Đang tải... (xem toàn văn)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử lí thuyết và ứng dụng tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn v...
- 1 - I ./TỔNG QUAN 1-/ Lịch sử ra đời và phát triển Hiện nay phương pháp phổ hấp thu nguyên tử là một trong những phương pháp tốt nhất để xác định các nguyên tố kim loại. Phương pháp dựa trên sự hấp thu các bức xạ đặc trưng bởi đám hơi nguyên tử. Hiện tượng hấp thụ nguyên tử được ghi nhận đầu tiên bởi Wollaston và Praunhofh, được giải thích bởi Bussen và Kirchhoff Chân dung Bunsen Đèn khí do Bunsen chế tạo Vào năm 1854 nhà hóa học Bunsen người Đức đã phát minh ra ngọn đèn khí đốt bằng khí gas butan C 4 H 6 người ta thường gọi nó là đèn Busen, điều đặt biệt là khi đem các loại hóa chất, khoáng vật đốt trên ngọn đèn khí thì điều kì lạ xảy ra, ngọn lửa bị đổi màu, muối nhôm cho màu xanh lá cây, muối mangan cho màu tím, muối Natri cho màu vàng, chính đặc tính đó đã làm cho Busen nghĩ rằng có thể phân tích thành phần hóa học của một chất qua màu ngọn lửa nhưng lại có một khó khăn khác nữa là bản thân của ngọn lửa đèn khí có màu nhuộm vàng ở giữa có màu lam nhạt gây cản trở việc phân tích. Bunsen (phải) và Kirchhoff (trái) - 2 - Nghe tin Bunsen đã chế tạo được một ngọn đèn khí đặc biệt định ứng dụng vào lĩnh vực phân tích hóa chất, nên Kirchoff (người Đức) đã hợp tác với ông và thử quan sát ánh sáng mà các hợp chất này phát ra trên ngọn lửa đèn khí qua lăng kính tam giác làm màu sắc của hợp chất hiện rõ hơn, nói chính xác hơn là tập hợp vạch có màu nhất định trong dải quang phổ giúp việc xác định thành phần của hợp chất rõ ràng hơn. Dải màu quang phổ Lăng kính phân tích quang phổ Năm 1912, Malinowski đã đo được độ hấp thụ của nguyên tử hơi Hg để xác định hàm lượng của nó. Bất chấp các thử nghiệm ban đầu, phương pháp AAS chỉ áp dụng trong vật lí thiên văn. Đến năm 1950 ngoại trừ việc xác định hàm lượng Hg trong phòng thí nghiệm, người ta vẫn chưa tìm ra được phương pháp nguyên tử hóa thích hợp. Năm 1955, Walsh, Alkemade và Milats đã sử dụng ngọn lửa đèn khí để thực hiện việc nguyên tử hóa mẫu - phương pháp phân tích AAS ngọn lửa ra đời trong đó đèn Catot rỗng được dùng làm nguồn bức xạ riêng cho từng nguyên tố. Phép AAS được công nhận trong những năm 1960 sau khi thiết bị phân tích ngọn lửa đầu tiên được ra đời vào những năm 1959. Kể từ đó với sự ra đời và ứng dụng kĩ thuật cao, phương pháp AAS đã có những bước tiến khá dài. Năm 1960, Lvov và sau đó là Woodriff và Nest đã mở đường cho sự phát triển của phép nguyên tử hóa bằng nhiệt điện, là tiền nhân của phương pháp GF-AAS ngày nay. Năm 1965, Willif giới thiệu sự nguyên tử hóa sử dụng hỗn hợp C 2 H 2 / H 2 O, giúp mở rộng phạm vi ứng dụng của phương pháp AAS ngọn lửa. 2-/ Phân loại Phương pháp phân tích quang phổ có thể xác định hàm lượng của nguyên tố trong hợp chất là nhiều hay ít, căn cứ vào độ sáng của các vạch quang phổ đặc trưng riêng biệt cho chất, phương pháp này gọi là phân tích quang phổ định lượng (tức là xác định khối lượng phần trăm của nguyên tố trong hợp chất). Đồng thời người ta biết rằng đối với mỗi nguyên tố thì quang phổ của chúng có độ dài sóng đặc trưng và riêng biệt. Nếu trong một chất hóa học hay khoáng vật mà khi đem phân tích nó xuất hiện một số vạch có độ dài sóng ánh sáng đặt - 3 - trưng của một nguyên tố nào đó thì ta có thể kết luận rẳng