2. Các nội dung chính:
• Cơ sở của phương pháp
• Bức xạ điện từ
• Phân loại bức xạ điện từ
• Tính chất sóng hạt của bức xạ
• Năng lương vật chất
• Tương tác vật chất với bức xạ điện từ
• Phổ hấp thụ- Các phương pháp phổ hấp thụ
• Phổ phát xạ- các phương pháp phổ phát xạ
ĐẠI CƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ
3. ĐẠI CƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ
Đại cương về các phương pháp quang phổ
Cơ sở của phương pháp:
Dựa trên bức xạ điện từ được phát ra hay bị hấp thụ từ mẫu.
Dựa vào đặc tính của bức xạ phát ra hay hấp thụ và cường độ
của chúng mà người ta có thể định tính hay định lượng thành
phần các chất có trong mẫu.
4. BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
+ Bức xạ điện từ có bản chất là sóng điện từ. Theo Maxwell
thì mỗi biến thiên của điện trường đều làm phát sinh ra một
từ trường và ngược lại, mỗi biến thiên của từ trường đều làm
xuất hiện một điện trường trong không gian xung quanh
+ Khi một điện tích dao động với tần số sẽ làm xuất hiện
một điện trường và một từ trường biến thiên cùng tần số.
Trường tổng hợp của điện trường và từ trường gọi là trƣờng
điện từ. Trường điện từ truyền trong không gian gọi là sóng
điện từ
Bản chất của bức xạ điện từ
5. • Trong sóng điện từ, điện trường E và từ trường H luôn
luôn có phương vuông góc với nhau và góc với phương
truyền của sóng điện từ ( tại mỗi điểm cường độ điện
trường và cường độ từ trường tăng rồi giảm đối chiếu
BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
7. • Trong phổ sóng điện từ có một vùng hẹp từ 390nm < < 770nm
có thể thu nhận được bằng mắt gọi là bức xạ khả kiến.
• Miền khả kiến chia làm 7 vùng hẹp với màu sắc khác nhau. Nếu
đi từ vùng bước sóng dài tới vùng bước sóng ngắn ta có các
miền: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím
PHÂN LOẠI BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
8. • Nối tiếp với miền tím về phía bước sóng ngắn là vùng
tử ngoại (UV). Tia γ và tia rơngen (X) là những bức
xạ điện từ có bước sóng ngắn.
• Nối tiếp với với miền đỏ vùng bước sóng dài là miền
bức xạ hồng ngoại( IR) , tiếp theo là miền vi sóng và
sóng radio ( đài truyền thanh)
MỘT SỐ QUAN NIỆM VỀ BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
9. TÍNH CHẤT SÓNG HẠT CỦA ÁNH SÁNG
Tính chất sóng: Thể hiện trong vùng bức xạ điện từ có
tần số nhỏ, bƣớc sóng lớn.
10. TÍNH CHẤT SÓNG HẠT CỦA ÁNH SÁNG
Tính chất hạt: Thể hiện trong vùng bức xạ điện từ có tần
số lớn, bƣớc sóng nhỏ.
11. NĂNG LƢỢNG CỦA VẬT CHẤT
Năng lượng phân tử hay nguyên tử là tổng các dạng năng
lượng
E = Eđt+Edđ+ Eq
+ Eđt = Năng lượng điện tử của phân tử
+ Edđ = Năng lượng do những dao động gây bởi tương tác giữa
các nguyên tử trong phân tử .
+ Eq = Năng lượng do sự quay của các phân tử chung quay
trong trục nào đó của nó.
12. TƢƠNG TÁC GIỮA CÁC BỨC XẠ VÀ VẬT CHẤT
• Khi chiếu bức xạ điện từ vào dung dịch chứa các phân tử thì
bức xạ điện từ có thể bị khuyếch tán hoặc bị hấp thu.
• Phổ phân tử chính là ghi lại sự hấp thu bức xạ bởi phân tử.
13. Khi phân tử hấp thu bức xạ, chuyển từ trạng thái cơ bản
lên trạng kích thích, nghĩa là bản thân nó đã thay đổi
mức năng lượng:
∆E = Ekt – Ecb = ∆Eđt +∆Edđ+ ∆Eq
Và : ∆Eel > ∆Edđ> ∆Eq
TƢƠNG TÁC GIỮA CÁC BỨC XẠ VÀ VẬT CHẤT
15. SỰ HẤP THU BỨC XẠ CỦA VẬT CHẤT
PHỔ HẤP THU
Khi năng lượng kích thích đạt giá trị 0,03- 0,3 Kcal/mol, trạng
thái quay của phân tử bắt đầu bị kích thích nhưng trạng thái
dao động và trạng thái điện tử vẫn không đổi. Lúc này ta phổ
quay có bước sóng dài như hồng ngoại xa
h
Eq
q
16. Khi năng lượng chuyển động nhiệt tăng lên 0,3-
12Kcal/mol, trạng thái điện tử của phân tử cũng chưa bị
kích thích nhưng trạng thái dao động bắt đầu bị kích
thích. Những photon tương ứng với biến thiên năng lượng
dao động có bước sóng vào cở: λ= 2500nm- 0,1mm ứng
với bức xạ vùng hồng ngoại.Lúc này ta có phổ thu được
là phổ dao động
h
Edđ
dđ
SỰ HẤP THU BỨC XẠ CỦA VẬT CHẤT
PHỔ HẤP THU
17. • Khi kích thích các điện tử với năng lượng cao hơn,
vào khoảng vài chục đến vài trăm Kcal/mol, thì lúc đó
trạng thái điện tử bắt đầu bị kích thích. Bức xạ lúc đó
ứng với vùng khả kiến và tử ngoại.
