Bài giảng Hóa phân tích - Chương 9: Phổ tử ngoại – Khả kiến UV–VIS (Phổ kích thích electron)

Bài giảng Hóa phân tích - Chương 9: Phổ tử ngoại – Khả kiến UV–VIS (Phổ kích thích electron) cung cấp cho học viên những kiến thức về sự chuyển mức năng lượng khi kích thích electron; các kiểu chuyển mức electron; phân biệt các kiểu chuyển mức electron; sự hấp thu bức xạ UV-VIS & màu sắc của vật chất; sự hấp thu bức xạ UV-VIS của vật chất;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

PH  T  NGO I–  Ổ Ử Ạ

(PH  KI CH THI CH  Ở ́ ́

ELECTRON)

9.1 S  chuy n m c NL khi kích thích electronự ể ứ

9.2  Các ki u chuy n m c electronể ể ứ

9.3 Phân bi t các ki u chuy n m c electronệ ể ể ứ

9.4  S  h p thu b c x  UV­VIS & màu s c c a v t ự ấ ứ ạ ắ ủ ậ

9.1 S  chuy n m c NL khi kích thích  ự ể ứ

electron

Khi phân t  h p thu b c x  UV­VIS,  các electron ử ấ ứ ạ

hóa tr  b  kích thích và chuy n t  Eị ị ể ừ đt (0)   → Eđt (*)

Ph  thu đổ ược g i là ph  t  ngo i – kh  ki n UV­ọ ổ ử ạ ả ế

S  chuy n m c NL khi kích thích e ự ể ứ

S  chuy n TT electron x y ra r t nhanh (10ự ể ả ấ – 15–

10– 16 s) so v i chu k  dao đ ng c a h t nhân (10ớ ỳ ộ ủ ạ – 12 

– 10– 13 s) 

Trong kho ng th i gian kích thích electron, h t ả ờ ạ

nhân được xem nh  đ ng yên (nguyên lý Frank ư ứ

– Condon)

Khi có s  thay đ i TT năng lự ổ ượng,  s  chuy n d i  ự ể ờ

đ ượ c đ c tr ng b ng mũi tên th ng đ ng n i li n  ặ ư ằ ẳ ứ ố ề

hai TT 

ν = 0

II

ν' = 0

TR NG THÁI NĂNG L Ạ ƯỢ NG C A  Ủ

CHUY N M C  Ể Ứ N  R →  

S  chuy n electron t  TT c  b n lên TT  ự ể ừ ơ ả

kích thích có NL r t cao theo h ấ ướ ng ion 

hóa phân tử

Ph  thu đ ổ ượ ở c   vùng UV xa và th ườ ng đ ượ c  dùng đ  xác đ nh NL ion hóa phân t ể ị ử

CHUY N M C d­d &THUY T  Ể Ứ Ế

TR ƯỜ NG PH I T Ố Ử  

Ti t di n biên c a các orbital dế ệ ủ

Ph  h p thu electron và màu s c c a các ph c kim ổ ấ ắ ủ ứ

lo i chuy n ti p còn đạ ể ế ược gi i thích b ng thuy t ả ằ ế

trường tinh th  và thuy t trể ế ường ph i tố ử

CHUY N M C d­d &THUY T  Ể Ứ Ế

TR ƯỜ NG PH I T Ố Ử  

Ti t di n biên c a các orbital dế ệ ủ

Ở TT t  do, 5 orbital d c a ion kim lo i chuy n ti p ự ủ ạ ể ế

Mn+ (g m các đám mây đi n t  phân b  không theo ồ ệ ử ố

tr c dxy , dxz và dyz và phân b  theo tr c dzụ ố ụ 2

 , 

dx2­y2

 ) đ u có m c năng lề ứ ượng gi ng nhau (nên ố

dd ch a Mứ n+ thường không màu)

