CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP PHỔ TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN
1.9. SỰ HẤP THỤ BỨC XẠ KHẢ KIẾN VÀ MÀU SẮC CÁC CHẤT
Ánh sáng nhìn thấy bao gồm dải bức xạ có bước sóng khoảng từ 400-800 nm và được gọi là ánh sáng trắng. Khi cho ánh sáng trắng đi qua lăng kính nó sẽ bị tán xạ thành một số tia có khoảng bước sóng hẹp hơn với màu sắc khác nhau, một cách tương đối bao gồm các màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Cần lưu ý rằng giữa các tia màu cạnh nhau không có ranh giới rõ rệt.
Cảm giác màu là một chuỗi các quá trình tâm sinh lý phức tạp khi bức xạ khả kiến chiếu vào võng mạc của mắt. Một tia màu với khoảng bước sóng xác định khi chiếu vào võng mạc của mắt sẽ cho cảm giác về một màu xác định. Ví dụ khoảng bước sóng 400-420 nm gây cho ta cảm giác màu tím.
32
Nếu ánh sáng nhìn thấy chiếu vào một chất mà bị phản xạ hoàn toàn cho ta có cảm giác chất đó có màu trắng, còn nếu đi qua thì chất đó không có màu và trong suốt, nếu bị hấp thụ hoàn toàn thì chất đó sẽ có màu đen.
Khi chất hấp thụ một khoảng nào đó của vùng bức xạ nhìn thấy sẽ cho ta có cảm giác màu khác những màu đã nói trên. Cảm giác màu này xuất hiện theo nguyên tắc:
- Chất hấp thụ tia phụ của màu đó thì có màu đó. Ví dụ chất có màu đỏ do chất hấp thụ tia màu xanh lục (tia xanh lục là tia phụ của tia đỏ). Màu và màu phụ có thể xem xét một cách tương đối thông qua vòng tròn sau:
Hình 1.23. Vòng tròn xác định màu của chất hấp thụ khả kiến
- Màu của vật là màu của tia không bị hấp thụ. Ví dụ vật có màu đỏ là do vật hấp thụ hết các tia trừ tia màu đỏ.
Các chất hữu cơ mang màu thường là những hợp chất có hệ liên hợp dài. Một số ví dụ:
- β-Caroten là chất có màu da cam do chất này hấp thụ bước sóng λ max =455 nm.
Do hấp thụ bước sóng của màu lam nên màu mắt nhìn thấy là màu cam.
33
Hình 1.23. Xác định màu của β-Caroten
Tương tự Licopen có màu đỏ do chất này hấp thụ bước sóng λ max =474 nm.
Inđigo có màu chàm do chất này hấp thụ bước sóng λ max =602 nm.
Các chất biến đổi màu khi thay đổi pH của môi trường do sự thay đổi độ dài của hệ liên hợp. Các chất này được ứng dụng làm chất chỉ thị màu axit – bazơ. Ví dụ metyl da cam trong môi trường pH<3 (tuy nhiên không được quá thấp) liên kết –N=N- sẽ nhận proton H+ làm tăng độ phân cực của Chromophore chính nên khả năng liên hợp tăng gây nên hiệu ứng thẩm màu và tăng cường độ màu, chất có màu đỏ (hấp thụ bước sóng 501-504 nm). Còn khi ở pH≥4,4 Chromophore chính ở dạng –N=N- giảm độ phân cực hơn so với ở pH≤3 nên giảm hiệu ứng thẩm màu, chất có màu vàng da cam (hấp thụ ở bước sóng ngắn hơn 467-471 nm)
Tương tự đối với phenolphtalein.
* Phenolphtalein là axit 2 nấc, trong môi trường axit hoặc trung tính (pH<8) tồn tại ở dạng lacton không màu, khi phân li proton mới đầu chuyển thành anion cacboxylat không màu, sau đó chuyển vị nội phân tử thành quinonphenolat có màu đỏ tím (pH=9-13).
OH
OH HO
C O
CO
Lacton, không màu
H2O H2O +
HO OH
C
COOH
Không màu
H+ OH
34
OH HO OH
C
COO OH
H+
O O
C
COO OH
H+
Không màu Quinonphenolat, màu đỏ tím
Trong dung dịch kiềm mạnh (pH>14) lại chuyển sang dạng cacbinol không màu.
