QUANG PHỔ UV VIS hoá phân tích

QUANG PHỔ HẤP THU PHÂN TỬ
QUANG PHỔ UV-VIS
I-

PHAM
̣ VI PHỔ UV-VIS


Các tia tử ngoại và khả kiến:
 chiếm một vùng rất hẹp (50-800nm)
 Năng lượng khá lớn ảnh hưởng tới mức năng lượng của electron.

Bức xa ̣ vùng UV- Vis chia thành 3 vùng nhỏ:
 Vùng tử ngoạ i chân không (UV xa):
50 - 200nm ít được sử dụ ng vì:
+ có năng lượng khá lớn, khi va chạ m gây vỡ liên két / phân tử .
+ bị hấp thụ̣ mạnh bởi hầu hết dung môi và oxy của không khí
+ bị hấp thụ̣ bởi thạch anh (dùng làm cốc đo)
 Vùng tử ngoại gần (UV gà n):
 = 200 - 375 nm
 Vùng khả kiến (Vis) :
 = 375 - 800 nm



II- GỈAI THÍCH SỰ CHUYỂN MỨC NĂNG LƯỢNG ELECTRON TRONG
PHỔ UV-VIS
A. CÁC ĐIỆN TỬ THAM GIA VÀO SỰ HẤP THU UV-VIS

Ví dụ : xét phân tử Formaldehyd ( HCHO)
 Điện tử  tạo dây nối đơn

 Điện tử  tạo dây nối đôi
 Điện tử n không tạo dây nối

Chuyển dịch điện tử gồm: Sự kić h thić h điê ̣n
orbital phân tưđang chiêm đong orbital liên kêt
tử sang orbital
không liên kết (n)
phản liên kết.
orpital p n không liên kết
∗ phản liên kết
orpital  không liên kết → ∗
.
 phản liên kết
orpital  không liên kết

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

1



 Muốn kích thích các điện tử  ta phải cung cấp c|c photon |nh s|ng có năng lượng lớn
nằm trong vùng tử ngoại chân không và tử ngoại xa (<200nm).
 Muốn kích thích các điện tử  ta phải cung cấp các photon ánh sáng trong vùng UV.
 Muốn gây ra sự chuyển dịch * phải cung cấp các photon nằm ở giữa vùng UV-Vis.
Điện tử tự do n
Điện tử 
Điện tử 

(phi liên kết)
 liên kế t đơn trong phân
 liên kế t tham gia liên kế t  Điê ̣n tử n có ở các di ̣tố
O, S, N, X.
tử
đôi và ba,
 phân tử có nố i đôi, nố i
đôi liên hợp sự hấp thu càng
dễ vì càng chuyển về bức xạ
có  lớn.
  →  * cầ n E lớn (
 từ  →  * cầ n E nhỏ
 n→  * cần năng lượng
<150 nm: UV chân không).
giữa UV gần và xa
hơn (  UV-Vis)
 n → * cầ n E thấ p hơn 
 *
 hidrocarbon no: dùng làm
dung môi do chỉ hấp thu bức
xạ vùng UV gần.
→ Các phân tử có cấ u trúc liên hợp có nhiều điện tử  và n tham gia n*, * nên có
thể cho phổ UV-Vis

E  → *>E n→ * > E  →* > E n→ *

Các hợp chất có hệ thống dây nối đôi liên hợp sẽ hấp thu ánh sáng ở vùng UV-Vis, số
dây nối liên hợp càng tăng thì hợp chất hấp thu photon ánh sáng ở vùng có bước sóng dài
hơn. Do vậy có thể nói phổ UV - Vis cho ta các thông tin về dây nối đôi.
 quang phổ Uv-Vis được cho bởi các hợp chất có dây nối đôi v{ bội.

 Phổ Uv-Vis cho thông tin về dây nối đôi l{ chủ yếu

Các hợp chất no không cho hấp thu UV  sử dụng chúng làm dung môi hòa tan các hợp
chất khác khi đo phổ UV-VIS.

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

2


B. CÁC KIỂU DÃY HẤP THỤ
Tên gọi
của dãy
Chuyển dịch

Cấu trúc

max v
(nm) max

Đặc điểm

Hóa phân tích 2

1- R-Radikalartig

2- K-Konjugierto

*
 polien,
 phân tử thơm
 -C=O;
có nhóm thế trợ
 -NO2 ;
màu:
 -C=S ;
 styren,
 -N=N-…..
 Acetophenon
 benzaldehyd…
 thay đổi
 Hệ số tắt mol
  <100
lớn:  104
 tăng độ phân cực
 tăng độ phân cực
của dung môi thì dải của dung môi thì dải
chuyển sang xanh.
K của enone chuyển
 Khi thay đổi cấu
sang đỏ (do sự hạ
trúc phân tử  xấut
thấp mức năng
hiện các dải mới có
lượng kích thích do
bước sóng ngắn hơn tương tác lưỡng cực
thì khi đó dải R bị
phân tử và do liên

dịch chuyển về bước kết H với phân tử
sóng dài hơn, nhưng lưỡng cực) và tăng
cũng có thể bị che
cường độ.
lấp mất bới dải mạch  Có thể phân biệt
dài hơn.
dải K của hệ liên
hợp bằng cách quan
sát hiệu ứng xảy ra
khi thay đổi độ
phân cực của dung
môi.
 Không áp dụng
cho hệ diene hay
polien vì dãy K
không thay đổi khi
thay đổi độ phân cực
của dung môi do các
liên kết đôi thuần
túy của các
hydrocarbon không
bị phân cực.
n*

Trần Trung Trực

3- B-Benzenoid
*





nhân thơm,
dị vòng thơm

4- E-Ethylenic
*
 chất không bão
hoà, vòng kín liên
hợp [benzenoid có
liên kết etylenic]

