẽ bị đen ngay lập tức.
→ Người ta thường sử dụng AgBr vừa nhạy sáng lại có tính ổn định mà không sử dụng AgCl

và AgI bởi vì: AgCl kém nhạy sáng còn AgI lại quá nhạy sáng và không ổn định.
II. Quang hóa và bao bì phân hủy sinh học.
Các loại bao bì bằng nhựa như PE, PP, PVC, PS… gọi chung là polyolefin. Việc sử dụng các
loại nhựa đặc biệt là nhựa olefin tăng đáng kể vì chi phí thấp, tính chất cơ lý tốt. Tuy nhiên
nhựa olefin lại gây ô nhiễm môi trường vì nó có quá trình phân hủy tính bằng đơn vị thế kỷ.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
13
Phản ứng quang hóa và ứng dụng

Cho nên, polyolefin hay bao bì phân hủy sinh học được tạo ra nhằm đáp ứng hai yêu
cầu: hàng hóa để phục vụ đời sống và khi phân hủy nhựa đến sản phẩm cuối cùng không gây
độc hại với môi trường.
Hiện nay vấn đề xử lý các loại rác thải bằng nhựa chủ yếu là đốt, chôn và tái chế. Tuy
nhiên 3 phương pháp này điều mang đến rủi ro cao như khi đốt polyolefin sẽ sinh ra lượng bụi
và CO
2
lớn, chôn sẽ gây cho đất bạc màu, tái chế nhiều lần thì các loại bao bì sẽ không còn
tính cơ lý tốt như ban đầu.
Hiện nay các nhà khoa học đã tìm và quan tâm chế tạo các loại bao bì polyolefin phân hủy
sinh học dưới tác dụng của ánh sáng. Quá trình này như sau:
Giai đoạn 1: Dưới tác động của tia UV (hoặc nhiệt), oxi trong không khí phản ứng với
polime làm các mạch polime bị cắt nhỏ (tạo thành oligome). Giai đoạn này không có mặt của
các vi sinh vật làm nhiệm vụ oxi hóa, việc sử dụng oxi sẽ biến các mạch polime hình thành
các nhóm chức như là cacbonyl, axit cacboxilic, este, andehit, rượu. Từ một polime kị nước
xuất hiện các nhóm chức ưa nước tạo điều kiện cho việc phân hủy các polime dễ dàng hơn.
Giai đoạn này quan trọng nhất vì nó quyết định toàn bộ quá trình.
Giai đoạn 2: Giai đoạn phân hủy sinh học bởi sự oxi hóa của các vi sinh vật như vi
khuẩn, nắm… chúng sẽ phân hủy các mạch oligome còn lại thành CO
2
và nước.

Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
14
Hình 6. Rác thải nilon
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Nhóm (–CH–OOH) là sản phẩm đầu tiên của quá trình oxi hóa và đều không bền dưới tác
dụng của nhiệt hoặc ánh sáng. Sau đó nó sẽ cho các loại sản phẩm polime có chứa các nhóm
ưa nước có thể tan trong nước, các nhóm này làm cho poliolefin dễ phân hủy hơn.
III. Chất cảm quang.
Chất cảm quang là chất có khả năng hấp thụ ánh sáng và truyền năng lượng tích lũy
được cho phân tử khác qua va chạm phân tử.
Ví dụ: Hidro không có khả năng hấp thụ ánh sáng (trong suốt đối với tia bức xạ), tuy nhiên
nếu hỗn hợp hidro và hơi thủy ngân được chiếu sáng bằng đèn hơi thủy ngân thì xảy ra phản
ứng: Hg+ hγ → Hg*
Hg* + H
2
→ 2H + Hg
Ở đây, hơi Hg là chất cảm quang, nó hấp thụ photon và truyền năng lượng đó cho phân tử H
2
.
Quá trình này có thể xảy ra vì năng lượng phân ly hidro là 4,4 eV, trong khi năng lượng của
mức kích thích đầu tiên của Hg là 4,9 eV. Hg* cũng có thể kích thích sự phân li của NH
3
và
một số hợp chất hữu cơ khác.
Ion uranyl UO
2
2+
cũng là một chất cảm quang. Ví dụ khi có mặt ion uranyl, axit oxalic bị phân
hủy ở bước sóng λ= 254÷ 435 nm theo sơ đồ:
H