nguyên tồ đó có trong hợp chất, đây là phương pháp phân tích quang phổ định tính (tức là xác định tính chất, thành phần của chất) Về cơ bản có 3 phương pháp quang phổ hay dùng để định tính và định lượng trong hóa phân tích là: Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES): dựa vào việc đo bước sóng, cường độ và các đặc trưng khác của các bức xạ điện từ do các nguyên tử hay ion ở trạng thái hơi phát ra. Việc phát các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng quang học của các nguyên tử là do sự thay đổi trạng thái năng lượng của nguyên tử. Phương pháp quang phổ hấp thu phân tử hay phương pháp trắc quang: đo độ hấp thu quang bằng cách đo cường độ bức xạ truyền đi từ nguồn sáng qua mẫu trắng tới detector và cường độ bức xạ từ nguồn qua chất nghiên cứu đến detector. Như vậy ta có thể hình dung một cách khái quát thiết bị đo độ hấp thu quang như sau: Một nguồn sáng ổn định Một bộ lọc cho phép ta chọn được bước sóng thích hợp với chất nghiên cứu Một ngăn để mẫu đo Một detector năng lượng bức xạ có khả năng chuyển đổi được tín hiệu quang học thành một tín hiệu nào đó có thể nhận biết được ở đầu ra . Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS): Phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử dùng để phân tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Phương pháp này có thể định lượng được hầu hết các kim lọai (khoảng 65 nguyên tố) và một số á kim ở giới hạn nồng độ cỡ ppm (μg) đến nồng độ ppb (ng). II-/ QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ 1-/ Cơ sở lí thuyết Phổ hấp thu nguyên tử dựa vào khả năng hấp thu chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử dựa vào khả năng hấp thu chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do. Đối với mỗi nguyên tố vạch cộng hưởng thường là vạch quang phổ nhạy nhất của phổ phát xạ nguyên tử của chính nguyên tử đó. Các nguyên tử tự do được tạo ra do tác dụng của nguồn nhiệt biến các chất từ trạng thái tập hợp bất kỳ thành trạng thái nguyên tử, do quá trình nguyên tử hóa. Quá trình nguyên tử hóa có thể thực hiện bằng phương pháp ngọn lửa (phun dung dịch phân tích vào ngọn đèn khí) hoặc phương pháp không ngọn lửa (lò graphit). Trong điều kiện nhiệt độ không quá cao đa số nguyên tử ở trạng thái cơ bản, khi đó hướng vào nó một chùm bức xạ điện từ có tần số bằng tần số cộng hưởng các nguyên tử tự do có thể hấp thụ các bức xạ cộng hưởng này và làm giảm cường độ - 4 - của chùm bức xạ này. Các nguyên tử hấp thụ bức xạ này tuân theo định luật Larmber Beer lCA K I I V t = = 0 lg A : mật độ quang I 0 , I t : cường độ ánh sáng trước và sau khi bị các nguyên tử hấp thụ K v : hệ số phụ thuộc bước sóng lamda l : độ dày lớp hơi nguyên tử C : nồng độ nguyên tử chất nghiên cứu trong lớp hơi Trong phương pháp phổ phát xạ nguyên tử thì nồng độ chất phân tích được xác định dựa vào cường độ vạch phổ phát xạ, mà cường độ này lại tỷ lệ với nồng độ các nguyên tử bị kích thích thì phương pháp phổ hấp thu nguyên tử lại khác hẳn, tín hiệu phân tích lại liên quan đến các nguyên tử không bị kích thích. Người ta đã chứng minh được rằng thông thường số nguyên tử ở trạng thái kích thích không quá 1-2% số nguyên tử chung. Đó là lý do để phương pháp hấp thụ nguyên tử có độ nhạy cao. Đối với một số nguyên tố phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có thể xác định đến nồng độ 0,1- 0,001mg/ml, độ chính xác của phương pháp rất cao, sai số tương đối trên dưới 1- 4%. Quá trình phân tích có thể thực hiện khá đơn giản, nhanh. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, kinh tế. 2-/ Nguyên tắc Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ. Lúc này nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản (E 0 ). Đó là trạng thái bền vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử đó sẽ hấp thu các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và nó chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản (E 1 ). Đó là tính chất đặc trưng cuả nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó được gọi là quá trình hấp thu năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử cuả nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thu nguyên tử. Muốn có phổ hấp thu nguyên tử trước hết phải tạo ra được đám hơi nguyên tử - 5 - tự do. Nhưng thông thường nguyên tố cần xác định nằm dưới dạng các hợp chất hóa học, muốn được nguyên tử ở trạng thái tự do cần phải cắt đứt các liên kết hóa học, đồng thời phải hóa hơi nguyên tố đó. Đối với đại đa số các nguyên tố,điều này được thực hiện ở nhiệt độ cao, dùng nguồn nhiệt là các ngọn lửa đèn khí hay nguồn nhiệt điện. Sau đó chiếu vào nó một chùm tia sáng có những bước sóng nhất định (tia đơn sắc) ứng đúng với các tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nguyên cứu. Nguồn sáng đơn sắc này chính là tia bức xạ được phát ra từ đèn catot rỗng (HCL) hay đèn phóng điện phi điện cực (ELD) làm từ chính nguyên tố cần xác định. Dựa vào mối quan hệ giữa cường độ của vạch phổ hấp thu và nồng độ của nguyên tố đó trong đám hơi ta có thể xác định được nồng độ của nguyên tố cần phân tích. Dựa vào phương trình cơ sở của phép đo định lượng các nguyên tố theo phổ hấp thu nguyên tử, để xác định nồng độ chất cần phân tích. Da = a.Cb C: nồng độ của nguyên tố phân tích có trong dung dịch mẫu. b: hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố, 0<b<=1. a = K.K a : hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. D: cường độ vạch phổ hấp thu nguyên tử. 3-/ Ưu nhược điểm a-/ Ưu điểm Phép đo quang phổ hấp thu nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Gần 60 nguyên tố hóa học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy 1.10 -4 đến 1.10 -5 . Đặc biệt nếu sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có thể đạt đến độ nhạy n.10 -7 Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết kim loại. Đặc biệt là trong phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra các chất có độ tinh khiết cao Đồng thời cũng do độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian và không gian dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác cũng tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp - 6 - Phương pháp này được thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích lại có thể ghi trên băng giấy hay giản đồ để lưu trữ lại sau này. Đồng thời các trang bị hiện nay người ta có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích rất ổn định sai số rất nhỏ b-/ Nhược điểm Đây là phép đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết. Chính vì thế môi trường không khí trong phòng thí nghiệm phải không có bụi. Các hóa chất và dụng cụ dùng trong phân tích phải có độ tinh khiết cao Vì phép đo có độ nhạy cao nên các trang bị máy móc là