 100 <  <104
 2.103< 
<14.103
 230<max<280
 VÍ Dụ: khi gắn
 có K và B:
thêm một nhóm thế
 dải K thường
mạnh hơn. Ví dụ, phổ trợ màu (vào
tử ngoại của benzene benzene )thì:
 dải E chuyển dịch
có:
về vùng UV gần
+ dải K ở
(>200nm).
max=244nm

có dị nguyên tố

(max=12000)
 d{i hơn.
+ dải B ở
 cặp điện tử đơn
max=282nm
độc tham gia vào hệ
(max=450)
điện tử  của nhân
 nếu B d{i hơn
thơm l{m qu| trình
thì K  d{i hơn
chuyển dịch   *
 Phân tử thơm có
dễ d{ng v{ do đó
nhiều nhóm thế, B có
gây ra sự chuyển
thể mất đi do K che
lấp. cấu trúc tinh vi
dịch sang đỏ của
cũng có thể bị hủy khi
dải E.
dùng các dung môi phân  Dải B chuyển dịch
cực.
về bước sóng dài
 Ví dụ: phổ benzene
và tăng cường độ.
có một dải hấp thu gồm  các dải E1 và E2 của
nhiểu dải nhỏ (các phân
benzene làn lượt ở
mức dao động khác

180nm và 200nm
nhau của phân tử kèm
(không đo được trên
theo quá trình chuyển
máy đo quang thông
dịch điện tử) hợp lại gọi thường)
là cấu trúc tinh vi của
dải ở vùng tử ngoại
230<<270nm.
 Khi gắn thêm nhóm
mang màu liên hợp với
nhâm thơm thì các dải B
chuyển dịch về bước
sóng dài hơn.
3




ĐỘ HẤP THỤ CỦA VÀI CẤU TRÚC THEO KIỂU DẢI R
Cấu trúc

Các aldehyd và ceton mạch thẳng
Các hợp chất nitro

Công thức
R – C =O, -CHO
(- NO2)

Dải R yếu ở bước sóng

gần 280 nm.
khoảng 270 nm

Thioceton
Các hợp chất azometan

C=S
CH3 – N = N – CH3

dài hơn 460 nm
gần 347 nm

HẤP THỤ CỦA POLIEN TĂNG THEO SỐ NỐI ĐÔI
max
Cấu trúc polien
n
max

CH3-(CH= CH)n-CH3

1

174

24000

2

227

24000

3

275

30000

4

310

76500

5

342

122000

C. CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỂ MƠ TẢ PHỔ UV-VIS
123-

Vị trí vân phổ
Cường độ vân phổ
Hình dáng vân phổ

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

4


III- CAC
́ U
́ TỚ THAM GIA VAO
̀ SỰ HÂP
́ THỤ CAC
́ HIÊU
̣ ƯN
́ G TRONG
PHỔ UV-VIS
A. MÀU SẮC




Có tầm quan trọng riêng biệt cho 1 chấ t
Màu của 1 chấ t liên quan với sự hấp thu ̣̣̣̣̣̣̣̣̣ và phản xạ của 1 chấ t
Mắ t người nhìn thấy màu bổ trợ cho màu hấp thụ̣

Bước sóng của
vạch hấp thụï,
(nm)

Năng
lượng
(kj/mol)

380- 420
420- 440
440- 490
490- 500
500- 560
560- 580
580- 600
600- 650
650- 750

299- 274
274- 249
249- 244
244- 238
238- 214
214- 206
206- 200
200- 198
198- 149

Màu sắc
ánh sáng hấp thụï

tím
lam
lam-lục nhạt
lục-lam nhạt
lục
lục-vàng
vàng

da cam
đỏ

Màu sắc thấy được
của chất

lục vàng
vàng
da cam
đỏ
đỏ tía
tím
lam
lam lục nhạt
lục-lam nhạt

, nm
Violet

400-420

Indigo

420-440

Blue

440-490

Green

490-570

Yellow

570-585

Orange

585-620

Red

620-780

B. NHÓM MANG MÀU(CHROMOPHORE)

Là nhóm chức chưa no, liên kế t đờ ng hóa tri 
̣ trong phân tử gây ra sự hấ p thu ̣̣̣̣̣̣ bức xa ̣̣̣
trong vùng UV- Vis ( > 200nm)
 CHROMOPHORE chuyẻ n dịch n  * thường có   300nm.
 CHROMOPHORE chuyẻ n dịch   * thường có   ranh giới UV gần và xa và có  lớn (<190nm).

Nhóm mang màu

Công thức

Thí dụ



max

(nm)

carbonyl (Ceton)
carbonyl (aldehyd)
carboxyl
amid

RR’C = O
RHC = O
RCOOH
RCONH

aceton
acetaldehyd
acid acetic
acetamid

271
293
204
208

etylen
acetylen
nitril
nitro

RCH = CHR
C=C
C=N
RNO

etylen
acetylen
acetonitril
nitromethan

193
173
160
271

2

2


Trong hê ̣ liên hơ ̣p, tính bất định xứ của liên kết  càng tăng thì các chromophore càng
dễ hấ p thu.̣̣̣̣̣̣

Nhiều phân tử có thể có >=2 chromophore.

