Phổ UV-VIS và ứng dụng trong phân tích hiện đại

1. Đặt vấn đề - 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 (dạng hình chuông úp). Cực đại A_max ứng với giá trị λ_max 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 λ_max. Bởi vì với việc đo A ở λ_max 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 λ_max và đo mật độ quang dung dịch ở λ_max 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:
 
                                    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,... C_n, xác lập các điều kiện để tạo các hợp chất có hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ ở λ_max chọn trước. Đo mật độ quang tương ứng A₁, A₂, A₃,… A_n:
 

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):           C_nc =
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 A_nc của dung dịch chuẩn. Sau đó ta thêm một lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiên cứu cho đến nồng độ C_ch chọn trước và thu được dung dịch có nồng độ C_cn + C_ch và được mật độ quang A_nc+ch :   C_nc = C_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 C_ss:          
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 Bouguer – Lambert – Beer:
A = - lgT = lg (I_o/I_t) = εlC với  T = I_t/I_o.
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 .