2
C
2
O
4
+ (UO
2
2+
) → CO+ CO
2
+ H
2
O + (UO
2
2+
)
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
15
Hình 7. Cơ chế và một số sản
phẩm trung gian hình thành khi
phân hủy quang hóa PE
·
·
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Ví dụ: Một dung dịch axit gồm axit oxalic 0,01M và uranyl sunfat 0,05M được chiếu sáng bởi
bước sóng λ=300nm. Thí nghiệm cho thấy trung bình 1 photon bị hấp thụ làm phân hủy 0,57
phân tử axit oxalic. Tính năng lượng bức xạ cần để phân hủy 1mol axit oxalic.
Giải:
-34 8
-19

-9
hC 6,62.10 . 3. 10
E = hν = = = 6,62.10 (J/photon)
λ 300.10
Để phân hủy 0,57 phân tử axit cần 1 photon. Để phân hủy 1 mol axit cần N
o
/0,57 photon ứng
với năng lượng
23
-19 5
6,62.10
.6,62.10 =7.10 =167 kcal
0,57
Ở đây năng lượng uranyl không biến đổi. Như vậy, dựa vào lượng axit oxalic phân hủy ta có
thể tính được năng lượng bức xạ bị hấp thụ, đó là nguyên lý hoạt động của bức xạ kế oxalat,
cho phép ta xác định được cường độ bức xạ trong phản ứng hóa học.
IV. Quang khắc.
IV.1. Định nghĩa.
Quang khắc hay photolithography là một công đoạn độc lập- là kỹ thuật được sử dụng
trong công nghệ bán dẫn và công nghệ vật liệu nhằm tạo ra các chi tiết của vật liệu và linh
kiện với hình dạng và kích thước xác định bằng cách sử dụng bức xạ ánh sáng làm biến đổi
các chất cảm quang phủ trên bề mặt để tạo ra hình ảnh cần tạo.
IV.2. Kỹ thuật quang khắc.
Quang khắc là tập hợp các quá trình quang hóa nhằm thu được các phần tử trên bề mặt
của đế có hình dạng và kích thước xác định. Có nghĩa là quang khắc sử dụng các phản ứng
quang hóa để tạo hình.
Bề mặt của đế sau khi được xử lý được phủ chất cảm quang. Chất cảm quang có tính
chất nhạy quang, bền trong các môi trường kiềm hay axit. Cảm quang có vai trò bảo vệ các
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
16

Hình 8. Bức xạ kế oxalat
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
chi tiết của vật liệu khỏi bị ăn mòn dưới các tác dụng của ăn mòn hoặc tạo ra các khe rãnh có
hình dạng của các chi tiết cần tạo. Cảm quang thường được chia làm 2 loại:
+ Cảm quang dương: chất cảm quang sau khi bị ánh sáng chiếu vào sẽ bị hoàn tan trong dung
dịch tráng rửa.
+ Chất cảm quang âm: chất cảm quang sau khi bị ánh sáng chiếu vào thì không bị hòa tan
trong dung dịch tráng rửa.
Hình 9. Kỹ thuật liff- off
Hình 10. Kỹ thuật ăn mòn
Kỹ thuật liff-off (quang khắc bằng chất cảm quang dương): chất cảm quang dương sau
khi được phủ trên đế được chiếu sáng thông qua mặt nạ. Những vùng chất cảm quang không
được mặt nạ che (bị chiếu sáng) sẽ bị biến đổi tính chất, tan được trong dung dịch tráng rửa.
Còn lại những vùng được mặt nạ che (không bị chiếu sáng) sẽ bám dính trên đế. Tiếp đó vật
liệu được bốc bay (bằng phương pháp phún xạ) sẽ bám dính lên đế và lớp chất cảm quang.
Sau đó phần vật liệu bám trên chất cảm quang sẽ bị loại bỏ (liff-off) bằng cách cho mẫu vào
rung siêu âm trong axeton. Phần vật liệu bám trên chất cảm quang cùng với lớp cảm quang
này sẽ bị rửa trôi, chỉ còn lại lớp vật liệu bám chắc trên đế.
Kỹ thuật ăn mòn (quang khắc bằng cảm quang âm): là sự ngược lại của quá trình
quang khắc dương. Ban đầu vật liệu sẽ được bay bốc lên đế, sau đó phủ chất cảm quang âm.
Mẫu được cho vào chiếu sáng thông qua mặt nạ, những vùng cảm quang không được chiếu
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
Loại bỏ cảm quang
Bay bốc vật liệu
Sau khi tráng rửa
Đế
Cảm quang ban đầu
Cảm quang biến đối
Vật liệu cần tạo
as