Tương tác năng lượng bức xạ với các phân tử phụ thuộc vào vị trí tương đối của các
chromophore trong phân tử.
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

5


Độ hấp thụ của phân tử tùy thuộc vị trí của 2 nhóm Chromophore
A = tổng độ hấp thụ của mỗi Chromophore và chuyển dịch về phía
Ngăn cách bởi C
bước sóng dài
A tăng lên (hyperchromic) và cực đại hấp thụ chuyển về bước sóng
Ở kề nhau
dài hơn (red shift)
Phân tử có 2 chromophore Có sự cộng về độ hấp thu và sự chuyển dịch về phía bước sóng dài
cùng gắn với nguyên tử C nhưng mức độ yếu hơn so với hệ liên hợp.
Sự chuyển dịch của các ion kim loại có mức năng lượng điện tử cũng gây nên sự hấp thu ở
vùng khả kiến.

Sự hiê ̣n diê ̣n của dải hấp thụ tại một  đăc̣ biê ̣t là một chỉ thị tốt cho nhóm mang màu

Hấp thụ cực đại không cố đinh
̣ mà còn tuỳ vào pH, dung môi, nhiêṭ̣̣ đô ̣̣̣..

Việc lựa chọn dung môi và pH thích hợp cũng tạo điều kiện cho việc xác định một đơn chất
trong một hỗn hợp bằng phép đo phổ tử ngoại.

C. NHÓM TRỢ MÀU (AUXOCHROME)

Là những nhóm thế no chứa các dị tố gắ n vào hệ thống hấp thụ làm thay đổi cả bước sóng
lẫn cường đô ̣ của dải hấ p thu ̣ cực đa ̣i.

Thường làm chuyể n dich

̣ max về phía dài hơn.

Ví dụ:
 -OH,
 -Cl,
 -NH2,
 -SH...

Làm tính hấp thụ̣ tăng do làm giảm năng lượng cần hấp thu ̣̣



D. CÁC HIỆU ỨNG VÀ SỰ CHUYỂN DỊCH
Sự chuyển dị ch sang đỏ
(bathocromic) = red shift

max chuyển về bước sóng dài hơn

Sự chuyển dị ch sang xanh
(hypsocromic) = blue shift

max chuyển về bước sóng ngắn
hơn
 Tăng ,
 thường kèm theo sự chuyển
dịch sang đỏ
 Giảm ,
 thường kèm theo sự chuyển
dịch sang xanh

Hiệu ứng tăng cường độ
(hypercromic effect)
Hiệu ứng giảm cường độ
(hypocromic effect)
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

Do các nhóm thế trợ màu, dung môi, ion
hóa chất hòa tan.

Khi có sự tăng tính liên hợp - trong
phân tử
Khi có sự phân ly phân tử.
6


IV- CAC
́ Y ÊU
́ TỐ AN
̉ H H Ư ƠN
̉ G ĐÊ N
́ ĐỘ HÂP
́ THỤ
A. CẤU TRÚ C PHÂN TỬ
12345-

Hiệu ứng cảm ứng I.
Hiệu ứng liên hợp.
Hiệu ứng không gian.

Vị trí liên kết đôi
Hướng liên kết của nhóm mang màu và trợ màu

B. MÔI TRƯỜNG
 Mô ̣t số yế u tố ảnh hưởng đến vị trí và cường độ dải hấp thu phân tử như:
 Dung môi,
 pH
̀
 Nong đọ ,
 Nhiẹ t đọ
 Các thông số này phải được kiểm soát để đảm bảo độ chính xác cao nhất và khi so sánh các
phổ đươ ̣c đo dưới những điề u kiê ̣n khác nhau.

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

7


1-

Dung mơi


Các dung mơi dùng để đo phổ UV-Vis có những bước song giới hạn (cut off) khác nhau mà
dưới bước sóng đó, dung mơi hấp thụ đa phần các bức xạ chiếu qua nó.

Độ lớn của sự chuyển dịch liên quan đến độ phân cực của dung mơi.


Dung mơi cũng có thể hấp thu ̣ bức xạ UV-Vis

Khi khảo sát phải chú thích dung mơi được dùng để hòa tan mẫu (dựa vào độ tan và khả
năng hấp thụ của dung mơi này)..

Độ phân cực của dung mơi có thể làm biế n đở i mơi trường điê ̣n tử của nhóm hấ p thu ̣ mang
màu và độ lớn của sự chuyển dịch có thể liên quan với độ phân cực của dung mơi.

Ví dụ: đơ ̣ hấ p thu ̣ của aceton có thể thay đở i từ 259nm - 279nm tuỳ vào dung mơi đươ ̣c sử
dụng.

Để phân tić h so sánh, nên sử dụng mợt dung mơi duy nhấ t cho tấ t cả các lầ n đo.

Tương tác lưỡng cực (dipole – dipole):
 thường xuá t hiẹ n khi chá t tan và dung mơi đè u là chá t phan cực.
 Tá c dụ ng nà y sẽ có thẻ gay sự hiẹ u ứng Bathochromic hoạ c gay hiẹ u ứng
Hypsochromic.
Dung môi

Hằng số điện ly

 Max (nm)

Nước cất

78,5

< 195

Aceton

Hexan

1,9

199

Pyridin

305

Ethanol (tuyệt đối)

24,3

207

Benzen

280

Methanol

32,6

210

Carbon tetraclorid

265

Cyclohexan

2,0

211

BuOH

210

Chloroform

4,8

246

210

Không

270

Isopropanol
Dicloromethan

Dimethylsulfoxid

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

Dung môi

Hằng số
điện ly

 Max (nm)

20,7

331

235

8


Độ dài sóng
180-195nm

Các dung môi hấp thụ
Acid sulphuric (96%),

acetonitril,

cyclohexan,

isooctan

n-hexan,

glycerol,

methanol,

Nước,
200-210nm

cyclopentan,

ethanol
210-220nm

n-butyl alcohol,

isopropyl alcohol,

cyclohexan,

ethyl ether,
1,4-dioxan

245-260nm

chloroform,

ethyl acetat,

methyl format

265-275nm

carbon tetrachlorid,

dimethyl

sulphoxid/formamid,

280-290nm

benzen,

m-xylen

toluen,

300-400nm

pyridine,

aceton,

carbon disulfit

2-









acetic acid

Nồng độ
Thường thì nờ ng đơ ̣ chỉ ảnh hưởng đế n cường đợ của dải hấ p thụ.
Ở nờ ng đợ cao, tương tác phân tử (như là dimer hoá ) có thể gây nên:
sự thay đỏ i vè dạng của dải hấp thụ̣
Sự thay đổi vị trí của dải hấp thụ̣ ;
là m khá c đi tính tún tính củ a đọ há p thụ̣ theo nò ng đọ
dã n đé n ké t quả định lượng khơng chính xá c.