khá tinh vi và phức tạp. Mặt khác phương pháp phân tích này chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất trong mẫu phân tích mà không cho ta biết trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu. 4-/ Điều kiện tạo thành phổ a-/ Quá trình nguyên tử hóa Để có thể phân tích các chất theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ta phải biến chất nghiên cứu từ trạng thái tập hợp nào đó (dạng rắn hay dung dịch) thành trạng thái nguyên tử tự do, đó là quá trình nguyên tử hóa. Quá trình nguyên tử hóa thường được thực hiện với tác dụng của các loại nguồn nhiệt theo phương pháp ngọn lửa hay không ngọn lửa. Kĩ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Kĩ thuật này dùng đèn khí để nguyên tử hóa mẫu phân tích. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa đều phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí. Nhưng quan trọng nhất đó là nhiệt độ của ngọn lửa, nó là yếu tố quyết định đến hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích.Vì vậy ngọn đèn khí sử dụng cho quá trình nguyên tử hóa phải thõa mãn yêu cầu sau Ngọn lửa ngọn đèn khí phải làm nóng đều mẫu phân tích Nhiệt độ của ngọn lửa phải đủ lớn và có thể điều chỉnh được tùy theo từng mục đích phân tích. Đồng thời phải ổn định theo thời gian và có thể lặp lại được trong các lần phân tích nhau để đảm bảo cho phép phân tích đạt kết quả đúng - 7 - Ngọn lửa phải thuần khiết để tránh sinh ra các vạch phổ phụ làm khó khăn cho phép đo hay phổ nền quá lớn làm phép đo bị nhiễu Ngọn lửa phải có bề dày đủ lớn để có lớp hấp phụ đủ dày làm tăng độ nhạy của phép đo và có thể thay đổi được khi cần thiết. Có thể thay đổi bề dày từ 2-15cm Để tạo ra ngọn lửa người ta có thể đốt cháy nhiều hỗn hợp khí khác nhau, trong các ngọn đèn khí. Nhưng với những yêu cầu nói trên thì chỉ chỉ có vài loại đèn khí là tạo ra được ngọn lửa tương đối phù hợp cho phép đo, được ứng dụng nhiều nhất là ngọn đèn khí Acetylen và không khí nén hay ngọn lửa của của đèn khí N 2 O và Acetylen Khi mẫu được dẫn lên đèn nguyên tử hóa dưới dạng các hạt sol khí, dưới tác dụng nhiệt của ngọn lửa, trước hết là sự bay hơi của dung môi hòa tan mẫu và các chất hữu cơ nếu có. Như vậy mẫu còn lại là các hạt rắn nhỏ trong ngọn lửa. Tiếp đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa của các hạt mẫu khô đó Giả sử kim loại nghiên cứu Me trong dung dịch hợp chất MeX, dung dịch MeX được phun vào ngọn lửa đèn khí ở dạng aerozon. Trong ngọn lửa đèn khí sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân của phân tử MeX MeX = Me +X (1) Bên cạnh quá trình trên cũng có thể xảy ra quá trình khác như quá trình tạo các hợp chất MeO, MeOH, MeH làm giảm nồng độ nguyên tử Me. Để giảm quá trình tạo hợp chất chứa Oxi của kim loại, người ta phải tạo điều kiện để bầu khí ngọn lửa có tính khử mạnh. Trong ngọn lửa cũng có thể xảy ra quá trình ion hóa nguyên tử tạo thành làm giảm độ nhạy của phép phân tích. Để hạn chế sự ion hóa này, người ta phải đưa vào dung dịch phân tích các chất dễ bị ion hóa để tăng ‘nền electron’ trong bầu khí. Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa Kĩ thuật này ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa. Nhưng kĩ thuật này phát triển rất nhanh và hiện nay được ứng dụng rất phổ biến do nó có độ nhạy cao có khi gấp hàng trăm đến hàng ngàn lần phép đo trong ngọn lửa. Tuy nhiên độ ổn định của phép đo không ngọn lửa thường kém hơn phép đo trong ngọn lửa Trong kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa, người ta thường dùng năng lượng nhiệt của một nguồn năng lượng phù hợp để nung nóng và nguyên tử hóa mẫu trong ống cuvet graphit. Nguồn năng lượng hiện nay được dùng là dòng điện có cường độ rất cao (từ 50-500A) và thế thấp (dưới 12V) hay là năng lượng của dòng điện cao tầng cảm ứng. Dưới tác dụng của các nguồn năng lượng này, cuvet chứa mẫu phân tích sẽ được nung đỏ tức khắc và mẫu sẽ được nguyên tử hóa để tạo ra những nguyên tử tự do ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc sinh ra phổ hấp thu nguyên tử Hệ thống nguyên tử hóa mẫu theo kĩ thuật không ngọn lửa: Lò graphic chứa mẫu để nguyên tử hóa - 8 - Nguồn năng lượng để nung nóng đỏ lò đến nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu Bộ điều khiển (programmer) để đặt chương trình và chỉ huy các quá trình nguyên từ hóa mẫu theo Lò graphit Đây là loại lò ống bằng graphit có thành mỏng dài từ 3-30mm, đường kính trong 4-5mm. hai đầu lò được kẹp chặt vào hai tiếp điểm graphit dày, chắc. để lò khỏi bị cháy người ta luôn thổi quanh thành lò một dòng agon, dòng khí này cũng ngăn bớt sự thất thoát của lượng mẫu đã bay hơi khỏi buồng nguyên tử hóa. Toàn bộ lò được đặt trong bao lạnh, làm lạnh bằng dòng nước. dung dịch mẫu được đưa vào lò bằng pipet với lượng 50-100μl qua lỗ mở ở giữa lò. Sau khi sấy mẫu lò được đốt nóng đến nhiệt độ không cao quá 3000 o C. Khi đó bã khô của mẫu được bay hơi, hơi mẫu chứa đầy toàn bộ ống lò. Nhiệt độ của lò graphit được điều khiển bằng thiết bị điện tử theo chương trình chọn trước. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo 3 giai đoạn kế tiếp nhau trong thời gian tổng cộng 40-60s Sấy khô mẫu: đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Nó là rất cần thiết để đảm bảo cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và hoàn toàn, nhưng không làm mất mẫu. Để thực hiện quá trình sấy tốt, đối với mỗi một loại mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát hiện, chọn nhiệt độ và thời gian sấy cho phù hợp. Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu là phụ thuộc vào - 9 - bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó. Đối với mẫu sấy khô trong dung môi nước thường ở 100-150 o C trong thời gian 25-40s với lượng mẫu bơm vào trong cuvet nhỏ hơn 100μl. Đối với mẫu có chứa các chất hữu cơ hay hòa tan trong dung môi hữu cơ thường phải sấy ở nhiệt độ thấp và tốc độ tăng nhiệt độ phải chậm hơn dung môi nước. Với lọai mẫu này nhiệt độ sấy là dưới 100 o C Tro hóa mẫu: hỏa phân các cấu tử hữu cơ và đuổi bớt nguyên tố nền. Giai đoạn này có ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả phân tích,nếu chọn nhiệt độ tro hóa không thích hợp. Vì một số hộp chất bị phân hủy mất trong quá trình này,nếu nhiệt độ tro hóa là quá cao. Tro hóa mẫu từ từ và ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giói hạn thì phép đo luôn luôn cho kết quả ổn định, và mỗi nguyên tố điều có một nhiệt độ tro hóa giới hạn. Nhiệt độ tro hóa giới hạn là nhiệt độ mà sự tro hóa mẫu ở nhiệt độ đó và nhỏ hơn nó thì cường độ của vạch phổ hấp thu là không đổi. Còn nếu tro hóa mẫu ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đó thì cường độ vạch phổ bị giảm và không ổn định. Nhiệt độ tro hóa giới hạn cụa mỗi nguyên