17
Loại bỏ cảm quang
Ăn mòn phần thừa
Sau khi tráng rửa
as
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
sáng sẽ tan trong dung dịch tráng rửa, chỉ còn lại những vùng cảm quang bị chiếu sáng. Sau
đó phần vật liệu bám dính trên đế sẽ ăn mòn bằng chùm tia điện tử, lớp chất cảm quang còn
lại sẽ bị rửa trôi bằng cồn để lại phần chi tiết cần tạo bên dưới.
IV.3. Nguyên lí hệ quang khắc.
IV.3.1. Hệ thống nguồn bức xạ.
Hệ thống nguồn bức xạ: một nguồn phát tia tử ngoại, chùm tia này đuợc khuếch đại rồi sau đó
chiếu qua một mặt nạ gọi là photomask. Nguồn có cường độ mạnh nhất trong phổ UV là laser
màu trên cơ sở Kr và Ar.
Kr + NF
3
KrF + photon phát xạ.
Mặt nạ là một tấm chắn sáng bằng thủy tinh được in trên đó các chi tiết cần tạo (che sáng) để
che không cho ánh sáng chiếu vào vùng cảm quang, tạo ra hình ảnh của chi tiết cần tạo trên
cảm quang biến đổi). Hình ảnh đuợc tạo bằng cách ăn mòn có chọn lọc lớp crom mỏng
phủ( khoảng 70nm) trên tấm thuỷ tinh tạo vùng tối và vùng sáng. Khi chiếu sáng qua chỗ nào
không có crom thì cho ánh sáng đi qua, chỗ nào có crom thì sẽ cản ánh sáng.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
Năng lượng
18
Hình 11. Cấu tạo
hệ quang khắc
Phản ứng quang hóa và ứng dụng

Sau khi chiếu qua mặt nạ, bóng của chùm sáng sẽ có hình dạng của chi tiết cần tạo, sau đó nó

được hội tụ trên bề mặt phiến đã phủ cảm quang nhờ một hệ thấu kính hội tụ.
Bề mặt của đế sau khi được xử lý được phủ một hợp chất hữu cơ gọi là chất cảm quang. Chất
cảm quang trong công nghệ linh kiện bán dẫn, kích thước đặc trưng nhỏ nên chủ yếu sử dụng
chất cảm quang dương vì có độ phân giải tốt hơn.
IV.3.2. Phản ứng quang hóa trong quang khắc.
 Chất cảm quang diazonaphthoquinone(DNQ).
Cao su nền là novolac, một polime chuỗi dài có chứa các vòng hidrocacbon thơm có gắn hai
nhóm metyl và một nhóm OH.
Hợp chất quang hoạt (PAC) trong DNQ thường là diazoquinones, phần quang hoạt
nằm phía trên liên kết SO
2
. Diazoquinones không hòa tan trong các dung môi bình thường, tốc
độ hòa tan của phần không chiếu sáng chỉ là 1-2 nm/s. Phần phía dưới liên kết SO
2
chỉ đóng
vai trò thứ yếu và trong các hình vẽ được thay bằng kí hiệu R. Phân tử N
2
liên kết với mạch
vòng và dễ bị đứt ra trong các tác động của UV, để lại nút C có tính hoạt hóa cao. Nguyên tử
C này bức khỏi mạch vòng và liên kết đồng hóa trị với nguyên tử O- động thái này được gọi là
sự sắp xếp lại Wolf tạo thành ceton.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
19
Hình 12. Lớp crom mỏng
phủ trên tấm thủy tinh
Hình 13. Cao su nền novolac
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Trong môi trường nước, việc nối thêm nhóm OH tạo thành sản phẩm cuối cùng là axit
cacboxilic. Axit này dễ tan trong dung dịch NaOH, KOH. Sau khi bị chiếu sáng, PAC trong
DNQ bị chuyển hóa thành axit cacboxilic hòa tan trong thuốc thể hiện.