3-

pH

a. Ảnh hưởng của pH lên phổ hấp thu

Khi thay đổi pH thì cấ u trúc phân tử của một chất có thể thay đổi sẽ ảnh hưởng rất lớn
phổ hấ p thu chủ ́u là dịch chuyển bước sóng giữa hai dạng cân bằng khác nhau.

VÍ Dụ: chỉ thị đổi màu ở các giá trị pH khác nhau thì cấu trúc của chỉ thị pH có thể thay
đổi nên sẽ hấp thu cực đại ở bước sóng khác nhau.

Nế u đang khảo sát mơ ̣t hoa ̣t chấ t mà pH ảnh hưởng đế n phở của mơ ̣t mẫu đo thì nên dùng
hê ̣ đê ̣m để làm ổn định pH mơi trường rờ i mới khảo sát độ hấ p thu ̣ của hoa ̣t chấ t này.


Hầu hết hệ đệm tự nó cũng hấp thu có ý nghĩa và có thể ảnh hưởng đến độ dài sóng đối
với các phép đo được thực hiện. Do vậy, phải làm song song mẫu trắng.
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

9



b. Các ví dụ
-i- Phenol



 Phenolat
+  max = 235
+  max = 287

 Phenol

+ * max = 210 =6200
+ n* max = 270 =1450

 =9400
=2600


Phenol/ môi trường trung tính: phenol thể hiện dải E và dải B như benzen


Phenol/ kiềm, phenol  phenolat: – OH (trơ ̣ màu)  bathochromic dải B (góp chung các
electron làm tăng tương tác n*).

Góp chung các electron làm tăng tương tác n* và gây batho / hyperchrome.

Ứng dụng:
 Nghiên cứu sự có mạ t củ a phenol.
 Đo pKa củ a acid yé u(pK=10).



 Phổ của 1 hợp chất được ghi nhận ở những pH khác nhau có cùng 1 điểm có độ hấp thụ ở một độ dài
sóng xác định. Điểm này được gọi là điểm đẳng quang
 Thí dụ: phổ UV -Vis của methyl da cam ở các pH khác nhau


Cũng có thể thu được điểm đẳ ng quang đối với cùng một hợp chất ở các nồ ng đô ̣̣̣ khác
nhau
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

10



-ii- Anilin

Môi trường trung tính:phổ anilin tương tự

với phổ phénol.

Môi trường acid:
 nhó m amin tự proton hoá tạ o ion anilinium.
 Khong cò n electron tự do tren nitơ nen giả m
tương t|c n*và ké đó xả y ra hiệu ứng
hypso/hypochromic.


Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

11


4-

Nhiệt độ


Nhiệt độ ảnh hưởng đến việc đo quang phổ UV-Vis bởi:
 Sự trương nở đơn giả n củ a dung môi có thẻ là m thay đỏ i đọ há p thụ̣ biẻ u kié n và do
đó cũ ng có thẻ là m ả nh hưởng đé n đọ đú ng củ a ké t quả.
 Sự cân bà ng vạ t lý hay hoá họ c: khi nhiẹ t đọ tang sẽ phá huỷ cá u trú c củ a acid nucleic.
 Làm thay đổi chỉ số khúc xạ của dung môi.
 Nế u khi đo phổ , nhiê ̣t đô ̣ có ảnh hưởng đế n mẫu thì phải sử dụng cố c đo ổ n nhiê ̣t để không
làm thay đổi độ hấp thu ̣ biểu kiến.

V- MAY

́ QUANG PHỔ TỬ NGOAỊ - SPECTROPHOTOMETER
A. CẤU TẠO



 1: đè n nguò n:
+ đèn Tungsten-Halogen hay Wolframe đo vùng Vis.
+ Đèn hydrogen hay Deuterium đo vùng UV.
 2: Bộ tạo ánh sáng đơn sắc:
+ cách tử
+ lăng kính thạch anh

+ Bằng thủy tinh thạch anh để đo vùng UV-Vis (QS
hay VV).
+ Bằng thủy tinh đo vùng Vis (OS so SiO2 hấp thu
trong vùng Vis)
 4: bộ nhận tín hiệu (detector):
+ ống nhân quang điện (photomultiplier): 200680nm.
+ té bà o quang điẹ n PbCe: đo >680nm.
 5: bọ phạ n khué ch đạ i
 6: máy ghi tín hiệu

 3: có c chứa dung dịch đo – cuvet:

B. PHÂN LOẠI

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

12


1-




2-




Loại một chùm tia
Đo điểm-đo độ hấp thu của từng bước sóng một.
Muốn thu toàn bộ phổ phải tự xây dựng lấy.

