ĐẠI CƯƠNG QUANG PHỔ học

ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC

Bợ mơn Hóa phân tích – Kiểm nghiệm
Khoa Dược - Đại học Y Dược Tp Hờ Chí Minh
10/2016


Ernest
Rutherford

August Beer,

Johann
Pierre
August Beer,
Heinrich
Bouguer
German
1698 -1758 Lambert
(1825 - 1863)
(1728-1777)

né le 31 /juillet 1825
- 18 novembre
1863, un
mathématicien,
chimiste et
physicien allemand.

2

Tài liệu tham khảo

1. Modern SPECTROPHOTOMETRY; Michael Hollas; 2004

2. SPECTROPHOTOMETER THEORY ; Burstep H. I

3. THE SPECTROPHOTOMETER
/>4. Principles of Spectrophotometry
/>5. Atomic spectra />3


Đèn đốt dầu nguyên thủy
làm từ vỏ động vật

Thấu kính Layard

Ý tưởng về buồng tối, tiền
thân của camera, có khả
năng nhất là phát sinh ở Hi
Lạp cổ đại. cửa sập trong
đó ánh sáng có thể xuyên
qua một cái lỗ nhỏ và chiếu
vào một căn phịng hay một
cái hộp tối khơng có sự hỗ
trợ của thấu kính

4

MỤC TIÊU HỌC TẬP
Sau khi học, sinh viên sẽ trình bày được :
Tính chất sóng và hạt của bức xạ.
Tương tác của các bức xạ điện từ với vật chất (hấp thụ, kích thích,
phát xạ; hóa phát quang; huỳnh quang; lân quang)
Các định luật của quang phổ.
Mô tả các thành phần chính của một máy quang phổ
Các phương pháp đo quang phổ
Ứng dụng phép đo quang phổ
5


1. Ánh sáng ? Các bức xạ điện từ ?

• Theo Maxwell, electromagnetic (EMR) sóng điện từ di
chuyển với tốc độ của ánh sáng.
Thuật ngữ bức xạ bao gồm các bức xạ điện từ khác nhau, từ
sóng điện thấp tần số thông qua các tia tử ngoại, khả kiến,
tia hồng ngoại đến các tần số cao như X-quang.
Bức xạ bao gồm các hạt rời rạc (lượng tử) của năng lượng,
được gọi là photon.
EMR không cần phương tiện hỗ trợ truyền dẫn của nó và có
thể vượt qua chân khơng.

6


1. Ánh sáng ? Các bức xạ điện từ ?

• Ánh sáng nhìn thấy, tia IR, tia UV, vi sóng, sóng radio: là

những bức xạ điện từ khác nhau về độ dài sóng (bước
sóng).

7


8


ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC
2. BẢN CHẤT CỦA ÁNH SÁNG
2.1. Tính chất sóng: bức xạ có dao động sóng của
cường độ điện trường và từ trường thẳng góc nhau.

Hình bức xạ điện từ có bước sóng , truyền theo trục x
giải thích:
- hiện tượng nhiễu xạ (diffraction),
9
- hiện tượng giao thoa (interférence).


ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC

2.2. Tính chất hạt
Bức xạ điện từ: cấu tạo bởi những hạt (= photon =
quang tử) mang năng lượng lan truyền với vận tốc
ánh sáng:

E = h = h

C


= độ dài sóng;
C = tốc độ của ánh sáng = 3 x 1010 cm/sec;
 = tần số ánh sáng (chu kỳ /sec);
h: hằng số Planck = 6,62 x 10-27erg/sec = 6,63 x 10-34 J.s.

C
=


- bước sóng càng nhỏ thì năng lượng photon càng lớn.

10


Tính chất hạt giải thích: hiện tượng quang điện.

ống nhân quang

11


ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC
2.3. Các đại lượng đặc trưng
- bước sóng (): khoảng cách ngắn nhất giữa 2 lần
dao động. Thứ nguyên Ao =10-10 m, 1nm =10 - 9 m,
- tần số (n) : số lần dao động / giây. (Hertz –Hz)
- số sóng (  ): số lần dao động / cm, (cm-1)

12


3. PHÂN VÙNG SÓNG ĐIỆN TỪ
tia X
0,1 50

tử ngọai
xa

tử ngọai
gần
200

vùng khả kiến
400

hồng ngọai
800

nm

E = h = h

C


- Bức xạ đa sắc =(dạng bức xạ IR, UV...): tập hợp ánh sáng
có bước sóng khác nhau biến đổi trong một vùng nào đó

của phổ điện từ.
- Bức xạ đơn sắc: bức xạ có cùng bước sóng, gồm chỉ một
13
loại photon có năng lượng như nhau


- Ở các vùng phổ khác nhau, có thể tách riêng bức xạ đa
sắc thành những bức xạ đơn sắc nhờ những dụng cụ thích
hợp như lăng kính, cách tử...

/>
14


4. CẤU TRÚC ĐIỆN TỬ CỦA MỘT NGUYÊN TỬ

4.1 MẪU NGUYÊN TỬ - RUTHERFORD VÀ NIELS BOHR.
Nguyên tử có cấu tạo theo mẫu hành tinh: giữa là nhân (điện

tích +) chung quanh là các electron (-) .
Tổng điện tích dương (+) = tổng điện tích âm (–) của

nguyên tử đó được thể hiện trên số thứ tự của bảng phân
loại tuần hoàn.

