QUANG PHỔ UV - VIS ppt _ HÓA PHÂN TÍCH

QUANG PHỔ UV-VIS

Bài giảng pptx các môn ngành Y dược hay nhất có
tại “tài liệu ngành dược hay nhất”;
/>use_id=7046916


Mục tiêu bài giảng
❖
❖

Cung cấp những kiến thức tổng quát và cơ bản về nguyên lý của Quang phổ UV-VIS

❖

Bổ sung một số kỹ năng phân tích kiểm nghiệm cho sinh viên.

Giúp sinh viên ứng dụng được phương pháp Quang phổ UV-VIS cho yêu cầu học tập, nghiên cứu và
công việc.


Nội dung tóm tắt


Lý thuyết: cung cấp các khái niệm, định nghĩa, các định luật cơ bản, phương pháp phân tích về
Quang phổ UV-VIS.



Thực hành: Ứng dụng Quang phổ UV-VIS trong việc phân tích, kiểm nghiệm (đặc biệt là dược
phẩm).

Nội dung chi tiết
1.

Định nghĩa UV-VIS

2.

Nguyên lý của phổ hấp thụ

3.

Định luật cơ bản của hấp thụ ánh sáng (Lambert – Beer)

4.

Phương pháp Quang phổ UV-VIS

5.

Ứng dụng của Quang phổ UV-VIS


Tài liệu tham khảo
[1]

Giáo trình Hóa phân tích – ĐH Y Dược TPHCM - 2013

[2] GS Chu Phạm Ngọc Sơn - Các phương pháp phân tích hiện đại – giáo trình 2003

[3]
…..

Dược điển Việt Nam – Bộ y tế


1. Định nghĩa UV-VIS
1.1 Bản chất của ánh sáng
Trong quang phổ học: tất cả các tia của ánh sáng (ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia
X, sóng radio…điều được gọi chung là bức xạ)
- Tính chất sóng: (hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa, phản xạ…) đặc trưng là tần số, nước sóng
- Tính chất hạt: bức xạ điện từ là những hạt mang năng lượng gọi là photon, photon lan truyền với vận
tốc của ánh sáng.
Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt và tồn tại đồng thời.


1. Định nghĩa UV-VIS


1. Định nghĩa UV-VIS
1.2 Phân vùng sóng điện từ


1. Định nghĩa UV-VIS
1.2 Phân vùng sóng điện từ


1. Định nghĩa UV-VIS
1.2 Phân vùng sóng điện từ

Tia X

Tử ngoại
(UV)

200nm

Khả kiến
(VIS)

400nm

Hồng
ngoại

Vi sóng

800nm

Cao

Năng
lượng (E)

Thấp

Ngắn

Bước sóng

(λ)

Dài

UV-VIS (ultraviolet – visible): phổ tử ngoại (10nm380nm) – khả kiến (380nm – 800nm)


2. Nguyên lý phổ hấp thụ
2.1 Sự dịch chuyển năng lượng: khi bị kích thích bởi bức xạ ánh sáng, điện tử có thể chuyển từ quỹ
đạo của nó sang quỹ đạo cao hơn (trạng thái kích thích)

Điện tử ở trạng thái
kích thích sẽ khơng
bền và có xu hướ ng
quay về trạng thái
cơ bản. Như vậy sự
hấp thụ năng lượ ng
của bức xạ dẫn đế n
sự dịch chuyển
năng lượ ng trong
nguyên tử (hay
phân tử).


2. Nguyên lý phổ hấp thụ
2.2 Quy tắc chọn lọc và cường độ hấp thụ:
- Phân tử không hấp thụ bức xạ một cách hỗn loạn mà chỉ hấp thụ những bức xạ tương ứng chính
xác với biến thiên giữa các mức năng lượng của chúng.
- Biên độ và cường độ bức xạ khi đi qua chất hấp thụ sẽ bị giảm đi.
- Việc ghi nhận sự thay đổi biên độ và cường độ bức xạ khi đi qua chất hấp thụ được biểu diễn

dưới dạng hàm số A=f(λ) trong đó A là độ hấp thụ, λ là bước sóng của ánh sáng, được gọi là phổ hấp
thụ ánh sáng
- Phổ hấp thụ của một chất được đặc trưng bởi bước sóng λmax mà ở đó độ hấp thụ là lớn nhất


3. Định luật Lambert-Beer
Chiếu một chùm tia đơn sắc song song có cường độ Io thẳng góc lên bề dày L của một mơi
trường hấp thụ thì sau khi qua lớp hấp thụ này cường độ của ánh sáng nhỏ đi và còn là I (IGọi T là độ truyền qua của ánh sáng thì T=I/Io
Định luật Lambert-Beer:
Độ hấp thụ của ánh sáng tỷ lệ với hai thành phần là nồng độ của chất hấp thụ và khoảng
đường của ánh sáng truyền qua vật chất đó.