Loại hai chùm tia
Có bộ phận tự ghi đi kèm
Máy tự ghi toàn bộ phổ mà ta cần khảo sát



3 phương pháp được sử dụng trên máy quang phổ UV-VIS 2 chùm tia:
 Photometry (đo điẻ m): đo đọ hấp thu củ a 1 mã u ở (1,2,3,...) bướ c só ng bất kỳ . Ví dụ đo A
củ a dung dịch kalipermanganat ở bướ c só ng 450nm.
 Wavelength scan (quét phổ): x|c định phỏ củ a 1 chất trong 1 vù ng bướ c só ng nà o đó . Ví
dụ : qué t phỏ dung dịch kalipermanganat ở vù ng 400-650nm.
 Timescan : theo dõ i sự thay đỏ i đọ hấp thu củ a 1 chất theo thời gian. Ví dụ: theo dõ i thời
gian két thú c phả n ứng củ a ion canxi vớ i EDTA tạ o phức Ca-EDTA.


Cuvet (cốc đo): 1 că ̣p đồ ng nhất
 1 cá i cho mã u trá ng,
 1 cá i cho mã u cà n đo.


Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

13




C. THẨM ĐỊNH THIẾT BỊ QUANG PHỔ UV-VIS
1-

Độ đúng bước sóng (phải được chuẩn hóa về )

 Thông thường chuẩn bằng:


Các kiń h holmium peroxid (quét phổ so sánh với phổ chuẩn) hay didymium.

Các chất đã biế t trước cực đa ̣i hấp thu ̣̣ như:
̣̣
 vitaminB12 có cực đạ i ở 361nm,
̣
 cobalt clorid có cực đạ i ở 510nm.




Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

14


2-

Phi cho sụ chi ung vờ hõp thu


Vi dung dch kali cromat 0,040g/1000ml KOH 0,05M, phi cho hp thu cỏc bc
súng ung vi hp thu chuõ n (xem bang).

Ho c dung dch kalicromat 60mg/l H2SO4 0,005M.

Tra kờ t qua (D c iờ n My) ụ hp thu cỏc bc song ung vi ụ hp thu chuõ n.




Gia tri hp thu chuõn ca dung dich K2Cr2O7 0,040g/lit / KOH 0,05M 250C (cụ c o 10mm)

bửụực soựng
(nm)

ủoọ
haỏp thuù

bửụực soựng
(nm)

ủoọ
haỏp thuù

bửụực soựng
(nm)

ủoọ
haỏp thuù

bửụực soựng
(nm)

ủoọ
haỏp thuù

220
230
240
250
260
270
280

0.4559
0.1675
0.2933
0.4962
0.6345
0.7447
0.7235

290
300
310
320
330
340
350

0.4295
0.1518
0.0458
0.0620
0.1457
0.3143
0.5528

360
370
380
390
400
410

420

0.8297
0.9914
0.9281
0.6841
0.3872
0.1972
0.1261

430
440
450
460
470
480
490
500

0.0841
0.0535
0.325
0.173
0.0083
0.0035
0.0009
0,0000

phng ng nờn

Húa phõn tớch 2

Phụ a o ham bc 2
Trn Trung Trc

15




3-

Độ phân giải

Hình phổ ánh sáng lạc của các dung dịch chuần



4-



Cốc đo
kiể m tra sự khác nhau độ truyền quang giữa 2 cốc đo


Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

16


VI- ƯN
́ G DUN
̣ G
A. ĐỊNH TI ́NH

Phổ hấ p thụ̣ của một chấ t là đường biể u diễn đô ̣̣̣ hấ p thu ̣̣̣̣̣̣̣̣̣của chất đó theo bước sóng của
ánh sáng chiếu tới. A = f ()

Từ đường biể u diễn này có thể xác đinh
̣ đươ ̣c các hấ p thụ̣ cực đaị .

CỰC ĐẠI HẤP THU: bước sóng mà ở đó chấ t đo có đô ̣ hấ p thu ̣̣ lớn nhấ t.

Phổ UV -Vis thường thường chỉ thể hiê ̣n mô ̣t số it́ dải rô ̣ng nên cung cấ p thông tin ít hơn
quang phổ IR (phổ này có nhiề u dải he ̣p).

Sự hấ p thu ̣ nhiề u nhấ t của các chấ t hữu cơ là do sự có mă ̣t của các nố i  (không bão hoà).

1-

Các ứng dụng trong định tính

a. Đinh
̣ tính trong trường hợp không có chấ t chuẩ n


So sánh phổ điê ̣n tử của chất khảo sát với phổ điện tử có trong tài liê ̣u, trong các bô ̣ sưu
tầ m phổ .

Phải thực hiê ̣n đúng theo các điề u kiê ̣n đã ghi / tài liệu về:
 dung môi,
 nò ng đọ ,
 loạ i má y.
𝟏

Trường hơ ̣p đơn giản có thể so sánh Amax,  max hay 𝑨𝟏 cũng đủ.

Ví dụ:
 Vitamin B12:
+ B12 có 3 cự c đạ i há p thụ̣ ở 278  1nm; 361 
1nm; 548  2nm.
+ Vitamin B12 có 𝐴11 = 207 ở 361 nm




=



 dexamathason
+ Cự c đạ i hấp thu củ a dexamathason là 241nm,
+ 𝐴11 của dexamethason ở bước sóng 241nm là
297.

𝑨𝟏𝟏 : hê ̣ số hấ p thu ̣  max là hai hằng số phổ UV - Vis đă ̣c trưng riêng cho mỗi chấ t.
Hệ số tắt mol :

𝐌∗𝐀𝟏%
𝟏𝐜𝐦
𝟏𝟎

𝟏%
= 𝐀𝟏%
𝟏𝐜𝐦 ∗ 𝟎. 𝟏𝐌 hay 𝐀 𝟏𝐜𝐦 =

∗𝟏𝟎
𝐌

(M: trọng lượng phân tử)

Để đinh
̣ tính mô ̣t chấ t thì phải xác đinh
̣ hai hằ ng số trên và so với các số liê ̣u của phổ chuẩ n.
Cực đại hấp thu và hệ số hấp thu là 2 hằng số phổ UV-Vis đặc trưng riêng cho mỗi chất.
b. Đinh
̣ tính trong trường hợp có chấ t chuẩ n

So sánh phổ của mẫu đo với phổ của chấ t chuẩ n:
 Cùng nồng độ, hai phỏ phả i cho  max và  max gió ng hẹ t nhau
 Tié n hà nh: ghi phỏ củ a mã u khả o sá t và mã u chuả n trong cù ng dung môi, máy, nhiẹ t đọ … rò i so sá nh
2 đường cong.
 Né u đú ng 1 hợp chấ t thì 2 đường cong phả i chò ng khít lên nhau.



Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

17




c. Kiể m tra độ tinh khiế t – phát hiện tạp chất

Xác định ta ̣p chất trong các phân tử hữu cơ.

Các đỉnh la ̣ có thể xuất hiện thêm do tạp chất trong mẫu, so sánh với nguyên liệu chuẩ n.

Cũng có thể phát hiện ta ̣p chất bằ ng cách đo đô ̣ hấp thu ở bước sóng đặc trưng.
Hợp chất trong suốt
Hợp chất không trong suốt
và tạp nghiên cứu hấp thu
và tạp nghiên cứu không (ít) hấp thu
Độ hấp thu giảm đi theo sự gia tăng của tạp
Hệ số hấp thu tăng lên theo sự tinh khiết của
chất và cực đại với hợp chất tinh khiết.
Hợp chất tinh khiết phải trong suốt
Phải xác định hệ số hấp thu mol.
Dùng cốc đo dày 1-10cm
Ví dụ:
 Kiểm tra benzene/EtOH(cyclohexan)
 Kiểm tra Sulfur Carbon
/carbontetraclorid.





d.

chất



Ví dụ: phát hiện ta ̣p chất trong paracetamol:

Xác định cấu trúc – xác định nhóm chức
Phát hiện sự có mă ̣t của các nhóm chức trong hơ ̣p
Thường kém chính xác và ít được sử dụng.
Hay đươ ̣c phố i hợp với các pp khác

Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

18



Cho kế t quả tớ t nế u hơ ̣p chấ t khảo sát cho phở he ̣p hay khi sử du ̣ng bơ ̣ phâṇ phát hiê ̣n đa
kênh.

Qui luật Woodward có thể dẫn đế n nhiề u chỉ dẫn hữu ić h trong viê ̣c xác đinh
̣ cấ u trúc.

Công thức

Tên
Cholesta – 3,5,dien

Bước sóng hấp thụï (nm)
214 (khởi đầu)
15 (nhóm thế vòng 1,2,3)
5 (1 vòng exo C=C)

Tổng cộng

234





2-

Ưu và khút điểm

Phương pháp
UV – Vis

IR

Hóa phân tích 2

Ưu điểm

Nhược điểm
 Có thể xác định chất
 Phải phối hợp với nhiều thơng số vật lý và
khảo sát trong dung dịch rất hố học (điểm chảy, chỉ số khúc xạ , SKLM,
…) khác mới khẳng định định tính.
lỗng 15 - 40 g/ml.
 Số dải ít, các phân tử lớn có cấu trúc chỉ
khác nhau chút ít thì lại cho phổ UV –Vis
giống nhau.
 Số dải nhiều, đa số các  Nồng độ mẫu phải đậm đặc hơn.
phân tử lớn có cấu trúc khác
nhau thì lại cho phổ IR
khác nhau.

Trần Trung Trực

19


B. ĐỊNH LƯỢNG
1-

Nguyên tắc định lượng

2-

Phương pháp định lượng


Ở khoảng 20 0C, khả năng cao là mọi phân tử đều ở Eo.


Chấ t khảo sát hấ p thu ̣̣ năng lươ ̣ng để chuyể n lên tra ̣ng thái kích thích E1 và trở về Eo bằ ng
cách trao đổ i năng lươ ̣̣̣ng (của chất khảo sát và của yếu tố ngoại như dung môi) là những quá
trình nhanh và vì thế cân bằ ng đa ̣̣̣t đế n rấ t nhanh.

Do vâ ̣y, sự hấ p thụ̣ ánh sáng vùng UV –vis là một sự chính xác về phương diê ̣n đinh
̣
lượng
a. Đinh
̣ lượng trự c tiế p
-i- Đinh
̣ lượng chấ t khảo sát có một thành phầ n

Phương pháp đo tuyệ t đối (không sử dụng trực tiếp chất chuẩn - máy
phải được chuẩn hóa)

mộ t)

%



Công thức: 𝑪𝑿



Điều kiện:



Thí dụ:

=

𝑨

𝑨𝟏%
𝟏𝒄𝒎

 Má y đo phả i được chuả n hó a ít nhất vè bước só ng và đọ hấp thu.
 Cù ng điè u kiện moi trường (dung môi, pH, nhiệt đọ ).
 Định lượng B12 (DĐVN III)

+ Cân chính xá c 0,002g ché phả m, cho và o mọ t bình định mứ c 50ml, thêm nướ c tớ i vạ ch, lá c đèu cho tan (nò ng đọ pha xá p xỉ 40
microgam/ml).
+ Độ hấp thu A = 0,787 ở max = 361nm (có c đo l =1cm). Xác định nồng độ của B12. Biét
𝐴1%
1𝑐𝑚 = 207 tại 361nm.
+ Vit. B12 có cực đại hấp thụ̣ ở 278 ± 1nm; 361 ± 1nm; 550 ± 2nm.
+ Ứng với mỗi bước sóng hấp thụ̣ cực đại, chá t khảo sát có hệ số hấp thụ̣ mol khác nhau.
+ Hàm lượng phần trăm của vit B12 có trong chế phẩm tính như sau:
%
𝐶1𝑐𝑚
=
𝐷∗độ 𝑝ℎ𝑎 𝑙𝑜 ã𝑛𝑔