Ernest
Rutherford

15

http://a
byss.u
oregon
.edu/~j
s/ast1
23/lect
ures/le
c04.ht
ml


1913 Niels Bohr (Danish physicist) bổ̉ sung

-Mỗi electron chỉ quay trên những quỹ đạo xác
định (= quỹ đạo cân bằng động = quỹ đạo
lượng tử) phân bố trên những mức năng
lượng khác nhau. Càng xa nhân mức năng
lượng càng cao.
- Khi electron chuyển động trên một quỹ đạo
lượng tử thì nguyên tử không thu và không
phát năng lượng.
- Khi hấp thụ ánh sáng, electron chuyển động
trên một quỹ đạo có năng lượng E1 sang quỹ
đạo có năng lượng E2 sẽ phát ra 1 photon có
tần số hay bước sóng theo hệ thức:
E = h = h c/
Màu của ánh sáng phát ra sẽ tuỳ thuộc  hay


16

ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC

Theo thuyết lượng tử, mỗi electron trong nguyên tử mang

những mức năng lượng khác nhau tuỳ thuộc các số lượng tử
sau:
4.2. SỐ LƯỢNG TỬ CHÍNH (n)
(n- The Principal Quantum Number)
Mỗi giá trị n xác định một lớp điện tử
và tất cả các điện tử có cùng n thì đều
thuộc cùng một lớp điện tử.

n

1
K

2
L

3
M

4
N

5
O

6
P

7
Q

17


ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC
4.2. SỐ LƯỢNG TỬ CHÍNH (n)

Ký hiệu từ trong ra ngoài là K, L, M, N, O, P, Q…
Các lớp này được biểu thị bằng ký hiệu tương ứng với số thứ tự
của các chu kỳ trong bảng Mendelev và có giá trị từ 1 - 7 .
Ý nghĩa:
là những lớp vỏ năng lượng mà các electron phân bố trên đó.
Electron muốn chuyển từ lớp trong ra lớp ngoài thì cần E =
E(n+1) – En
N

1

2

3

4

5

6

7

K

L

M

N

O

P

Q
18


4.3. SỐ LƯỢNG TỬ PHU (l)
l -The angular momentum quantum number

Giá trị: 0 - (n-1)

Ký hiệu s, p, d, f, g, h, i

n

l
orbi
tal

1
0
s

2
1
p

3
2
d

4
3
f

5
4
g

6
5
h

7
6

i

sharp, principal, diffuse, fundamental

Mỗi giá trị l xác định một lớp điện tử phụ,
điện tử cùng n và cùng l thì cùng lớp điện tử phụ.
ý nghĩa: quyết định hình dạng không gian của các orbital
nguyên tử.
thí dụ:
2s , lớp điện tử phụ
s (l = 0)
của lớp điện tử chính L (n = 2)
4p, lớp điện tử phụ
p (l = 1)
của lớp điện tử chính N(n= 4)
/>tals.gif

19


4.4. SỐ LƯỢNG TỬ TỪ (m) magnetic quantum number
m có (2l +1) giá trị.
Mỗi giá trị m được ấn định bằng một ô lượng tử
biểu thị bằng 1 ô vuông.
Lớp điện tử phụ
s
p
d
f





Ex; lớp M (n = 3) - từ 3 lớp điện tử phụ 3s, 3p, 3d
lớp N (n = 4) - từ 4 lớp điện tử phụ 4s, 4p, 4d, 4f

Quy tắc Klechkowski
Làm đầy mức năng lượng điện tử

20

Q: />

4.5. SỚ LƯỢNG TỬ SPIN (S).
(n)

(l)

m

s

(sớ
lượng tử
chính)

(sớ lượng tử
phụ) 0 – (n
-1)

(số
lượng tử
từ)
(2l + 1)

(số lượng
tử spin)

1(K)

0 (1s)

0

0 (2s)
2(L)

3(M)

s có giá trị = ±1/2

Số lượng
electron
Phân
Lớp

Lớp

+1/2 -1/2

2

2

0

+1/2 -1/2

2

1 (2p)

-1
0
+1

+1/2 -1/2
+1/2 -1/2
+1/2 -1/2

6

0 (3s)

0

+1/2 -1/2

2

1 (3p)

-1
0
+1

+1/2 -1/2
+1/2 -1/2
+1/2 -1/2

6

2 (3d)

-2
-1
0
+1
+2

+1/2
+1/2
+1/2
+1/2
+1/2

-1/2
-1/2
-1/2
-1/2

-1/2

10

8

18

Mức độ tổ chức của 3 lớp điện tử chính đầu tiên

21


Q: ttp://apphysicsresources.blogspot.com/2008/02/apphysics-b-multiple-choice-questions.html

22


ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG PHỔ HỌC
5.TƯƠNG TÁC GIỮA BỨC XẠ VÀ VẬT CHẤT

Các kiểu tương tác giữa bức xạ và vật chất
Mỗi một tương tác có thể đặc trưng cho một tính chất nào đó của vật
chất.
Khi ứng dụng năng lượng bức xạ điện từ ở các tần số khác nhau có thể
thu được các thông tin khác nhau về vật chất.
23


Những bức xạ khi tác động với vật chất, ảnh hưởng tạo ra sẽ thay

đổi bản chất của nó.
•Trong vùng hồng ngoại, hấp thụ của bức xạ gây ra những thay đổi
trạng thái năng lượng quay và dao động quay.
•Trong vùng khả kiến và tử ngoại có thể thay đổi
năng lượng của các electron hóa trị.
•Tia X gây ra sự thay đổi các điện tử bên trong của vật chất
•Tia gamma đối với sự hấp thụ bức xạ gây ra thay đổi hạt nhân.
Khi bức xạ điện từ đi ngang qua từ chân không đến một phần của
bề mặt vật chất, bức xạ có thể được hấp thụ, truyền đi, phản xạ
hoặc phân tán .

/>
24


25