Mẫu trắng trong độ quang là gì

Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS và ứng dụng trong phân tích

Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích định lượng dựa vào hiệu ứng hấp thụ xảy ra khi phân tử vật chất tương tác với bức xạ điện từ. Vùng bức xạ được sử dụng trong phương pháp này là vùng tử ngoại gần hay khả kiến ứng với bước sóng khoảng từ 200÷800nm. Hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật Bouger Lam bert Beer. Ứng dụng phương pháp phổ đo quang, người ta có thể xác định nhiều hợp chất trong phạm vi nồng độ khá rộng nhờ các cải tiến quan trọng trong thủ tục phân tích. Đây là phương pháp phân tích được phát triển mạnh vì nó đơn giản, đáng tin cậy và được sử dụng nhiều trong kiểm tra sản xuất hoá học, luyện kim và trong nghiên cứu hoá sinh, môi trường và nhièu lĩnh vực khác.

Máy quang phổ khả kiến [UV-VIS]

1.Đặt vấn đề

- Bản chất của phổ hấp thụ phân tử UV-VIS:

Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng phù hợp đi qua một dung dịch chất màu, các phân tử hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một phần ánh sáng truyền qua dung dịch. Xác định cường độ chùm ánh sáng truyền qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch tuân theo định luật Bughe Lambert Beer:

A = - lgT = lg [Io/It] = εbC với T = It/Io.

• Các bước tiến hành phép đo UV-VIS:

Bước 1. Chọn bước sóng

Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch A [hoặc hệ số tắt phân tử ε] theo bước sóng λ, tức là đo A [hoặc ε] của dung dịch nghiên cứu với các tia bức xạ điện từ có λ khác nhau, sau đó lập đồ thị hệ toạ độ A λ [hoặc ε χ]. Đồ thị này có dạng đường cong Gauss. Cực đại Amaxứng với giá trị λmaxgọi là cực đại hấp thụ. Khi tiến hành phân tích theo quang phổ đo quang chọn đo mật độ quang A của dung dịch nghiên cứu tại λmax. Bởi vì với việc đo A ở λmaxcho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất.

Bước 2. Chuẩn bị mẫu phân tích

Mẫu phân tích có thể ở dạng rắn, lỏng nhưng thông thường người ta hay chuẩn bị mẫu phân tích là những chất lỏng, hoặc ở dạng dung dịch. Nếu chất nghiên cứu là những chất rắn không tan, người ta có thể tìm cách hoà tan chúng bằng các dung môi và các biện pháp thích hợp. Sau đó nếu chất nghiên cứu là hợp chất không có hiệu ứng phổ hấp thụ, thì phải chế hoá dung dịch bằng các biện pháp như phản ứng oxy hoá khử, phản ứng tạo phức chất... sau đó đem nghiên cứu. Nếu chất nghiên cứu là những chất khí thì sẽ được nghiên cứu trong các cuvet đặc biệt.

Bước 3. Ghi phổ

Sau khi đã chế hoá mẫu, mẫu được chuyển vào cuvet ghi phổ hấp thụ, chọn λmaxvà đo mật độ quang dung dịch ở λmax

Bước 4. Xử lý số liệu

Các số liệu thu được có thể ở dạng các đường ghi phổ hệ toạ độ A λ hoặc ε λ, bảng số liệu về thành phần chất nghiên cứu, đồ thị cần thiết tuỳ thủ tục thực nghiệm đã chọn.

- Trang thiết bị phương pháp UV-VIS

Theo những nguyên lý cơ bản đã xét trên trong thực tế ta phải đo độ hấp thụ quang bằng cách đo cường độ bức xạ truyền đi từ nguồn sóng qua mẫu trắng tới detectơ và cường độ bức xạ từ nguồn qua chất nghiên cứu đến detectơ. Như vậy ta có thể hình dung một cách khái quát thiết bị đo độ hấp thụ quang như sau:

- Nguồn phát tia bức xạ

- Bộ lọc sóng

- Ngăn đựng mẫu

- Detector

2. Các phương pháp phân tích UV-VIS

a. Phương pháp đường chuẩn

Đồ thị theo hệ toạ độ A C [mật độ quang - nồng độ] phải là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Để lập đồ thị A C ta chọn hệ các dung dịch chất nghiên cứu có nồng độ chính xác C­1, C2, C3,... Cn, xác lập các điều kiện để tạo các hợp chất có hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ ở λmaxchọn trước. Đo mật độ quang tương ứng A1, A2, A3, An:

Nồng độ

C1

C2

C3

...