S  chuy n e gi a các m c NL d b  tách ra b i trự ể ữ ứ ị ở ường 

ph i t  (chuy n m c d – d) làm cho các ph c kim lo i ố ử ể ứ ứ ạ

chuy n ti p có kh  h p thu y u b c x  VIS (  kho ng ể ế ả ấ ế ứ ạ ε ả

0,1 đ n 100)ế

I–<Br–<Cl–<F –<OH –<CrO4 2–   H≈ 2O < SCN– < NH3 < Ethylendiamine    <NO3– <CN – 

CHUY N M C d­d &THUY T  Ể Ứ Ế

TR ƯỜ NG PH I T Ố Ử  

Đ  m nh c a trộ ạ ủ ường ph i t  tăng d n (∆E tăng d n) ố ử ầ ầ

theo th  t :ứ ự

Hi u năng lệ ượng ∆E trong chuy n m c d–d gi a m c ể ứ ữ ứ

cao và m c th p còn ph  thu c vào đ  b n v ng c a ứ ấ ụ ộ ộ ề ữ ủ

liên k t   gi a kim lo i và ph i t :ế σ ữ ạ ố ử

Mn 2+<Ni  2+<Co  2+<Fe  2+<V  2+<Fe3+  <Cr3+ <V3+  <Co3+ 

<Mn 4+ <Mo 3+ <Rh 3+ <Pd 4+ <Ir 3+ <Re 4+ <Pt4+ 

Nhóm  tr   màu  (SH,  NHợ 2,  OH…)  không  h p  thu ấ

trong vùng UV nh ng gây hi u  ng trư ệ ứ ường s c trên ắ

nhóm  mang  màu  làm  các  ch t  này  t   không  màu ấ ừ

liên h p v i liên k t   c a nhóm  ợ ớ ế π ủ

mang màu ho c có kh  năng t ặ ả ươ ng  tác v i electron   làm gi m m c  ớ π ả ứ

NL c a  *  ủ π

S  H P THU B C XA & MA U  Ự Ấ Ư ́ ̣ ̀

SĂ C CUA V T CH T ́ ̉ Ậ Ấ

Aùnh sáng nhìn th y (ánh sáng tr ng ) bao g m d i ấ ắ ồ ả

b c x  t  396 đ n 700 nm ứ ạ ừ ế

Aùnh sáng tr ng chi u qua m t lăng kính s  b  tách ắ ế ộ ẽ ị

thành m t s  tia CO  MA U (đ , cam, vàng, l c, lam, ộ ố ́ ̀ ỏ ụ

chàm, tím)

Trong vùng ph  c a ánh sáng tr ng s  cĩ m t s  ổ ủ ắ ẽ ộ ố

màu ph  nhau, là các màu mà khi tr n chúng l i, ụ ộ ạ

ta s  cĩ màu tr ng ẽ ắ

S  H P THU B C XA & MA U  Ự Ấ Ư ́ ̣ ̀

SĂ C CUA V T CH T ́ ̉ Ậ Ấ

M t v t có màu hay không màu độ ậ ược gi i thích d a ả ự

vào k t qu  tế ả ương tác  khi chi u ánh sáng vào v t đó:ế ậ

N u ánh sáng b  khu ch tán hoàn toàn ho c đi qua ế ị ế ặ

hoàn toàn: v t có màu tr ng ho c không màuậ ắ ặ

N u t t c  các tia c a ánh sáng tr ng đ u b  v t h p ế ấ ả ủ ắ ề ị ậ ấ

thu: v t s  có màu đenậ ẽ

S  H P THU B C XA & MA U  Ự Ấ Ư ́ ̣ ̀

SĂ C CUA V T CH T ́ ̉ Ậ Ấ

M t v t có màu khác màu đen ho c màu tr ng, ộ ậ ặ ắ

ví dụ  màu đỏ là do nó đã h p thu ch n l c trong vùng ấ ọ ọ

VIS theo m t trong các ki u:ộ ể

H p thu t t c  các tia tr  tia màu đấ ấ ả ừ ỏ

H p thu   hai vùng khác nhau c a ánh sáng tr ng sao ấ ở ủ ắ

cho các tia còn l i cho m t ta có c m giác màu đạ ắ ả ỏ

H p thu tia ph  c a tia đ  (tia màu l c)ấ ụ ủ ỏ ụ

S  H P THU B C XA & MA U  Ự Ấ Ư ́ ̣ ̀

orbital của Cr)

(từ orbital n của oxy vào  orbital của Mn)

B c x  ứ ạ

h p thuấ

UV xa(do chuy n ể

m c      *)ứ σ → σ

ng d ng

Dùng làm dung môi 

đ  đo ph  ể ổ

electron 

c a các h p ủ ợ

ch t khácấ

Hợp chất  Nhóm 

mang  màu

λmax  (nm)

Sự  chuyển  mức

Dung môi  hoặc  dạng đo Ethylene  > C = C < 173 π     → π *   heptane Hexene ­2 

Vân B r t y u   256nm (ấ ế ở ε≈ 200, là vân 

đ c tr ng cho ph  UV c a benzeneặ ư ổ ủ )