%
𝐶1𝑐𝑚
= 𝐸 1%

=

𝐷∗50

𝐷 ∗ độ 𝑝ℎ𝑎 𝑙𝑜ã𝑛𝑔

1%
𝐸1𝑐𝑚
∗ 𝑙ượ𝑛𝑔 đượ𝑐 𝑐â𝑛

1𝑐𝑚 ∗𝑙ượ𝑛𝑔 đượ𝑐 𝑐â𝑛 207∗𝑎

𝐷: 𝑚ậ𝑡 độ 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑣𝑖𝑡 𝐵12 đ𝑒𝑚 đị𝑛ℎ 𝑙ượ𝑛𝑔
207: hệ số tắt riêng của vit B12 tham khảo theo tài
liệu ở max=361nm

L: bề dày cốc đo (1cm)
C%: nồng độ phần trăm
A: lượng Vit B12 được cân

Giả dụ: đo được D =0.787 thì:

%
𝐶1𝑐𝑚
=

0.787 ∗ 50
= 95%
207 ∗ 0.002

+ Vậy nồng độ Vit B12 trong chế phẩm là 95%.
𝐴
0.787
+ Nếu tính theo công thức: 𝐶𝑋% = 1% =
= 0.0038𝑔/100𝑚𝑙 tức là 3,8 glucid trong 100ml hay 38/ml so với nồng độ pha
𝐴1𝑐𝑚

207

là 40/ml thì tỷ lệ là: 38/40*100%=95%.

 định lượng paracetamol trong trung bình 1 viên Panadol (mg)
+ Đo đọ hấp thu dung dịch paracetamol ở bướ c sóng 257nm là 0,728.
+ 𝐴1%
1𝑐𝑚 của paracetamol ở 257nm là 715,
+ khối lượ ng bọ t Panadol đã cân là 0,1023g;
+ khối lượ ng trung bình viên Panadol là 0,5126g,
+ dung dịch đem đo đượ c pha loãng 10000 là n so vớ i lượ ng bọ t thuốc đã cân.
𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ 𝑚 ộ𝑡 𝑣𝑖ê𝑛

+ 𝑀𝑝𝑎𝑟𝑎

Hóa phân tích 2

𝑚𝑔 =

𝐴𝑋
𝐴11

∗

1
100

∗ độ 𝑝ℎ𝑎 𝑙𝑜ã𝑛𝑔 ∗

Trần Trung Trực

𝑚 𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏 ì𝑛 ℎ
𝑚 𝑐â𝑛

∗ 1000

𝑡𝑎𝑚 𝑠𝑢ấ𝑡
20


hai)

Phương pháp sử dụ ng hệ số hấp thụ̣ mol của mộ t chất
A




Theo công thức : A =C.l với (l =1cm) C 




 : tham khảo tài liệu hoă ̣c đo trên mẫu chuẩ n) có thể suy ra Cx (mol/lit)
Ví dụ:

 đo đọ hấp thu củ a dung dịch phenol ở 270nm được A= 0,478;
 ε = 1450 (phenol, λ=270nm). Tính nò ng đọ (g/l) củ a dung dịch phenol ở tren.

ba)

Phương pháp đo tương đối ( đã có chuẩn) – phương pháp so sánh độ
hấp thu


So sánh độ hấp thu (Ax) của dung dịch thử nghiệm có nồng độ (Cx) với độ hấp thu của dung dịch chuẩn có
nồng độ biết trước (C0).




Ax C x
A

 Cx  x C0
A0 C0
A0
Chú ý:

 Cx và Co không được chênh lệch quá.
 Trong thực nghiệm, Cx và Co càng gần nhau kết quả càng chính xác.
 A0: độ hấp thu của dung dịch chuẩn.

bốn)






sát).

Phương pháp dù ng đườ ng hồi qui chuẩn (xây dự ng đườ ng cong chuẩn
độ )

Pha các dung dịch mẫu chuẩ n C1, C2, C3,C4,… Cn chính xác / dung môi thích hợp.
Lầ n lươ ̣t xác định A1, A2, A3, A4...An ở max
Vẽ đồ thị với trục tung là (A), trục hoành là (C)
Xác định y = ax + b với R2 = 0,99..
Đo Ax của dung dịch cầ n khảo sát rồ i căn cứ vào đồ thi ̣tìm Cx (Cx phải nằ m trong khoảng C1 – Cn khảo




Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

21




-ii- Đinh
̣ lượng hổ n hợp có nhiề u thành phầ n

mộ t)


Khái niệm về sự chồng phổ

Thí dụ: 2 chấ t trong mô ̣̣̣t dung dịch có 2 dải hấp thu ̣̣̣̣̣̣





Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

22


hai)

Phương pháp sử dụ ng luậ t cộ ng tính mậ t độ quang


Điều kiện: max của chúng cách nhau một khoảng ít nhất 20nm (phổ 2 chất không chồ ng lên
nhau từng phầ n).