Cn

Mật độ quang

A1

A2

A3

...

An

Xây dựng đồ thị hệ toạ độ A C. Vì đồ thị được thiết lập dựa trên các số liệu lặp đi lặp lại nhiều lần nên có thể sử dụng trong thời gian dài [đồ thị chuẩn có thể lưu dữ trong máy], khi làm việc có thể sử dụng và trong các máy thường có thủ tục của phương pháp đường chuẩn được thực hiện theo chương trình.

Hoặc tính toán thông qua hằng số K [được xác định song song bằng một phép đo với dung dịch có nồng độ biết trước]:

b. Phương pháp thêm chuẩn

Trong các thủ tục thực nghiệm phương pháp đường chuẩn, có thể mắc một số nhược điểm có thể gây sai số lớn. Để khắc phục điều đó người ta có thể thực hiện thực nghiệm theo một thủ tục khác: thủ tục phương pháp thêm chuẩn.
Nội dung của phương pháp là tiến hành đo mật độ quang Anccủa dung dịch chuẩn. Sau đó ta thêm một lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiên cứu cho đến nồng độ Cchchọn trước và thu được dung dịch có nồng độ Ccn+ Cchvà được mật độ quang Anc+ch:
Quá trình thực nghiệm có thể thực hiện theo chương trình với mức độ tự động khá cao.

c. Phương pháp đo quang vi sai

Việc đo mật độ quang ở các giá trị A lớn có thể mắc phải sai số lớn trong việc xác định nồng độ. Trong trường hợp các dung dịch có mật độ quang quá lớn người ta thường dùng một kiểu đo khác gọi là phương pháp đo vi sai. Dung dịch so sánh là dung dịch có nồng độ biết trước Css.
3. Ứng dụng của phép đo phổ hấp thụ phân tử

Phương pháp phân tích quang phổ đo quang là một phương pháp phân tích định lượng được sủ dụng rộng rãi vào nhiều mục đích thực tiẽn khác nhau. Phương pháp có thể áp dụng để xác định các chất có nồng độ lớn hoặc bé, đặc biệt có thể xác định nồng độ các tạp chất đến nồng độ giới hạn 10-5÷10-6%. Phương pháp phân tích đo quang thường có sai số tương đối 3 ÷ 5% được ứng dụng để xác định hơn 50 nguyên tố trong các đối tượng khác nhau trong các lĩnh vực thực phẩm, hoá học, luyện kim, địa chất, nông nghiệp...

a. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Phương pháp phân tích đo quang UV - VIS được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm để xác định trong các mẫu bột mì [hàm lượng Fe], mẫu thịt [phân tích hàm lượng nitrat, nitrit]...

Đối tượng nghiên cứu

Chất cần phân tích

Thuốc thử

Chất kháng sinh

Clotetraxyclin

Thuốc thử Th

Chất kháng sinh

Streptomyxin

Axit picric

Chất kháng sinh

Penixilin

Hydrocylamin, Fe

Các hocmon

Cortison

Phenylhidrazin, H2SO4

Bột mỳ

Fe

o-phenantrolin

Thịt

Nitrit

a-naphtylamin, ax-sunfunilic

Thịt

Nitrat

Bruxin ancaloit

b. Ứng dụng trong hoá học

Trong công nghệ hoá học: mẫu phân bón [hàm lượng P tổng], mẫu sơn [hàm lượng Ti], trong mẫu thuỷ tinh [Nd], thép [V, Mn, Ti...].
4. Kết luận

Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS [Ultra violet - Visible] là phương pháp phân tích hiện đại được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực thực phẩm và hoá học. Phương pháp cho kết quả phân tích nhanh với độ chính xác cao. Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS tuân theo định luật Bughe Lambert Beer:

A = - lgT = lg [Io/It] = εbC với T = It/Io.

ThS. Lưu Thị Thu Hà

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1], Trần Tứ Hiếu [2008] Phân tích trắc quang,NXB ĐHQG Hà Nội.
[2], Phạm Luận [2006],Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB ĐHQGHN.