IV.3.3. Ưu điểm và hạn chế của quang khắc.
Ưu điểm:
- Độ phân giải, độ chính xác cao
- Năng suất cao
- Độ sâu tiêu điểm
- Hàm truyền biến điệu nguồn bức xạ chiếu.
Hạn chế: do ánh sáng bị nhiễu xạ nên không thể hội tụ chùm ánh sáng xuống kích thước quá
nhỏ, vì thế không thể chế tạo các chi tiết có kích thước nano.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
20
R
Hình 15. PAC trong DNQ bị chuyển hóa thành
axit cacboxilic hòa tan trong thuốc thể hiện
Hình 14. Diazoquinones
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
V. Chữa bệnh cho con người.
V.1. Vai trò của ánh sáng trong chữa bệnh.
Ánh sáng có vai trò cực kỳ quan trọng đối với sự sống, không có ánh sáng mặt trời thì
không có sự sống trên trái đất. Ánh sáng khi được chiếu trên da, nǎng lượng của ánh sáng
được da và tổ chức dưới da hấp thu và chúng gây ra các hiệu ứng sinh học khác nhau như:
+ Tia tử ngoại: có tác dụng lên quá trình chuyển hóa và các phản ứng sinh học của cơ thể và
tạo ra các chất có hoạt tính sinh học cao như vitamin D, histamin, serotoin, melanin
+ Tia hồng ngoại là tia nhiệt, tổ chức cơ thể hấp thu tia hồng ngoại sẽ tǎng nhiệt độ, gây giãn
mạch tại chỗ, tǎng lưu thông máu và gây ra một loạt các hiệu ứng tiếp theo.
→ Lợi dụng các tác dụng đó của ánh sáng, người ta đã sản xuất ra các đèn hồng ngoại, đèn tử
ngoại để sử dụng chữa một số bệnh như là: còi xương cho trẻ, bệnh vảy nến, bệnh bạch biến
và điều trị các vết thương lở loét lâu lành, hội chứng đau thắt lưng, hội chứng đau vai gáy…
V.2. Quang hóa trị liệu.
Phương pháp này do Parrish và Fitzpatrick đề xuất năm 1974.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A

21
Hình 16. Chi tiết máy làm bằng phương pháp quang khắc
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
Quang hóa trị liệu PUVA là phương pháp điều trị sử dụng chất nhạy cảm ánh sáng và
tia bức xạ không ion hóa có bước sóng dài (UVA) để trị bệnh. Ở đây, chất cảm ứng ánh sáng
là psolaren và chiếu tia cực tím có bước sóng 320- 400 nm.
Tác dụng:
Dưới tác dụng của tia UVA, liên kết bền vững giữa DNA và RNA được hình thành, có
tác dụng ức chế quá trình phân chia và nhân lên của tế bào thượng bì. Nhờ đó mà ảnh hưởng
đến hệ miễn dịch tại chỗ và toàn thân: giảm số lượng và chức năng tế bào Langerhans, tác
động đến tế bào lympho T ở da, ức chế các tế bào miễn dịch sản xuất các chất hóa học trung
gian như IL10, TNF-anphal. Ngoài ra, dưới tác dụng của ánh sáng còn sản xuất ra nhiều
vitamin có lợi trong quá trình điều trị. Nhờ đó, điều trị được một số bệnh như bạch biến, vảy
nến…
Ưu điểm: Khỏi bệnh nhanh.
Tác dụng phụ: Tổn thương da do ánh sáng, lão hóa da sớm.
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
22
Hình 17. Bệnh vảy nến
Hình 18. Bệnh bạch biến
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
V.3. Quang lọc máu ngoài cơ thể.
Phương pháp sử dụng bức xạ cực tím chiếu trực tiếp vào máu của bệnh nhân nhằm phá
hủy tế bào lympho T bất thường, kích thích sản xuất tế bào T ức chế đặc hiệu và xảy ra các
quá trình để sản xuất các cytokine INF, IL-1, IL-6.
Quá trình điều trị: máu được lấy ra khỏi cơ thể đến hệ thống chiếu tia, rồi được chiếu
bức xạ UV, máu này sau được chiếu tia sẽ được truyền lại cơ thể sau khi chiếu.
Ứng dụng điều trị: hội chứng Sezary, bệnh tự miễn như: xơ cứng bì toàn thể, pemphigus
vulgaris, viêm khớp dạng thấp.
VI. Phương pháp đo quang hóa học (Photochem).

Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
23
Hình 19. Máy trị bệnh bạch biến, vảy nến.
Phản ứng quang hóa và ứng dụng
VI.1. Phụ gia thực phẩm.
Phụ gia thực phẩm là những chất không được coi là thực phẩm hay một thành phần chủ
yếu của thực phẩm, có hoặc không có giá trị dinh dưỡng, đảm bảo an toàn cho sức khỏe, được
chủ động cho vào thực phẩm với một lượng nhỏ nhằm duy trì chất lượng, hình dạng, mùi vị,
độ kiềm hoặc độ axit của thực phẩm, đáp ứng về yêu cầu công nghệ trong chế biến, đóng gói,
vận chuyển và bảo quản thực phẩm.
Liều lượng được sử dụng thường là rất ít và thường quy định rất nghiêm ngặt đối với
từng loại phụ gia được sử dụng tương ứng với loại sản phẩm quy định. Một số chất phụ gia
nếu sử dụng với liều lượng không cho phép sẽ gây hại đến sức khỏe con người. Ví dụ, trong
một số thực phẩm người ta thường bỏ thêm một số chất phụ gia nhưng với liều lượng quá cho
phép- có thể cho thêm một số chất cấm sử dụng để tăng thêm khả năng chống bị oxi hóa, để
sản phẩm được tồn tại lâu hơn.
VI.2. Phương pháp đo quang hóa.