• Khi bức xạ bị hấp thu làm ảnh hưởng trạng thái điện tử
của phân tử phổ thu được có tần số
h
Eel
el
el
SỰ HẤP THU BỨC XẠ CỦA VẬT CHẤT
PHỔ HẤP THU
18. PHỔ HẤP THU
• Đường biểu diễn sự giảm năng lượng bức xạ theo đại lượng
đặc trưng của bức xạ ( như độ dài sóng, tần số hay số sóng)
khi bức xạ chiếu qua mẫu gọi là phổ hấp thu.
• Vật hấp thu ở dạng nguyên tử hay phân tử ta có phổ hấp thu
nguyên tử hay phân tử tương ứng
• Tần số bức xạ bị hấp thu có ý nghĩa đặc trưng có cấu trúc
vật chất . Nghiên cứu tần số hấp thu trên phổ để nhận diện
hay định tính mẫu. Dựa vào phổ hấp thu có thể định lượng
mẫu.
20. CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
• Phổ hấp thụ phân tử:
+ Phổ hấp thu UV-VIS
+ Phổ hấp thu IR
• Phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
21. Absorption spectroscopy
• Định nghĩa : quang phổ hấp thu là phương pháp nghiên
cứu về sự hấp thu bức xạ. Bức xạ bị hấp thu được xác định
thông qua tần số hay bước sóng của bức xạ khi bức xạ
tương tác với mẫu
• Sự thay đổi cường độ của quá trình hấp thu tạo nên phổ
hấp thu. Phổ hấp thu được trình bày dưới dạng phổ điện từ
CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
22. U.V- Vis Spectrophotometry
Là phổ hấp thu trong đó tất cả
các phân tử hấp thụ ở bước
sóng tương ứng với trong vùng
UV- Vis. Trong thực phẩm
phương pháp này dùng để định
tính hay định lượng các chất có
liên quan tới liên kết C-N hay
C=O v.v.. Như định lượng hàm
lượng protein
CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
24. Phổ IR: Là phổ hấp thu trong đó tất cả các phân tử hấp thụ
ở bước sóng ánh sáng tương ứng với trong vùng IR. Quang
phổ hồng ngoại cung cấp khả năng đo các loại dao động
khác nhau của các liên kết giữa các nguyên tử ở các tần số
khác nhau.
CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
25. Phổ nghiên cứu sự hấp thu trong vùng từ 1- 2,5µm, 2,5-25µm,
ngoài 25µm
Phổ hồng ngoại thu được của Polystyren trong vùng mid IR
CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
26. Atomic absorption spectroscopy
• Định nghĩa : phổ hấp thu nguyên tử là kỹ thuật dùng để
xác định hàm lượng của các kim loại có trong mẫu thử
• Kỹ Thuật này có thể dùng để phân tích hàm lượng trên
70 nguyên tố kim loại khác nhau có trong dung dịch
Atomic Absorption Spectrometer
CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
27. Các quá trình xảy ra khi nguyên tử hóa bằng ngọn lửa
27
Dung dịch
Phun sƣơng
Sƣơng
Loại dung môi
Sol khí khô
Bay hơi
Nguyên tử
tự do
Dạng
phân tử
Dạng ion
CÁC LOẠI PHỔ HẤP THỤ
28. SỰ PHÁT XẠ CỦA VẬT CHẤT
Vật chất ở dạng nguyên tử hay phân tử, nhận năng lượng bức
xạ thích hợp, chuyển mức năng lượng thấp (bền) lên mức
năng lượng cao hơn (kém bền), có khuynh hướng trở lại mức
năng lượng thấp hơn và có thể phát ra bức xạ, đó là hiện
tương phát xạ.
32. CÁC LOẠI PHỔ PHÁT XẠ
• Phổ phát xạ nguyên tử (AES)
• Phổ huỳnh quang
• Phổ phát xạ ion (ICP)
33. Atomic emission spectroscopy
• Định nghĩa : là một phương pháp định lượng dựa trên việc
đo cường độ bức xạ phát ra từ các nguyên tử khi chúng
chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản. Từ đó
người ta xác định hàm lượng chất xác định.
CÁC LOẠI PHỔ PHÁT XẠ
34. Phổ huỳnh quang
•Định nghĩa : trong phương
pháp này lượng chất có
trong mẫu có thể được xác
định bởi lượng bức xạ phát
ra bởi các nguyên tử cấu tạo
nên mẫu..
• Phương háp này dựa trên
hiện tượng huỳnh quang
“fluoroscence”.
CÁC LOẠI PHỔ PHÁT XẠ
