PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH THỰC PHẨM VÀ HOÁ HỌC

Thứ tư - 07/06/2017 22:48
Quang phổ đo 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 đến 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
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.
Hình 1. Sơ đồ đo mật độ quang A
- 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 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 khối thiết bị đo quang
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 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
    
    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):     Cnc =  Anc/K
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.Anc/(Acn+ch-Anc)          
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:  
Cx=A'x(C2-Css)/A'2 + 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)... 
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 (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 .

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết
Thăm dò ý kiến

Ngành Công nghệ thực phẩm là gì?

Thống kê truy cập
  • Đang truy cập21
  • Hôm nay176
  • Tháng hiện tại3,563
  • Tổng lượt truy cập46,703
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây