kỹ thuật phân tích nguyên tố bằng hấp phụ nguyên tử ( aas atomic absorption spectrophotometric)

kỹ thuật phân tích nguyên tố bằng hấp phụ nguyên tử ( aas atomic absorption spectrophotometric)

1 Contents K Ỹ THUẬT PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ BẰNG HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS_Atomic Absorption Spectrophotometric) 2 I. Giới thiệu chung: 2 II.Cơ sở lý thuyết: 4 Nguyên lý và thiết bị của phương pháp AAS 5 Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa 6 III. Ví Dụ Tính Toán 7 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH NHIỆT (TGA, DTA, DSC) 11 I. Giới Thiệu Về Phân Tích Nhiệt Và Nhiệt Vi Sai 11 1.1 Phân tích nhiệt 11 1.2. Phân tích nhiệt vi sai 11 1.2.2 Thiết bị DTA 12 1.2.3. Phân tích nhiệt nhiệt lượng vi sai quét (DSC) 13 1.3 Ứng dụng của các phương pháp phân tích nhiệt: 13 II. Thực Nghiệm 14 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VẬT LIỆU BẰNG HỒNG NGOẠI (IR) 17 I.Giới thiệu chung 17 1.Nguyên lí của phổ IR 17 2. Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại và phổ dao động 17 3. Ứng dụng của pp phổ dao động 19 4. Các kĩ thuật đo hồng ngoại 21 II: Thực nghiệm 22 2 K Ỹ THUẬT PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ BẰNG HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS_Atomic Absorption Spectrophotometric) I. Giới thiệu chung: * Mục đích: Xác định kim loại có trong các vật liệu dựa trên xác định tổng hàm lượng kim loại có trong mẫu. *Giới thiệu: Ngày nay, các phương pháp vật lý, đặc biệt là các phương pháp phổ được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các hợp chất hoá học cũng như các quá trình phản ứng hoá học. Những phương pháp này đặc biệt có ý nghĩa với việc xác định các hợp chất hữu cơ. Cơ sở của phương pháp phổ là quá trình tương tác của các bức xạ điện từ đối với các phân tử vật chất. Sự tương tác này dẫn đến phân tử hấp thụ hay bức xạ năng lượng, do sự kích thích các điện tử hay các liên kết hoặc các hạt nhân nguyên tử trong phân tử. 1.1 Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ sinh ra một điện trường E và một từ trường H vuông góc với nhau Bức xạ điện từ bao gồm sóng vô tuyến đến các bức xạ Rontgen và các bức xạ γ đều có bản chất sóng và hạt. Bản chất sóng của chúng thể hiện ở hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa. Các hạt sodngs này lan truyền trong không gian theo hình sin và có các cực đại và cực tiểu, khoảng cách giữa hai đầu mút của một sóng được gọi là bước sóng, ký hiệu là λ. Những bức xạ điện từ khác nhau có độ dài bước sóng khác nhau. Bước sóng được coi là một đại lượng đặc trưng cho mỗi sóng. Ngoài ra các sóng còn được đặc trưng bằng tần số ν. Giữa bước sóng và tần số ν liên hệ với nhau theo biểu thức: c = ν.λ hay λ =   còn ν =   trong đó: c_ tốc độ ánh sáng Chi ều dài bước sóng λ được đo bằng các đơn vị độ dài: m, nm, µm, Å. Trong quang phổ người ta còn dùng đại lượng nghịch đảo của λ (1/λ) để đo chiều dài bước sóng, ký hiệu là ν và gọi là số sóng: Y Z X Điện trường Từ trường Phương truyền sóng 3 ν =   đại lượng ν chỉ đo bằng một loại đơn vị là 1/cm = cm -1 Các bức xạ điên từ cũng mang năng lượng, các bức xạ có chiều dài bước sóng càng nhỏ thì năng lượng của chúng càng lớn vì nó tuân theo định luật: E = hν = h   =hc ν trong đó h - hằng số Planck Năng lượng E được đo bằng đơn vị eV (electron von), Kcal/mol, cal/mol. Bức xạ λ, cm E,eV Tia γ Tia Rontgen Tử ngoại và khả kiến Hồng ngoại Vi sóng Sóng vô tuyến 10 - 11 – 10 - 8 10 -8 – 10 -6 10 -6 – 10 -4 10 -4 – 10 -2 10 -1 – 10 >100 ~ 10 7 ~ 10 5 ~ 10 ~ 10 -1 ~ 10 -3 < 10 -6 Bảng 1.1. Phân loại các vùng bức xạ điện từ 1.2 Sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ Khi chiếu một chùm bức xạ điện từ vào một môi trường vật chất, sẽ xảy ra hiện tượng các phân tử vật chất hấp thụ năng lượng hay bức xạ năng lượng. Năng lượng mà phân tử hấp thụ vào hay phát ra là: ∆E = E 2 – E 1 = hν trong đó E 1 và E 2 _ mức năng lượng của phân tử ở trạng thái đầu và cuối ν _ tần số của bức xạ điện từ iij hấp phụ hay phát xạ ra Nếu năng lượng ở trạng thái cuối cao hơn trạng thái đầu (∆E > 0) dthì sẽ xảy ra sự hấp thụ các bức xạ điện từ còn nếu năng lượng ở trạng thái đầu cao hơn (∆E < 0) thì xảy ra sự bức xạ năng lượng. Theo thuyết lượng tử thì các phân tử và các bức xạ điện từ trao đổi năng lượng với nhau không phải bất kỳ và liên tục mà có tính chất gián đoạn. Phân tử chỉ hấp thụ hay bức xạ 0, 1, 2, 3, n lần lượng tử hν thôi. Khi phân tử hấp thụ hoặc bức xạ sẽ làm thay đổi cường độ của bức xạ điện từ nhưng không làm thay đổi năng lượng của bức xạ điện từ, bởi vì cường độ bức xạ điện từ xác định bằng mật độ các hạt proton có trong chùm tia, còn năng lượng của bức xạ điên từ lại phụ thuộc vào tần số ν của bức xạ. Vì thế khi chiếu một chùm bức xạ điện từ với một tần số duy nhất đi qua môi trường vật chất thì sau khi đi qua năng lượng của bức xạ không hề thay đổi mà chỉ có cường độ của bức xạ thay đổi. Các phân tử khi hấp thụ năng lượng của bức xạ điện từ sẽ gây ra sự thay dổi trong cấu tạo phân tử như làm quay hay dao động các nguyên tử trong phân tử hoặc làm biến dạng các đám mây điện tử trong phân tử, v v Đối v ới các phân tử có mômen lưỡng cực µ ≠ 0 thì mômen này sẽ bị thay đoỉi qua sự quay (µ q ), qua sự dao động (µ d ) và qua sự kích thích điện tử (p q ). 4 S ự thay đổi: a, mômen quay b, mômen dao động c, mômen kích thích điên tử qua sự tương tác với các tia điện từ Các quá trình này đều đòi hỏi một năng lượng xác định, có tần số riêng gọi là tần số quay ν q , tần số dao động ν d và tần số kích thích điện tử ν đ . Vì thế khi chiếu một chùm bức xạ điện từ với các tần số khác nhau thì các phân tử chỉ hấp phụ được các bức xạ điện từ có tần số đúng bằng các tần số trên (ν q , ν d , ν đ ) để xảy ra các quá trình biến đổi trong phân tử như trên. Do sự hấp thụ chọn lọc này mà khi chiếu chùm bức xạ điện từ với một dải tần số khác nhau đi qua môi trường vật chất thì sau khi đi qua, chùm bức xạ này mất đi một số bức xạ có tần số xác định, nghĩa là các tia này đã bbị phân tử hấp thụ. II.Cơ sở lý thuyết: Vật chất được cấu tạo từ các nguyên tử và nguyên tử là phần tử nhỏ nhất còn giữ được tính chất của nguyên tố. Trong điều kiện bình thường nguyên tử không hấp thụ hay phát ra năng lượng dưới dạng dưới dạng các bức xạ, lúc này nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản. Đó là trạng thái bền vững và có mức năng lượng thấp nhất của nguyên tử. Khi nguyên tử tự do ở trạng thái hơi, nếu chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định, ứng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ. Lúc đó nguyên tử dã nhận năng lượng dưới dạng các tia bức xạ và nó chuyển lên trạng thái kích thích, có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. Nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một nguyên tố và nồng độ C trong mẫu phân tích, lý thuyết và thực nghiệm cho thấy: Trong một vùng nồng độ C nhỏ, mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ hấp thụ và nồng độ của nguyên tố có trong đám hơi cũng tuân theo định luật LamBert-Beer D=lg (Io/I) = ε.C.d Trong đó: D(=A: độ hấp phụ): mật độ quang C: Nồng độ nguyên tố cần xác định có trong ngọn lửa d: chi ều dày của dung dịch ε: hệ số hấp thụ phân tử gam a b c 5 T ừ công thức trên ta có dựa vào độ hấp phụ (hoặc là dựa vào mật độ quang), người ta xác định nồng độ nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong thể tích mẫu. Từ biều thức trên chứng tỏ mật độ quang của lớp hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ của nguyên tử chứa trong đó tại bước sóng hấp thụ ứng với nguyên tố đó. Tính tỷ lệ này được bảo toàn trong một khoảng nồng độ nhất định, tuỳ thuộc vào tính chất của nguyên tố cần xác định và tính chất của đèn. Sự phụ thuộc trên là cơ sở thực tiễn của phương pháp phân tích hấp thụ nguyên tử định lượng. Nguyên lý và thiết bị của phương pháp AAS + Cơ sở lý thuyết của phép đo AAS: là sự hấp thụ năng lượng ( bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ. Vì vậy muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thì cần phải có các quá trình sau: - Chọn các điều kiện và một loại thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá trình nguyên tử hoá mẫu. Những thiết bị thực hiện quá trình này được gọi là hệ thống nguyên tử hoá mẫu. - Chiếu chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa điều chế được ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây, một phần cường độ của chùm sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ và phụ thộc vào nồng độ của nguyên tố trong môi trường hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia phát xạ của nguyên tố cần xác định gọi là nguồn bức xạ đơn sắc. - Dựa trên nguyên tắc của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử nên dụng cụ dùng trong phương pháp này gồm có các bộ phận chính như sau: nguồn sáng, bộ hấp thụ, thiết bị quang học, thiết bị thu và ghi. + Thiết bị_Máy AAS. Máy làm việc ở 2 chế độ ( cấu hình): graphit và flame Graphit: Xác định hàm lượng kim loại bé (< 1ppm). Mỗi lần phân tích ta cần 1 lượng mẫu khoảng 20 l - 50 l. Đây là kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa dùng năng lượn của dòng điện công suất lớn hay năng lượng của dòng cao tần cảm ứng để nguyên tử hóa gần như tức khắc mẫu chứa chất phân tích trong cuvet graphite và trong môi trường khí trơ để tạo ra các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ đơn sắc tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Mẫu chứa nguyên tố cần xác định được đua vào lò graphite bằng bộ hút mẫu tự động hoặc bằng tay với thể tích rất nhỏ( 20 - 50 l). Quá trình phân tích trong lò xảy ra theo 4 giai đoạn liên tiếp trong tổng thời gian 60 – 80 giây: Sấy khô mẫu: Làm dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ và hoàn toàn, mà không làm mất mẫu. Tro hóa mẫu: Đốt cháy các hợp chất hưu cơ và mùn có trong mẫu. trong đó, mỗi nguyên tố có 1 nhiệt độ tro hóa giới hạn khác nhau. Nguyên tử hóa: Thời gian giai đoạn này rất ngắn (3 – 6s), nhưng tốc độ tăng nhiệt độ rất lớn( 1800 – 2500 o C/s), nhiệt độ này phụ thuộc vào mõi nguyên tố, và mỗi hợp chất trong mẫu. Nên tiến hành tại nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ tới hạn. Làm sạch cuvet: Thực hiện ở nhiệt độ trên 2700 o C, để bốc hới tất cả các chất còn lại trong lò, chuẩn bị cho làn phân tích ti ếp theo. Flame: Xác định hàm lượng kim loại lớn (> 1ppm). Ở chế độ này, do mẫu ( dạng lỏng) được đưa vào máy theo dòng chảy liên tục nên không xác định được lượng mẫu. 6 B ộ hấp thụ: Bộ hấp thụ dùng để chuyển chất phân tích sang trạng thái mà trong đó các chất cần xác định sẽ tồn tại dưới dạng những nguyên tử tự do, có khả năng hấp thụ ánh sáng của nguồn sáng bên ngoài. Có thể dùng các loại đèn khí làm bộ hấp thụ. Các khí thường dùng để đốt đèn là propan, butan, axetylen, hidro. Chất oxi hoá khi đốt cháy là oxi, được sử dụng dưới dạng tinh khiết hoặc dưới dạng hỗn hợp với không khí hoặc một vài khí khác. Đặc tính cơ bản của ngọn lửa là nhiệt độ và thành phần khí của nó, thành phần khí phụ thuộc vào dạng khí đốt và chất oxi hoá. Nhiệt độ và thành phần khí của ngọn lửa xác định mức độ phân li của các hợp chất đưa vào và được tạo thành trong ngọn lửa. Tuỳ thuộc vào tỷ lệ giữa C và oxi, ngọn lửa sẽ có tính khử hay tính oxi hoá. Ngọn lửa có tính khử khi tỷ lệ C>O, có tính oxi hoá khi C<O và trung hoà khi C=O. Đặc tính của dung môi trong mẫu được đưa vào ngọn lửa có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ, thành phần khí và làm cho ngọn lửa có tính khử hoặc tính oxi hoá. Trong ngọn lửa, sự nguyên tử hoá các nguyên tố hoặc các hợp chất của chúng xảy ra trong những điều kiện khác nhau, tuỳ thuộc vào hợp chất của nguyên tố ở dạng bền vững với nhiệt hoặc không bền với nhiệt. Bộ phận phun và đèn là hai phần rất quan trọng của bộ hấp thụ. Chúng có tác dụng quyết định đến độ nhạy và độ chính xác của phép phân tích. Đèn thường có một khe liền hoặc một số các dãy lỗ riêng biệt. Hiện nay người ta đã nghiên cứu thành công các phương pháp nguyên tử hoá chất phân tích trong bộ phận hấp thụ, đó là phương pháp không dùng ngọn lửa và phương pháp kết hợp (lò- ngọn lửa ). Nhờ những phương pháp này mà độ nhạy tăng lên rất nhiều khi xác định một loạt các nguyên tố. Nguồn sáng: Nguồn sáng chính dùng trong phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử là các đèn catot rỗng. Đèn này là bình hay ống hình trụ bằng thuỷ tinh có các điện cực dùng để đốt nóng. Bình được nạp đầy một khí trơ nào đó có áp suất thấp (agon, neon, heli, xenon ). Để có vùng bức xạ tử ngoại, cửa ra của đèn được chế tạo bằng thạch anh hoặc thuỷ tinh đặc biệt. Catot rỗng của đèn được chế tạo bằng một kim loại tinh khiết (hoặc bằng vật liệu khác) dưới dạng ống hình trụ mà mặt phía trong của nó được phủ bằng một chất có chứa nguyên tố cần xác định. Tính ổn định của đèn khi làm việc là yếu tố rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến độ chính xác và độ nhạy của phương pháp phân tích. Tính ổn định đó được xác định bằng đặc thù của đèn. Tính ổn định của đèn khi làm việc đặc biệt có ý nghĩa trong trường hợp sử dụng thang rộng. Ngoài những loại đèn catot rỗng trong thực tế phân tích người ta còn dùng các đèn không cực cao tần. Đó là các bình bằng thạch anh hay bằng thuỷ tinh có đường kính từ 10mm đến 20mm, trong đó có đưa vào một kim loại tương ứng (hay hợp chất của nó và một khí trơ (có áp suất vài mmHg) dùng để duy trì sự phóng điện trong đèn. Sự phóng điện trong đèn được sinh ra khi đặt nó vào một trường điện từ của máy phát có tần số làm việc là 100- 2450MHz. Cũng có thể sử dụng những nguồn phổ hấp thụ như đèn hidro, đèn xenon, đèn dơteri, nhưng các đèn đó còn chưa được sử dụng rộng rãi trong phân tích quang phổ hấp thụ. Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kỹ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa. Nhưng kỹ thuật này phát tri ển rất nhanh và hiện được ứng dụng rất phổ biến vì kỹ thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao có khi gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa. Phép đo không ngọn lửa đòi hỏi một mẫu tương đối nhỏ. Thông thường mỗi lần đo chỉ từ 20-50µl, do đó không cần nhiều mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu cũng dễ dàng hơn. 7 V nguyờn tc k thut nguyờn t hoỏ khụng ngn la l quỏ trỡnh nguyờn t hoỏ tc khc trong thi gian rt ngn nh nng lng ca dũng in cụng sut ln v trong mụi trng khớ tr. Dng c nguyờn t hoỏ theo k thut ny gm cỏc nhúm chớnh nh sau: - Cỏc loi cuvet graphit - Cỏc loi cc graphit - Cỏc loi thuyn lm bng kim loi chu nhit nh tali Quỏ trỡnh nguyờn t hoỏ khụng ngn la thng gm ba giai on + Sy khụ mu: Thng nhit 100-150 o C trong thi gian 20-40 giõy vi lng mu nh hn 100àl - nhit v thi gian sy ph thuc vo bn cht ca cỏc cht trong mu v dung mụi ho tan. + Tro hoỏ: t chỏy cỏc cht hu c v nung luyn mu nhit thun li cho giai on nguyờn t hoỏ - nhit nguyờn t hoỏ ph thuc vo bn cht ca mi nguyờn t v dng hp cht m nguyờn t ú tn ti - nhit tro hoỏ thng thp hn nhit tro hoỏ gii hn ca nguyờn t t 30-50 o C; thi gian tro hoỏ t 20-60s vi lng mu a vo cuvet nh hn 100àl, trong ú mt phn ba thi gian dựng nõng nhit t nhit sy n nhit tro hoỏ ó t; hai phn ba thi gian dựng luyn mu nhit tro hoỏ ó chn. + Nguyờn t hoỏ: l giai on quyt nh cng ca vch ph, thi gian rt ngn t 3-6 giõy, ụi khi cú th n 10 giõy. Tc tng nhit rt ln (1500-2000 o C/1giõy) t ngay tc khc n nhit nguyờn t hoỏ. Nhit nguyờn t hoỏ ca mi nguyờn t ph thuc vo bn cht ca nguyờn t, trng thỏi v thnh phn ca mu. - Thit b quang hc: Thit b ny bao gm, dng c quang hc( mỏy n sc hay kớnh lc) dựng tỏch cỏc vch phõn tớch ca ngun, cỏc thu kớnh, cỏc mng chn v cỏc gng ph a cỏc chựm sỏng t ngun qua b phn hp th. - Thit b thu v ghi: Thit b ny gm b ghi ỏnh sỏng bao gm b phn nhõn quang v cỏc thit b in nuụi b khuych i dũng quang in. B ghi cú th l thit b c biu kin, thit b t ghi hoc thit b hin s cựng cỏc s in tng ng ca ngun nuụi hay l thit b in. III. Vớ D Tớnh Toỏn S trỡnh t tin hnh o: Cân a (gam) mẫu axit hoá chuyển bình định mức đa vào pt AAS độ hấp thụ A C kimloại có trong mẫ u lợng kim loại có trong mẫu H 2 SO 4 HNO 3 HCl - Cú hai kiu o trong k thut xỏc nh nguyờn t bng AAS ú l: o theo kiu graphic o theo kiu flame Trong ú: - Graphic: Xỏc nh hm lng kim loi bộ (<1ppm) - Flame: Xỏc nh hm lng kim loi ln * T pt: D(A) = lg(I o /I) = .C.d ta cú: Mt quang ca ỏnh sỏng sau khi xy ra quỏ trỡnh hp th t l vi nng cht nghiờn cu trong mu. 8 - D ựa vào sự phụ thuộc tuến tính giữa mật độ quang A và nồng độ nguyên tố cần nghiên cứu C, người ta có thể xây dựng phương pháp xác định nồng độ theo trình tự của phương pháp đường chuẩn. - Trong phương pháp đường chuẩn, người ta đo mật độ quang của một số dung dịch chuẩn rồi xây