Phổ tử ngoại và khả kiến (UV-VIS)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.28 MB, 37 trang )
Tổng quan
Đầu thế kỷ 19, hầu hết phân tích hóa học định lượng đều
sử dụng phương pháp trọng lượng (gravimetry method)
hoặc phương pháp chuẩn độ (titrimetry method). Với
những phương pháp này đều đạt được nồng độ đúng
(accuracy) cao, nhưng khó có thể xác định được những
thành phần hợp chất có nồng độ thấp trong nước, Trong
suốt thời gian này nhiều nghiên cứu được bắt đầu để mở
rông khả năng phân tích định lượng đặc biệt các yếu tố
vết trong môi trường. Một trong số những phát minh đó
là phương pháp so sánh màu quang phổ.
Đầu thế kỷ 19, hầu hết phân tích hóa học định lượng
đều sử dụng phương pháp trọng lượng (gravimetry
method) hoặc phương pháp chuẩn độ (titrimetry
method). Với những phương pháp này đều đạt được
nồng độ đúng (accuracy) cao, nhưng khó có thể xác
định được những thành phần hợp chất có nồng độ thấp
trong nước, Trong suốt thời gian này nhiều nghiên cứu
được bắt đầu để mở rông khả năng phân tích định
lượng đặc biệt các yếu tố vết trong môi trường. Một
trong số những phát minh đó là phương pháp so sánh
màu quang phổ.Lịch sử nghiên cứu quang phổ
Quang phổ là một môn học chính yếu trong thiên
văn học, nó đã được ứng dụng thành công để nghiên
cứu về khí quyển trong hành tinh chúng ta. Cách đây
200 năm, Joseph von Fraunhofer (1787-1826) lần
đầu tiên sản xuất máy đo quang phổ mà tính năng
không có gì sánh kịp lúc bầy giờ. Ông ấy có thể xác
định chính xác độ dài bước sóng của nhiều vạch. Tuy
nhiên, trong thời gian này ông không hiểu được
những cơ sở vật lý và ý nghĩa về những vấn đề mà
ông đã khám phá ra.
Thành tựu quan trọng kế tiếp về “Fraunhofer lines” là
quá trình tìm ra nguyên lý của sự hấp thụ và phát xạ
vào năm 1859 với sự cộng tác của nhiều nhà vật lý
nổi tiếng như gustav R. Krichhoff và Robert W.
Bunsen tại Heidelberg. Thiết bị mà họ sử dụng là
“Spektralapparat”, họ ghi nhận được quá trình phát
xạ rất đặc biệt của nhiều nguyên tố khác nhau. Với
phương pháp này họ đã tiếp tục khám phá ra 2
nguyên tố mới là Casium và Rubidium, họ chiết được
một lượng rất nhỏ (7g) từ 44.0000 lít nước khoáng
gần núi Bad Nauheim, Đức. Sự khám phá này là nền
tảng cho sự khám phá tiếp theo về sự hấp thụ và phát
xạ của hấp thụ phân tử.
Năm 1879 Marie Alfre Comu thấy rằng, những tia có
bước sóng ngắn của bức xạ mặt trời trên bề mặt trái
đất bị hấp thụ bởi khí quyền. Một năm sau đó, Walther
Noel Hartley mô tả rất tỉ mỉ về sự hấp thụ UV của O
3
với độ dài có bước sóng 200 và 300 nm và nó trở nên
rõ ràng hơn khi họ phát hiện ra rằng O
3
chứa đầy trong
bầu khí quyển. Năm 1880, Chappuis khám phá ra sự
hấp thụ trong vùng khả kiến (400-840nm). Năm 1925,
Dobson phát hiện một máy quang phổ mới rất ổn định
sử dụng lăng kính bằng thạch anh.
Giới thiệu
Phổ tử ngoại và khả kiến, viết tắt là UV-VIS
(ultraviolet-Visible) là phương pháp phân tích được sử
dụng rộng rãi từ lâu.
-Vùng sóng: tử ngoại (UV) 200 – 400 nm
- Khả kiến (VIS) 400 – 800 nm
- Phổ tử ngoại và khả kiến của các chất hữu cơ gắn liền
với bước chuyển electron giữa mức năng lượng electron
trong phân tử khi các electron chuyển từ các obitan liên
kết hoặc không liên kết lên các obitan phản liên kết có
mức năng lượng cao hơn, đòi hỏi phải hấp thụ năng lượng
từ bên ngoài.
- Các electron nằm ở obitan liên kết σ nhảy lên obitan
phản liên kết σ* có mức năng lượng cao nhất, ứng với
bước sóng 120 – 150 nm, nằm ở vùng tử ngoại xa. Các
electron π và các electron p (cặp electron tự do) nhảy
lên obitan phản liên kết π* có mức năng lượng lớn hơn,
ứng với bước sóng nằm trong vùng tử ngoại 200 – 400
nm hay vùng khả kiến 400 – 800 nm tùy theo mạch liên
hợp của phân tử. Phổ tử ngoại và khả kiến liên quan
chặt chẽ đến cấu tạo, nối đôi liên hợp và vòng
thơm. Được ứng dụng rộng rãi.
Cơ sở lý thuyết
1. Bước chuyển dời năng lượng
Ở điều kiện bình thường, các electron trong phân tử nằm ở trạng thái cơ
bản, khi có
ánh sáng kích thích với tần số v thích hợp thì các electron này sẽ hấp thụ
năng lượng và chuyển lên các trạng thái kích thích có mức năng lượng
cao hơn. Theo cơ học lượng tử, ở trạng thái cơ bản các electron được sắp
đầy vào các obitan liên kết σ, π hay n có mức năng lượng thấp, khi bị
kích thích sẽ chuyển lên các mức năng lượng cao hơn:
σ → σ
*
π → π
*
n → σ
*
, π
*
Hiệu số mức năng lượng giữa hai obitan chính là năng lượng hấp thụ từ
nguồn sang kích thích từ bên ngoài.
Sự hấp thụ bức xạ và màu sắc của các chất
Phân loại dải hấp thụ
Nguyên lý Franck - Condon
Sơ đồ mô tả sự hấp thụ ánh sáng của một dung dịch
Một số phổ hấp thụ tử ngoại
1- Hơi natri; 2- Hơi benzen; 3- Benzen trong hexan
