a. Giải thích cơ sở phổ UV-Vis của hợp chất có hệ liên hợp mở rộng và ảnh hưởng của substituent hút/cho electron lên lambda max. b. Nêu cách dùng biến đổi Hammett hoặc quy tắc Bathochromic/Hypsochromic...

a. Hợp chất có hệ liên hợp mở rộng thường có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng cực tím (UV) và ánh sáng nhìn thấy (Vis) do sự chuyển đổi điện tử giữa các orbital phân tử. Khi có hệ liên hợp, các electron có thể di chuyển giữa các orbital π, tạo ra các mức năng lượng cụ thể cho việc hấp thụ ánh sáng. Tia sáng được hấp thụ sẽ làm cho electron chuyển từ trạng thái nền sang trạng thái kích thích, tạo ra các đỉnh hấp thụ (λ max) trong phổ UV-Vis. Ảnh hưởng của substituent hút/cho electron lên λ max: - Substituent hút electron (như -NO2, -CN) có thể làm tăng mức năng lượng của orbital π, dẫn đến sự dịch chuyển về phía bước sóng dài hơn (bathochromic shift) do sự giảm năng lượng cần thiết để kích thích electron. - Ngược lại, substituent cho electron (như -OCH3, -NH2) có thể làm giảm mức năng lượng của orbital π, dẫn đến sự dịch chuyển về phía bước sóng ngắn hơn (hypsochromic shift) vì cần nhiều năng lượng hơn để kích thích electron. b. Biến đổi Hammett và quy tắc Bathochromic/Hypsochromic có thể được sử dụng để diễn dịch dữ liệu UV-Vis như sau: - Biến đổi Hammett liên quan đến việc phân tích sự ảnh hưởng của substituent đến tính chất quang học của hợp chất. Ta có thể so sánh λ max của các hợp chất tương tự với substituent khác nhau và sử dụng hằng số Hammett (σ) để đo lường ảnh hưởng của substituent lên λ max. Sự dịch chuyển của λ max có thể được dự đoán dựa trên giá trị của σ: các substituent hút electron sẽ có σ dương và có xu hướng dịch chuyển λ max về phía bước sóng dài hơn, trong khi substituent cho electron có σ âm sẽ dịch chuyển λ max về phía bước sóng ngắn hơn. - Quy tắc Bathochromic/Hypsochromic giúp ta hiểu rõ hơn về sự dịch chuyển của λ max. Nếu λ max của hợp chất dịch chuyển về phía bước sóng dài hơn khi có substituent hút electron, ta gọi đó là bathochromic shift. Ngược lại, nếu λ max dịch chuyển về phía bước sóng ngắn hơn khi có substituent cho electron, đó là hypsochromic shift. c. Để đo pKa của một acid yếu có nhóm thơm bằng UV-Vis, ta có thể thực hiện các bước sau: 1. Chuẩn bị dung dịch acid yếu có nồng độ xác định. Cần đảm bảo rằng acid có nhóm thơm để dễ dàng theo dõi sự thay đổi hấp thụ ánh sáng. 2. Tiến hành chuẩn bị dung dịch chuẩn kiềm (NH4OH hoặc NaOH) để chuẩn độ. 3. Đo phổ UV-Vis của dung dịch acid ở các pH khác nhau bằng cách thêm từ từ dung dịch kiềm và theo dõi sự thay đổi trong λ max hoặc cường độ hấp thụ. 4. Vẽ đồ thị cường độ hấp thụ (hoặc λ max) theo pH. 5. Tìm pKa bằng cách xác định pH tại điểm giữa của sự chuyển tiếp, nơi mà tỉ lệ giữa dạng acid và dạng ion hóa (anion) của hợp chất là 1:1. 6. Dựa vào đồ thị, xác định điểm giữa giữa các giá trị pH mà có sự thay đổi đáng kể trong cường độ hấp thụ, từ đó có thể tính toán pKa của acid. Kết quả cuối cùng sẽ cho ta giá trị pKa của acid yếu đó.