OH O
C
COO O
Không màu
1.9.2. Hóa học của thị giác [4]
Mắt là một cơ quan cảm giác hết sức đặc biệt. Thị giác là một quá trình rất phức tạp trong đó có sự tham gia của hợp chất hữu cơ với những phản ứng quang hóa mà ngày nay đã dần được sáng tỏ.
Các tế bào hình que trong võng mạc mắt có một chất màu đỏ gọi là rodopsin. Đó là một sản phẩm tổ hợp của anđehit không no Neoretinen-b với protein skotopsin:
Điểm đặc biệt của quá trình thị giác là phản ứng quang đồng phân hóa nối đôi cis của neoretinen-b ở Rodopsin tạo thành Lumirodopsin, trong đó các nối đôi đều ở cấu hình trans.
Chính phản ứng này tạo ra xung thần kinh liên quan tới thị giác. Lumirodopsin là chất không bền, nó tự phân hủy thành skotopsin và trans – retinen. Dưới tác dụng của enzim retinenisomeraza và ánh sáng trans – retinen bị đồng phân hóa thành neoretinen-b, chất này lại kết hợp với skotopsin trả lại Rodopsin. Chu trình đó được biểu diễn như sau:
35
Tế bào hình nón cũng có quá trình tương tự như trên nhưng với sự tham gia của isodopsin, chất tổ hợp của neoretinen với một protein khác. Vitamin A đóng vai trò quan trọng trong quá trình hóa học của thị giác vì nó là nguồn cung cấp retinen. Vitamin A là ancol tương ứng của retinen, nó chứa c ác nối đôi đều ở cấu dạng trans, nhờ tác dụng của NAD+ , enzim ancoldehidrogenaza, vitamin A bị oxi hóa thành retinen. Vì thế nếu thiếu vitamin A trong khẩu phần ăn sẽ ảnh hưởng đến thị giác.
1.9.3. Phổ UV–Vis và nhiệt độ nóng chảy của DNA, Tm [3]
Trong điều kiện bình thường, hai sợi DNA liên kết thành một chuỗi xoắn kép, được tồn tại bằng liên kết hyđro theo nguyên tắc bổ sung (A với T bằng 2 liên kết hiđro và C với G bằng 3 liên kết hiđro). Tuy nhiên, ở nhiệt độ đủ cao, các liên kết hyđro đó có thể bị phá vỡ và DNA sẽ bị giãn ra, tạo ra các sợi riêng biệt. Nhiệt độ mà một nửa DNA tồn tại dưới dạng các sợi đơn lẻ được gọi là nhiệt độ nóng chảy, Tm. Tm là một thông tin quan trọng về một mẫu DNA có thể được xác định bằng quang phổ UV-Vis. Quang phổ UV-Vis có thể được sử dụng để xác định Tm
vì DNA (do các hệ liên hợp π của các đơn vị cơ sở có chứa nguyên tố nitơ của nó) có đỉnh hấp thụ ở mức 260 nm (cả hai dạng xoắn kép và các sợi đơn), nhưng DNA đơn sợi có hiện tượng hấp thụ mạnh hơn đáng kể được gọi là hyperchromicity. Do đó, khi một mẫu DNA được làm nóng và trở nên biến tính, độ hấp thụ đo được ở 260 nm sẽ tăng lên.
36
Hình 1.24. Sự thay đổi độ hấp thụ của phân tử DNA theo nhiệt độ
Giá trị của Tm có phần nhạy cảm với trình tự DNA, vì vậy phương pháp lấy Tm này thường được sử dụng để xác định độ tinh khiết của một mẫu DNA đã được tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Kỹ thuật này cũng được sử dụng để xác định hàm lượng GC của DNA (tức là tỷ lệ phần trăm nucleotide là G hoặc C), có thể thay đổi đáng kể giữa các sinh vật. Bởi vì có sự liên kết hyđro rộng rãi hơn giữa G và C so với giữa A và T (ba liên kết hyđro so với hai), giá trị cao hơn của Tm cho thấy hàm lượng GC cao hơn. Cuối cùng, Tm có thể được sử dụng để phát hiện đột biến DNA vì DNA đột biến có xu hướng có giá trị Tm thấp hơn so với loại tự nhiên.