9/13/2020 1 PHỔ ĐIỆN TỪ PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS atomic absorption spectrophotometry) Phân tử chất Hấp thu năng lượng Dịch chuyển điện tử Quay và dao động Nguyên tử khi hấp thu năng lượn[.]
9/13/2020 PHỔ ĐIỆN TỪ PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS: atomic absorption spectrophotometry) Phân tử chất: Hấp thu lượng: - Dịch chuyển điện tử - Quay dao động Phổ phân tử Nguyên tử: hấp thu lượng có dịch chuyển điện tử xảy 9/13/2020 Bản chất quang phổ nguyên tử ion Sự chuyển dịch điện tử hóa trị vân đạo nguyên tử hay ion ↔ hấp thu phát xạ photon Kích hoạt (excitation): nhận lượng (nhiệt, photon) Phân rã (decay): giải phóng lượng (photon) Năng lượng ↔ bước sóng (tần số) ΔE = hν = hc/λ Phổ nguyên tử: 160-860nm (UV-VIS) UV-VIS phổ biến phổ tia X, γ: đúng, xác, linh hoạt, rẻ tiền Kích thích: a, b Ion hóa: c Ion hóa/kích thích: d Phát xạ ion: e Phát xạ nguyên tử: f, g, h • Bước sóng xạ phát đặc trưng cho ngun tố • Một ngun tố có nhiều bước sóng có nhiều buớc chuyển dời điện tử mức lượng nguyên tử • Q trình kích thích phân rã ngun tử xảy ba phuơng pháp phổ nguyên tử (AAS, AES AFS) 9/13/2020 QÚA TRÌNH PHÁT XẠ NGUN TỬ Q TRÌNH HẤP THU NGUN TỬ • Các nguyên tử trạng thái kích họat đuợc tạo thành mơi trường có luợng, nhiệt độ cao • Các nguồn luợng: hồ quang điện, lửa, plasma • Phổ phát xạ: đặc trưng, sử dụng phân tích định tính • Các kỹ thuật phát xạ: đuợc dùng phân tích định lượng • Ví dụ: quang kế lửa • AAS: đo suy giảm cường độ xạ buớc sóng đặc trưng bị hấp thu đám nguyên tử tự • Cuờng độ hấp thu tỷ lệ với mật độ đơn nguyên tử tỷ lệ với nồng độ (trong chừng mực định) định lượng • Dùng nguồn xạ đặc biệt cung cấp xạ bước sóng đặc trưng định lượng chọn lọc nguyên tố có mặt ngun tố khác Sự xuất phổ nguyên tử : Khi trạng thái nguyên tử • Điều kiện bình thường : – Nguyên tử không hấp thụ hay phát xạ lượng dạng xạ nguyên tử trạng thái – Trạng thái : trạng thái bền nghèo lượng nguyên tử 11 - Các nguyên tử tự hấp thụ xạ có bước sóng định • - Nguyên tử nhận lượng dạng tia xạ chuyển lên trạng thái kích thích có lượng cao trạng thái Phổ sinh trình gọi phổ hấp thụ nguyên tử 12 9/13/2020 Điều kiện để thu phổ hấp thụ nguyên tử Nguyên tử phải trạng thái nguyên tử tự • Quá trình chuyển nguyên tử trạng thái nguyên tử tự do: trình nguyên tử hóa - Có chùm tia sáng với bước sóng thích hợp chiếu vào đám nguyên tử Có thiết bị ghi đo phổ thích hợp 14 Nguyên tử hóa mẫu phân tích : Nhiệt độ nguyên tử hóa: 2000 – 6000oC • Giai đoạn quan trọng phép đo: Kỹ thuật nguyên tử hoùa : Số nguyên tử tự trạng thái nguyên tử định cường độ vạch phổ hấp thụ Kỹ thuật lửa đèn khí : + Độ nhạy không cao: 0.05 - 1ppm Nguyên tử hóa: tạo đám nguyên tử tự từ mẫu phân tích với hiệu suất cao ổn định để phép đo đạt kết xác độ + 1700 – 31500C Phổ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA: (Flame _AAS) lập lại cao 15 16 9/13/2020 Q trình ngun tử hóa tùy thuộc vào: Nhiệt độ • Kỹ thuật không lửa: Nhiệt độ lửa Oxidant-Fuel Air-Methane Air-Natural Gas Air-Hydrogen Air-Acetylene N2O-Acetylene - Độ nhạy cao: 0.1 ng Temp., °C 