tố là rất khác nhau, nó phụ thuộc vào dạng hợp chất mà nguyên tố đó tồn tại. Ngoài yếu tố nhiệt độ tro hóa giới hạn thì tốc độ tăng nhiệt độ từ nhiệt độ sấy đến nhiệt độ tro hóa được chọn cũng ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ. Vì vậy việc tăng nhiệt độ từ từ sẽ giúp thu kết quả phân tích tốt hơn. Nguyên tử hóa mẫu: là giai đoạn cho bay hơi riêng nguyên tố xác định và chuyển nguyên tố xác định về trạng thái nguyên tử. Đây là giai đoạn quyết định cường độ vạch phổ. Song nó bị ảnh hưởng bởi hai giai đoạn trên. Giai đoạn này thường được thực hiện trong thời gian rất ngắn thông thường là từ 3-6s đôi khi có đến 10s. Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại là rất lớn để đạt ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hóa và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ b-/ Sự hấp thụ bức xạ cộng hưởng Khi ta hướng vào lớp hơi nguyên tử kim loại Me chum bức xạ điện tử có tần số cộng hưởng của nguyên tố kim loại Me, sẽ xảy ra hiện tượng hấp thụ cộng hưởng để chuyển lên mức năng lương kích thích gần nhất Me + hv -> Me + (2) Quá trình hấp thụ (2) tuân theo định luật hấp thụ (1). Người ta chứng minh đucợ rằng ở nhiệt độ các nguồn nhiệt không quá cao (t <= 3000 o C), đối với nhiều nguyên tố, nồng độ các nguyên tử bị kích thích là không đáng kể (1-2% so với nồng độ chung của nguyên tử) và ít bị thay đổi theo nhiệt độ. Do đó trong phổ hấp thụ nguyên tử số nguyên tử có khả năng hấp thụ bức xạ cộng hưởng thực tế bằng số nguyên tử chung của nguyên tố cần xác định và ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ nguồn nhiệt. Đó là lý do tại sao phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử thường cho kết quả phân tích chính xác hơn và độ nhạy cao hơn phương pháp phổ phát xạ nguyên tử. 5-/ Các thiết bị trong phương pháp tạo phổ - 10 - [...]... chảy c-/ Thiết bị nguyên tử hóa Trong phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử người ta hay dùng ngọn lửa làm phương tiện nguyên tử hóa Ngoài ra trong phương pháp này còn dùng các loại lò graphit làm thiết bị nguyên tử hóa d-/ Máy phát tia đơn sắc Có nhiệm vụ thu, phân li và chọn tia sáng cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện tín hiệu hấp thu AAS Trong phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, người ta thường... hóa và tiến hành ghi phổ Phương pháp phân tích hấp thụ nguyên tử có thể được ứng dụng để phân tích các chất trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau, đặc biệt với các chất có nồng độ bé trong mẫu phân tích Với phương pháp hấp thụ nguyên tử người ta có thể xác định được hơn 70 nguyên tố ( Mg, Zn, Cu, Fe, Pb, Ag, Ni, Hg, Cd, Au…) trong các đối tượng khác nhau Có thể áp dụng phương pháp hấp thu nguyên tử. ..a-/ Cấu tạo Sơ đồ máy hấp thụ nguyên tử Máy hấp thụ nguyên tử gồm có 4 khối chính Nguồn phát bức xạ cộng hưởng Nguồn nhiệt (ngọn lửa hay lò graphit) để nguyên tử hóa chất nghiên cứu Máy phát tia đơn sắc Thiết bị ghi phổ b-/ Nguồn phát bức xạ cộng hưởng Trong phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, nguồn phát bức xạ cộng hưởng là một linh kiện hết sức quan... cách tử nhiễu xạ có một khe vào và một hay nhiều khe ra Khe vào nhận ánh sáng từ phía ngọn lửa, ở khe ra có lắp tế bào quang điện hoặc nhân quang điện tử cùng một số thiết bị ghi tín hiệu phân tích Người ta cũng có thể dùng các loại máy