– Đ nh l ị ượ ng m t c u t ộ ấ ử

– Ki m tra đ  tinh khi t ể ộ ế

– Nh n bi t ch t & nghiên c u c u trúc ậ ế ấ ứ ấ

– Phân tích h n h p ỗ ợ

– Nghiên c u s  h  bi n ứ ự ỗ ế

– XĐ kh i l ố ượ ng phân t ử

Đ NH L Ị ƯỢ NG M T C U T Ộ Ấ Ử 

S  d ng đ nh lu t Lambert­Beer đ  đ nh lử ụ ị ậ ể ị ượng 

m t c u t  trong dung d ch d a trên các PPộ ấ ử ị ự

KI M TRA Đ  TINH KHI T Ể Ộ Ế  

NH N  BI T  CH T  VÀ  NGHIÊN  C U  Ậ Ế Ấ Ứ

C U TRÚC Ấ

V t c a t p ch t trong h p ch t h u c  tinh ế ủ ạ ấ ợ ấ ữ ơ

khi t đế ược phát hi n d  dàng n u có cệ ễ ế ường đ  ộ

h p thu đ  l nấ ủ ớ

So sánh ph  h p thu  v i  ph  h p thu c a h p ổ ấ ớ ổ ấ ủ ợ

ch t thiên nhiên ho c ph  c a m u chu n ấ ặ ổ ủ ẫ ẩ

có th  cho k t lu n v  m t s n ph m t ng h pể ế ậ ề ộ ả ẩ ổ ợ

Các máy QP UV­VIS hi n đ i có kh  năng xác ệ ạ ả

đ nh các n ng đ  c a h n h p g m n c u t  . Khi ị ồ ộ ủ ỗ ợ ồ ấ ử

được cung c p m t ma tr n g m n c t và t i thi u ấ ộ ậ ồ ộ ố ể

n hàng l n lầ ượ ằt b ng các DD chu n c a t ng c u ẩ ủ ừ ấ

t  c n đử ầ ược xác đ nh, máy s  s  d ng tính ch t ị ẽ ử ụ ấ

c ng đ  h p thu đ  gi i h  phộ ộ ấ ể ả ệ ương trình và cho 

k t qu  n ng đ  t ng c u tế ả ồ ộ ừ ấ ử

CÁC Y U T   NH H Ế Ố Ả ƯỞ NG Đ N KQPT Ế

­Làm thay đ i   c a ph cổ β ủ ứ

­Aûnh hưởng lên   và giá tr  T (ho c A)ε ị ặ

Đi u ki n b  qua  cân b ng ph :ề ệ ỏ ằ ụ

MÁY QUANG PH  UV­VIS 1 Ổ CHÙM TIA

Dùng nút (1) m  máy trở ước khi đo kho ng 15 phútả

MÁY QUANG PH  UV­VIS 1 Ổ CHÙM TIA

Đ t cuvet ch a ặ ứ C0 (tr ng chu n)ắ ẩ  vào bu ng ch a m u đo (4)ồ ứ ẫ

Dùng nút (5) đ  đi u ch nh đ  h p thu A v  0ể ề ỉ ộ ấ ề

-M  công t c ngu n (A) trở ắ ồ ước khi đo 15 phút

-Dùng phím (1) ho c (2) đ  ch n bặ ể ọ ước sóng đo

­ Đ t cuvet ch a tr ng chu nặ ứ ắ ẩ  C0 vào bu ng ch a m u ồ ứ ẫ

(C) (m t nh n c a cuvet vuông góc v i chi u truy n c a ặ ẵ ủ ớ ề ề ủ

ánh sáng, t c theo hứ ướng mũi tên)

MÁY QUANG PH  UV­VIS 1 Ổ CHÙM TIA

2.MÁY SPECTRONIC UNICAM

­Đ c A (ho c T) trên màn hình (6)ọ ặ  

­ Nh n phím (3) đ  đi u ch nh A v  0 (ho c T v  100%)ấ ể ề ỉ ề ặ ề

-Thay cuvet ch a ứ C0 b ng cuvet ch a chu n/m u c n đoằ ứ ẩ ẫ ầ

MÁY QUANG PH  UV­VIS 1 Ổ CHÙM TIA

2.MÁY SPECTRONIC UNICAM

MÁY QUANG PH  UV­VIS 2 Ổ CHÙM TIA

(2)

(3) (4)