Tiế n hành:








Qué t phỏ UV-vis rieng rẽ củ a 2 chá t chuả n X và Y.
Chọ n 2 cực đạ i  max1 và  max2 đạ c trưng của 2 chá t chuả n X và Y.
Đo rieng A từng chá t ở từng bước sóng cực đại vừa tìm được trên.
Đo A củ a dung dịch hõ n hợp ở cá c  max1 và  max2 củ a cá c thà nh phà n
với có c đo có bè dà y 1cm

Ví dụ:

 Cho KMnO4(λmax1=525,5nm; C=4.10-4M ) và
K2Cr2O7(λmax2=445,5nm; C=2.10-3 M );
 X|c định nò ng đọ (mol/l) từng thà nh phà n/hõ n hợp X (K2Cr2O7
&KMnO4)bié t:



A
KMnO4 K2Cr2O7 HHX
0,051
0,31
λmax1 0,916
0,757
0,538
λmax2 0,072

Dựa trên tính chấ t cộng tính của mâṭ đô ̣ quang, ta có:



A1 = ε x  X  l  ε y  Y  l



ε1x , ε1y : hẹ só tá t mol củ a X và Y ở 1



ε 2x , ε 2y :hẹ só tá t mol củ a X và Y ở 2 (cá c hẹ só nà y được xá c định khi đo rieng biẹ t dung dịch củ a cá c

1

A2 = ε x  X  l  ε y  Y  l

1

2

2

thà nh phà n nguyen chá t).
 Giả i 2 phương trình 2 ả n só .
 PP nà y chỉ á p dụ ng được cho cá c hõ n hợp 2 - 3 thà nh phà n).
 Né u só thà nh phà n nhiè u hơn thì rá t khó xá c định.





Nguyên tắ c của việc phân tích hỗn hợp nhiều cấu tử: “ở một bước sóng xác định thì độ
hấ p thụ̣̣̣̣̣ của nhiề u hợ̣̣p chấ t có mặ̣̣t trong mộ̣̣t hỗn hợ̣̣p bằ ng tổ ng độ̣̣ hấ p thụ̣̣̣̣̣ của mỗi thành phầ n.”
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

23


ba)

Phương pháp sử dụ ng máy đa kênh (dải diod)


Nguyên tắ c: “Quét phổ từ 190 – 800nm và phát hiê ̣̣̣n bằ ng dải diod quang ; sử dụ̣̣ng máy
có thể phát hiện cùng lúc ở nhiều  khác nhau.”
 Né u A có há p thụ̣ ở x, B và C khong há p thụ̣ : đo A ở x.
 Né u B có há p thụ̣ ở y, A và C khong há p thụ̣ : đo B ở y.



Thí dụ: Đinh
̣̣̣ lươ ̣̣̣ng sản phẩ m bi biế
̣̣̣ n chấ t trong khi điều chế thuố c
 Đá nh giá lượng cystine tạ o thà nh trong cá c vien nang cysteine sau khi cho và o dung dịch
nước.
 Ở = 250nm Cysteine khong há p thụ̣ nhưng Cystine có há p thụ̣ nen sử dụ ng định lượng

ở bước só ng nà y




bốn)

Phương pháp phổ đạ o hà m

2 chất có max cách xa vài nm, chồ ng phổ .


 Các phổ đạo hàm bậc chẵn (2,4,6...) thì sẽ có mọ t max và  min định vị ở cù ng  max
đó i với phỏ bạ c 0.
 Các phổ đạo hàm bậc lẻ (1,3,5...) thì đọ há p thụ̣ A= 0 ở bước só ng há p thụ cực đạ i củ a
phỏ bạ c 0.
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

24



Ví dụ: định lươ ̣̣̣ng paracetamol (A) và propacetamol (B).
 Phỏ hấp thu củ a 2 chất nà y bị chò ng len nhau.
 Khi lấy đạ o hà m bậc 1, tạ i bước só ng 239nm giá trị phỏ đạ o hà m củ a B bà ng 0 nen có thẻ
x|c định A trong hõ n hợp mà khong bị ả nh hưởng bởi B.
 Tạ i bước só ng 242nm giá trị phỏ đạ o hà m củ a A bà ng 0 nen có thẻ xá c định B trong hõ n
hợp mà khong bị ả nh hưởng bởi A.

 Như vậy chỉ cà n dựng 2 đường chuả n tạ i 2 bước só ng tren.




 Lá y phỏ đạ o hà m củ a tá t cả cá c thà nh phà n chuả n A và B
+ Chọn bước sóng để định lượng của chất A (là nơi mà phổ của chất B đi qua trục hoành)
+ Chọn bước sóng của chất B (là nơi mà phổ của chất A đi qua trục hoành)

b. Định lượng gián tiếp
-i- Chuẩ n độ đo quang phổ

Trong phân tích thể tích, sự thay đổ i màu đồ ng nghiã với kế t thúc chuẩ n đô ̣ và thường đươ ̣c quan sát bằ ng
mắ t thường. Quá trình này hay mắ c sai số . Viê ̣c sử dụng quang phổ kế để phát hiê ̣n điểm kế t thúc sẽ giảm đi
điều này

Nguyên tắ c: Thay đổ i giá tri ̣ độ hấ p thụ̣ sẽ được dùng để kiểm tra quá trình chuẩ n độ.

Ví dụ: Apotransferrin
 Apotransferrin khong mà u. Khi Fe3+ gá n và o protein nà y mà u đỏ (max = 465 nm)
 Apotransferrin + 2Fe3+  [Fe3+] transferrin.
 Tié n hà nh: chuả n đọ 2ml dung dịch apotrans. bà ng nitril triacetat ferric
 Ké t quả :
+ Khi thêm Fe3+ vào protein, màu đỏ xuất hiện và A tăng lên.
+ Khi protein bã o hoà sá t, sẽ không có phản ứng tạo màu nào nữa và đường biểu diễn bị gãy ngay tức khắc
(off abrupt)
+ Điẻm két thú c đượ c ngoạ i suy từ giao điẻm củ a hai đườ ng thả ng.
Hóa phân tích 2

Trần Trung Trực

25