VI.2.1. Sự ra đời của phương pháp đo quang hóa.
Trong các chủ đề về phân tích thực phẩm được trình bày tại Hội nghị Quốc gia lần thứ
226 của Hội Hoá học Mỹ ở New York mới đây đã nổi lên nhu cầu xác định hàm lượng chất
chống oxi hoá của các mẫu thực phẩm và phát triển các kỹ thuật đáp ứng nhu cầu dữ liệu phân
tích của các nhà hoá học. Andreas Stern và Scott Wallace của Hãng Annalytik Jena USA nhấn
mạnh, việc phân tích khả năng chống oxi hoá của các phụ gia trong thực phẩm tổng hợp ngày
càng trở nên quan trọng đối với ngành công nghiệp công nghệ thực phẩm. Lý do là vấn đề
kiểm tra chất lượng thực phẩm, việc kéo dài thời gian bảo quản và bảo vệ các gốc tự do, dán
Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
24
Hình 20. Máy đo quang hóa
Phản ứng quang hóa và ứng dụng

nhãn chính xác và vì mục đích quảng cáo. Ngoài ra, quá trình phát hiện cần phải nhanh và tin
cậy với một thiết bị có thể xử lý kiểm nghiệm được nhiều mẫu khác nhau.
Phương pháp Photochem do Hãng Analytik Jena phát triển đáp ứng được các mục tiêu
này. Đây là phương pháp nhanh và hiệu quả hơn về kinh tế so với các phương pháp thông
thường. Phương pháp giám sát được việc phân tích các chất chống oxi hoá trong các mẫu
chứa lipit và nước bằng cách sử dụng cách phát hiện phát sáng quang hoá học.
Dưới tác dụng của tia cực tím, các chất chống oxi hóa trong mẫu cần xác định (nếu có)
sẽ tạo ra các gốc tự do và tham gia phản ứng với các chất hóa học phát sáng có trong thiết bị.
Sau khi tham gia phản ứng với các chất chống oxi hóa (nếu có trong mẫu) chất phát sáng đó sẽ
tạo ra ánh sáng có thể xác định được. Khi có các chất chống oxi hoá, cường độ của
PhotoChemiLuminescence giảm xuống như là một hàm của nồng độ. Các kết quả sẽ nhận
được trong khoảng 3 phút và không mất nhiều thời gian để chuẩn bị mẫu. Không giống các
phương pháp khác, phương pháp này không bị giới hạn trong một giá trị pH và nhiệt độ nhất
định.
Phương pháp đo quang hóa học cho phép xác định trạng thái chống oxi hóa của các tổ
chức vi sinh vật và mức độ phân hủy oxi hóa của các chất nền sinh học ở điều kiện có mầm
bệnh và ở các liệu pháp tương đương. Các phương pháp khác có thể rất đắt hoặc là chỉ phát
hiện mức độ phân hủy của các axit béo chưa bão hòa. Phương pháp này nhanh, dễ xử lý và
xác định khả năng chống oxi hóa của mẫu.
Phương pháp này có phạm vi ứng dụng rộng rãi, bao gồm các ứng dụng trong công
nghệ thực phẩm, công nghiệp y học, dược học và mỹ phẩm. Ứng dụng công nghiệp của kỹ
thuật này là kiểm tra chất lượng của các quá trình công nghệ, kiểm tra sự ổn định lâu dài của
sản phẩm và phân loại các chất chống oxi hóa. Ví dụ, về các ứng dụng gồm việc phát hiện khả
năng oxi hoá của các loại nước quả, rượu, bia, dầu ăn và pho mát. Theo các nhà nghiên cứu,
phương pháp này cũng có thể sử dụng để phân tích khả năng chống oxi hoá của thực phẩm
đông khô.
Ứng dụng đầu tiên: định lượng chất chống oxi hóa trong các hệ thống hòa tan nước và lipit.
VI.2.2. Ưu điểm.
- Thiết bị đầu tiên để đo chất chống oxi hóa trong lipit và nước trong một hệ thống.
- Thời gian đo rất ngắn (< 3 phút) và có độ nhạy rất cao.

Hồ Thị Ngọc Lan- Hóa 3A
25