3. Định luật Lambert-Beer
A = -lgT = ε*C*l

A: độ hấp thụ (không đơn vị)
l: chiều dày của lớp chất hấp thụ (cm)
C: nồng độ chất hấp thụ (mol/lit)
ε: hệ số hấp thụ mol (lit/mol.cm)
ε Thay đổi theo bước sóng và đặc trưng cho bản chất
của chất hấp thụ, ε > 104 hấp thụ mạnh (cường độ
hấp thụ lớn), ε <102 hấp thụ yếu
Ví dụ: hệ số hấp thụ mol ε của Benzen tại các λmax (nm)
khác nhau như sau:

λmax (nm)

184

204

255

ε

60000

1900

600


3. Định luật Lambert-Beer
Dung dịch hấp thụ C được tính theo nồng độ 1% (1g/100ml), độ dày dung dịch l=1cm thì độ
hấp thụ A được gọi là độ hấp thụ riêng (độ tắt riêng) của dung dịch hấp thụ
Kí hiệu:
A
A

: là cường độ hấp thụ của dung dịch có nồng độ 1% với cuvet đo có chiều dày dung dịch là 1cm
Trong các dược điển Mỹ, Anh A
Ví dụ: Vitamin B12
1% có A

sử dụng như hằng số vật lý của một chất

= 207 ở λmax = 361nm

1cm
1%
1cm

1%
1cm

1%
1cm


3. Định luật Lambert-Beer
Điều kiện ứng dụng định luật Lambert-Beer





Ánh sáng phải đơn sắc
Dung dịch phải loãng và trong suốt
Chất khảo sát phải bền trong dung dịch và bền dưới tác dụng của tia sáng chiếu tới.


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.1 Sự chuyển mức năng lượng
*
- Điện tử σ: liên kết đơn trong phân tử từ σ σ cần năng lượng lớn (λ<150nm). Các hydrocarbon no có
liên kết σ chỉ hấp thụ bức xạ trong vùng UV xa nên thường được sử dụng làm dung mơi. Ví dụ n-hexan,
nước
- Điện tử π:liên kết π tham gia liênkết đôi,ba, từ π

đôi sự hấp thụ trong vùng UV-VIS càng dễ.

*
π cần năng lượng nhỏ (UV gần), phân tử có nhiều nối

- Điện tử tự do n (không liên kết): là những điện tử khơng cặp đơi, có các dị tố: O, S, N. Từ n
*
năng lượng thấp hơn π π

*
π cần


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
N
ă
n
g
l
ư
ợ
n
g

σ*(phản liên kết)

n

π

*

π

n
π*

σ*
π

π* (phản liên kết)
σ

σ*

σ*
n (không liên kết)

σ

π*

π (Liên kết)

σ (Liên kết)
Biểu đồ: Chuyển mức năng lượng của các liên kết
Các phân tử có cấu trúc liên hợp nhiều điện tử π và n và tham
gia n π*, π π* nên có thể cho phổ UV-VIS

4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:

a)

Màu sắc:
Màu sắc của một chất có tầm quan trọng chuyên biệt cho chất đó. Màu của một chất liên quan đến sự
hấp thụ và phản xạ của một chất. Mắt người nhìn thấy màu bổ trợ cho màu hấp thụ.


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:

a)

Màu sắc:
Hai hợp chất có thể hấp thụ ánh sáng tại cùng bước sóng nhưng xuất hiện màu sắc khác nhau. Màu
cuối cùng phụ thuộc vào phổ hấp thụ chuyên biệt. Chất khảo sát có thể hấp thụ trong một phạm vi rộng
hơn hoặc chất khảo sát có thể có nhiều λmax


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:

a)

Màu sắc:


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS

4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:
b) Nhóm mang màu (chromophore): Là nhóm chức chưa no, liên kết đồng hóa π trong phân tử gây ra sự hấp thụ
bức xạ trong vùng UV-VIS
- Nhóm mang màu có sự chuyển dịch n

*
π thường có λ ≅ 300 nm

- Nhóm mang màu có sự chuyển dịch π

*
π thường có λ < 190nm

Trong hệ liên hợp, tính chất bất định xứ của liên kết π càng tăng thì các nhóm màu càng dễ hấp thụ


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:
b) Nhóm mang màu (chromophore):


4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:
c) Nhóm trợ màu (auxochrome):
Là các nhóm thế no gắn vào các nhóm mang màu làm thay đổi cả bước sóng lẫn cường độ của dãi
hấp thụ cực đại. Thường làm chuyển dịch λmax
về phía dài hơn
Các nhóm điển hình: -OH, -NH2 , -Cl, -SH… (làm tăng tính hấp thụ, giảm năng lượng cần hấp thụ)

4. Quang phổ hấp thu phân tử - Quang phổ UV-ViS
4.2 Các yếu tố tham gia vào sự hấp thụ, các hiệu ứng:
d) Các hiệu ứng và sự chuyển dịch:

•
•

Sự chuyển dịch sang đỏ (Red shift), λmax chuyển về bước sóng dài hơn.

•

*
Hiệu ứng tăng cường độ (hyperchromic): xảy ra khi có sự tăng tính liên hợp π - π trong phân tử

•

Hiệu ứng giảm cường độ (hypochromic): khi có sự phân ly của phân tử.

Sự chuyển dịch sang xanh (Blue shift), λmax chuyển về bước sóng ngắn hơn.