quang phổ bất kì nào để làm máy phát tia đơn sắc, miễn là chúng phải có lắp khe ra Thuận lợi nhất là dung các máy có đọ tán sắc đủ lớn và đều trong suốt miền phổ và đủ... nghiêm ngặt về kích thích phổ Trong phương pháp này, tín hiệu phân tích phụ thuộc vào số nguyên tử không bị kích thích, tức là phụ thuộc số nguyên tử ở trạng thái cơ bản Mà số nguyên tử ở trạng thái cơ bản ít thay đổi khi nhiệt độ thay đổi không lớn Số vạch hấp thụ cộng hưởng đối với từng nguyên tố không nhiều vì vậy phương pháp có độ chọn lọc cao Giới hạn phát hiện của nhiều nguyên tố khoảng 10-5 -... những nguyên tử kim loại tự do - 15 - Khi đó dưới tác dụng của nhiệt độ trong đèn HCl đang được đốt nóng đỏ, các nguyên tử kim loại này bị kích thích và phát ra phổ phát xạ của nó Đó chính là phổ vạch của chính kim loại làm catot rỗng Nhưng vì trong điều kiện làm việc đặc biệt của môi trường khí trơ có áp suất thấp, nên phổ phát xạ đó chỉ bao gồm các vạch nhạy của kim loại đó b Hệ thống nguyên tử hóa... độ C x + Cch Lại đo mật độ quang của dung dịch Cx + Cch là Ax+ch Ở đây Cx là nồng độ chưa biết của nguyên tố nghiên cứu, C ch là nồng độ dung dịch chuẩn Từ các kết quả ta có Ax = KlCx Ax+ch = Kl (Cx + Cch) Từ 2 phương trình trên ta dễ dàng tính được C X = C ch (A A X + ch X − A) X III-/ ỨNG DỤNG Ngày nay phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một trong các phương pháp được ứng dụng rộng rãi trong thực... tử để xác định các nguyên tố trong các sản phẩm hợp kim, kim loại, các đối tượng vật phẩm tự nhiên, đối tượng sinh học…, thí dụ có thể xác định Fe, Mg, Cu,… trong đất đá, phân bón ,các mô sinh vật, các đối tượng nông học ở cấp hàm lượng 10 -4 10-5 %, để xác định Pb, Hg, Bi và nhiều nguyên tố khác trong máu, mỡ… So với phương pháp phổ phát xạ nguyên tử, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không đòi hỏi... (50-100mg/l) bằng quang phổ hấp thu nguyên tử Dung dịch chuẩn làm việc As hữu cơ: Pha chế như trên (1ml chứa 10mg As) Dung dịch chuẩn As hữu cơ: Pha chế như trên (1ml chứa 0.1mg As) b Mở máy Lắp máy theo tài liệu hướng dẫn dùng máy, nối bình phản ứng với sụt khí Điều chỉnh tốc độ dòng khí là 2 lit/phút Nếu có ống làm khô nối giữa bình phản ứng và ống nguyên tử hóa mẫu thì dùng CaCl2 thay vì sử dụng CaSO4... nó có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp nên ta thường chọn hệ thống nguyên tử hóa mẫu bằng phương pháp ngọn lửa đèn khí ArH2- có nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu khoảng 3700 0C, với độ nhạy cao khoảng 0.5µg/ml, giới hạn phát hiện 0.2µg/ml, khoảng xác định 1-50µg/ml 1 Các bước chuẩn bị phân tích bằng AAS Chuẩn bị: • • • • Hệ thống đèn phát ra nguồn sáng hấp thụ Hệ thống nguyên tử hóa mẫu Hệ thống gương . miền ánh sáng quang học của các nguyên tử là do sự thay đổi trạng thái năng lượng của nguyên tử. Phương pháp quang phổ hấp thu phân tử hay phương pháp trắc quang: đo độ hấp thu quang bằng cách. ppb (ng). II-/ QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ 1-/ Cơ sở lí thuyết Phổ hấp thu nguyên tử dựa vào khả năng hấp thu chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử dựa vào khả năng hấp thu chọn lọc các. chuyển đổi được tín hiệu quang học thành một tín hiệu nào đó có thể nhận biết được ở đầu ra . Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS): Phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử dùng để