1850-1900 1700-1900 2000-2050 2125-2400 2600-2800 - 60000C phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (ETA AAS): Electro-thermal Atomization AAS Chế độ oxid hóa (oxidizing)/khử (reducing) mơi trường ngun tử hóa Bản chất chất phân tích mẫu (matrix) 18 Cường độ vạch phổ Định luật Lambert – Beer : Chiếu chùm tia sáng cường độ Io qua đám nguyên tử tự nguyên tố phân tích nồng độ C bề dài L cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử A là: A = K.L.C • K: hệ số hấp thụ, phụ thuộc chiều dài sóng • C: nồng độ nguyên tố cần xác định có lớp nguyên tử • L: chiều dài lớp nguyên tử • A : cường độ hấp thụ 19 20 9/13/2020 * Nguồn phát xạ đơn sắc: phát ánh sáng Thiết bị đo phổ hấp thụ nguyên tử có bước sóng đặc trưng cho nguyên tố cần phân tích + Đèn catot rỗng (thường sử dụng) + Đèn catot rỗng: nguồn phát bước NGUỒN SÁNG BỘ ĐƠN SẮC VÀ DETECTOR KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU AAS MẪU sóng đặc trưng, catot rỗng làm nguyên tố cần xác định 21 22 Hơi ngun tử Anot ☻Thân vỏ đèn: thủy tinh hay thạch anh ☻ Điện cực: catot va anot + + Anot: kim loại trơ bền nhiệt: W, Pt Cửa sổ + Catot: hình ống rỗng, đường kính – 5mm, dài – mm, kim loại phân tích – Catot rỗng ☻Khí đèn: khí trơ: Argon, heli hay nito (99.99%) Khí trơ Cấu tạo đèn Catot rỗng 23 24 9/13/2020 * Bộ phận nguyên tử hóa: để tạo đám nguyên tử chất phân tích • Kỹ thuật lửa: Hỗn hợp khí oxy hóa khí cháy: • + Acetylen + không khí nén; • + Acetylen + N2O • + Acetylen + H2 Kỹ thuật không lửa: lượng nhiệt để hóa mẫu phân tích 25 26 Các q trình xảy phận nguyên tử hóa Bay nước Muối bị nóng chảy Nguyên tử hóa Nguyên tử hấp thu ánh sáng có xạ chiếu qua 27 9/13/2020 * Bộ đơn sắc: để tách ánh sáng bước sóng đặc trưng khỏi ánh sáng khác * Bộ dò quang điện (Detector) : dụng cụ quang học dùng để thu nhận phát tín hiệu phân tích 30 NGUỒN SÁNG BỘ ĐƠN SẮC BỘ PHẬN NGUYÊN TỬ HÓA 31 32 9/13/2020 ng dụng phép đo AAS : • + Phi kim : Si, P, Selenium, Te xác định xác phương pháp 6.1 Đối tượng chính: - Phân tích lượng vết nguyên tố kim loại hợp chất vô hữu cơ: quặng, đất, đá, nước, sản phẩm nông nghiệp, phân 6.2 Phân tích định lượng phổ hấp thụ nguyên tử Phương pháp đường chuẩn Phương pháp thêm chuẩn bón, thực phẩm… - Xác định gần 65 nguyên tố đến giới hạn khoảng ppm (F-AAS) ppb (ETA – AAS) 33 34 Bước sóng giới hạn phát vài nguyên tố F-AAS Chuyển mẫu phân tích dạng dung dịch Chuẩn bị dung dịch mẫu so sánh : không chứa chất cần phân tích Chuẩn bị dãy chuẩn Nguyên tử hóa mẫu dung dịch so sánh đường chuẩn đo độ hấp thụ dung dịch 35 Ngun tố Độ dài sóng, nm Ngọn lửa DL (ppm) Al Au Ca Cu Zn 309.3 242.8 422.7 324.8 213.9 C2H2 – N2O C2H2 – N2O KK – C2H2 KK – C2H2 KK – C2H2 0.1 0.03 0.003 0.006 0.001 36 9/13/2020 Xác định hàm lượng kẽm Zn Fe mẫu sữa : Cân 2g sữa cho vào lò nung 550oC, sau hịa tan tro HNO3 N định mức lên vạch mức 50 ml Đem đo phổ hấp thu nguyên tử thu Afe = 0.225 Azn = 0.357 Chuẩn bị dãy chuẩn Fe Zn bình định mức 50 ml thực đo A tương tự mẫu thu bảng sau: STT V fe, 10 ppm Afe 0.076 0.157 0.243 0.329 STT V Zn, 10 ppm AZn 0.10 0.204 0.310 0.409 37 10