Quang phổ UV/ Vis được ứng dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực môi trường, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi… Vậy cấu tạo và nguyên lý quang phổ UV/Vis trong các phòng thí nghiệm như thế nào. Hôm nay hãy cùng Beta Technology cùng tìm hiểu nhé!
UV/ Vis là gì?
Đầu tiên chúng ta cùng tìm hiểu Uv/ Vis là gì? UV-VIS chính là từ viết tắt của ultravioliet – visible chỉ vùng ánh sáng tử ngoại và khả kiến. Vùng ánh sáng tử ngoại có bước sóng từ 100 – 400 nm và vùng khả kiến [có thể nhìn thấy bằng mắt] có bước sóng từ 400 – 700 nm. Vùng ánh sáng UV-VIS này được sử dụng trong phương pháp hấp thu quang và gọi là phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
Phổ UV-VIS là gì?
Phổ UV-VIS hay còn gọi là phổ hấp thụ phân tử UV-VIS. Đây là phổ sinh ra do tương tác giữa các điện tử hóa trị trong các liên kết d, p và đôi điện tử n ở trong phân tử hay nhóm phân tử của các chất với chùm tia sáng kích thích thích hợp tạo ra.
Nguyên tắc phép đo phổ 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.
Máy quang phổ UV-VIS là gì?
Máy quang phổ UV-VIS hay còn có tên gọi đầy đủ hơn là máy quang phổ hấp thụ phân tử ngoại khả kiến UV-VIS, được dùng để thu, phân li và ghi lại phổ của một vùng phổ quang học nhất định/ vùng UV/Vis
Có hai loại máy quang phổ UV-VIS:
- Máy quang phổ UV-VIS một chùm tia : ra đời đầu tiên với thiết kế đơn giản, giá thành khá thấp, lượng bức xạ đi qua cao và độ nhạy cao.
- Máy quang phổ UV-VIS hai chùm tia : được sản xuất nhằm khắc phục nhược điểm của loại một chùm tia đó là có độ trôi khi đo và cho kết quả đo chính xác hơn. Tuy nhiên giá thành của loại hai chùm tia này cao hơn, độ nhạy thấp hơn do cấu trúc quang học phức tạp hơn.
Ứng dụng máy quang phổ UV-Vis
Thiết bị Uv-vis được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu phân tích định tính và định lượng như: Nghiên cứu đo cường độ ánh sáng, đo màu, nghiên cứu màu sắc của bước sóng cụ thể của ánh sáng khả kiến, xác định nồng độ của hợp chất sinh hóa, ước tính các hợp chất trong một hỗn hợp phức tạp…
Cấu tạo của máy quang phổ UV/Vis Trong Thí Nghiệm
- Nguồn bức xạ: tạo ra bức xạ liên tục với cường độ cao trong quá trình thử nghiệm.
- Hệ Đơn sắc: Là thiết bị giúp phá vỡ các bức xạ đa sắc chuyển chúng thành bước sóng thành phần.
- Bộ chọn bước sóng [Slit]: giúp bức xạ hạn chế hấp thụ bởi một mẫu.
- Hộp đựng mẫu [Cuvette]: dụng cụ để chứa mẫu
- Thiết bị cảm quang: chuyển đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện.
Hy vọng với các thông tin trên đã giúp các bạn hiểu rõ về nguyên lý của phổ UV/Vis và máy quang phổ UV/Vis. Đừng quên theo dỗi Beta Technology và lựa chọn các thiết bị phòng thí nghiệm khác tại Beta Technology: TẠI ĐÂY.
Hãy liên hệ chúng tôi để được tư vấn cụ thể.
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 Bouguer – Lambert – Beer:
A = - lgT = lg [Io/It] = εlC với T = It/Io.
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 [dạng hình chuông úp]. Cực đại Amax ứng với giá trị λmax gọi 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 λmax cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất.
Bước 2. Chuẩn bị mẫu phân tích Theo nguyên tắc, 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 λmax và đo mật độ quang dung dịch ở λmax hoặc tiến hành theo các thủ tục cần thiết.
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 đetectơ và cường độ bức xạ từ nguồn qua chất nghiên cứu đến đetectơ. Như vậy ta có thể hình dung một cách khái quát thiết bị đo độ hấp thụ quang như sau:
Hình 2. Sơ đồ thiết bị đo quang
Hình 3. Thiết bị ngắt nguồn bức xạ
2. Các phương pháp phân tích UV-VISa. 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 λmax chọn trước. Đo mật độ quang tương ứng A1, A2, A3,… An:
| Nồng độ | C1 | C2 | C3 | …... | Cn |
| Mật độ quang | A1 | A2 | A3 | …... | An |
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]: Cnc =
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 Anc của dung dịch chuẩn. Sau đó ta thêm một lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiên cứu cho đến nồng độ Cch chọn trước và thu được dung dịch có nồng độ Ccn + Cch và được mật độ quang Anc+ch : Cnc = Cch
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 |
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...].
Hình 4. Bộ môn Hóa - Thực phẩm thảo luận về ứng dụng của phương pháp quang phổ trong thực phẩm
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 Bouguer – Lambert – Beer:A = - lgT = lg [Io/It] = εlC với T = It/Io.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1], Từ Văn Mặc [2006], “Phân tích dụng cụ”, NXB ĐHBK Hà Nội.
[2], Phạm Luận [2006], “Phương pháp phân tích phổ nguyên tử”, NXB ĐHQGHN.
[3], Nguyễn Thị Thu Vân [2010], “Phân tích định lượng”, NXB ĐHQGHN.Tp.HCM .
Từ khóa: sử dụng, xác định, quan trọng, thực phẩm, phân tích, hợp chất, có thể, người ta, quang phổ, phương pháp, hấp thụ, phân tử, vật chất, tử ngoại, hiện tượng, định luật, ứng dụng, phạm vi, nồng độ, cải tiến, thủ tục
Những tin mới hơn
Những tin cũ hơn
- Đang truy cập5
- Hôm nay3,501
- Tháng hiện tại63,854
- Tổng lượt truy cập2,417,678