dựng hệ toạ độ A-C. Sau đó người ta đo mật độ quang của nguyên tố nghiên cứu với cùng điều kiện đo dung dịch chuẩn rồi dựa vào đồ thị chuẩn để xác định nồng độ của dung dịch cần nghiên cứu. * Trước khi tiến hành dựng đường chuẩn ta phải chuẩn bị mẫu phân tích. - Máy chỉ đo được mẫu ở dạng nước. Khi mẫu ở dạng rắn thì ta phải tiến hành phá mẫu bằng cách axit hoá, vô cơ hoá. * Phương pháp xây dựng đường chuẩn phân tích cho từng kim loại. - Làm sạch bình: Rửa sạch bình sau đó tráng bằng nước cất hai lần rồi ngâm bình trong axit 24 tiếng để đảm bảo làm sạch hết kim loại. - Cách pha dung dịch chuẩn: Cho đầy 1/2 bình định mức nước cất 2 lần, thêm tiếp chất cần pha vao bình, lắc đều bình khoảng 30s. Thêm tiếp nước cất 2 lần vào bình định mức sao cho đầy 2/3 bình rồi lắc tiếp khoảng 30s. Cuối cùng cho đầy nước cất vào bình đến vạch định mức, đậy nút chặt, tay cầm chặt cổ bình, ngón trỏ giữ chặt nút bình, đập nhẹ thân bình vào lòng bàn tay còn lại để trộn đều dung dịch trong bình. - Có hai phương pháp xây dựng đường chuẩn: + Xây dựng dựa trên thể tích của bình định mức + Xây dựng dựa trên khối lượng Trong đó xây dựng đường chuẩn dựa trên thể tích của bình định mức được ưu tiên hơn. Còn xây dựng đường chuẩn dựa trên khối lượng chỉ dùng cho mẫu đắt tiền. * Cách xác định đường chuẩn dựa trên thể tích của bình định mức. - Trước khi xác định đường chuẩn cần có mẫu trắng (blank) VD: Thể tích bình định mức:100ml axit: HNO 3đ Dung dịch chuẩn gốc Fe (chuẩn V của Fe là 1000ppm) - Trong phân tích ít nhất phải xác định được 4 điểm. - Hai đuờng ( ) là cận trên và cận dưới. Đó chính là giới hạn sai số. - Trên thực tế đường chuẩn không thẳng vì không thể chính xác 100%. - Hai đường giới hạn trên và dưới càng bé thì kết quả càng chính xác. Bảng 1: Có 4 bình định mức: Stt bình định mức HNO 3 dd gốc Fe được nồng độ 1 50ml 1ml blank 2 50ml 1ml 2ppm 1 2 3 4 5 blank0 C A 9 3 50ml 1ml 4ppm 4 50ml 1ml 6ppm 5 50ml 1ml 8ppm - Có nhiều cách tính nhưng ta sử dụng cách tính: Áp dụng công thức: C 1 .V 1 =C 2 .V 2 => 2 2 1 1 . C V V C = Trong đó C 1 =1000ppm; C 2 =2ppm; V 2 =50ml. => 1 2.50 0.1( ) 100 1000 V ml l µ = = = Tương tự công thức như vậy ta có bảng kết quả sau: Stt bình định mức HNO 3 dd gốc Fe được nồng độ 1 50ml 1ml 0 ml blank 2 50ml 1ml 0.1 ml 2 ppm 3 50ml 1ml 0.2 ml 4 ppm 4 50ml 1ml 0.3 ml 6 ppm 5 50ml 1ml 0.4 ml 8 ppm - Khi nồng độ yêu cầu quá bé ở dạng ppb mà chuẩn phân tích của mấu có nồng độ quá lớn (vd: ở dạng ppm) thì ta phải dùng chuẩn trung gian. Trong đó ta có dụng cụ lấy vi lượng là hệ micropipet: 10-100µl 100-1000µl 1000-5000µl VD: Bảng 2: Có 4 bình định mức: dung dịch có chuẩn phân tích của mẫu là 1000ppm Stt bình định mức HNO 3 dd gốc Fe được nồng độ 1 50ml 0.5 ml blank 2 50ml 0.5 ml 4 ppb 3 50ml 0.5 ml 8 ppb 4 50ml 0.5 ml 12 ppb 5 50ml 0.5 ml 16 ppb Ta có: 1ppm =10 3 ppb=> 1000ppm = 10 6 ppb Ta dùng hệ micropipet 10-100µl lấy đầy micropipet đấy ta được 100µl = 0.1ml pha vào bình định mức 50ml (chu ẩn bằng nước cất hai lần) ta được dd có nồng độ là: 6 3 10 .0,1 2.10 2 50 ppb ppm = = 10 - Dùng ti ếp hệ micropipet 10-100µl lấy đầy 1 lần dung dịch đã pha có nồng độ 2ppm vào bình định mức 50ml khác thì ta được dung dịch có nồng độ là: 3 2.10 .0,1 4 50 ppb = Tương tự như vậy ta có bảng kết quả sau: Stt bình định mức HNO 3 dd gốc Fe dd trung gian 2ppm được nồng độ 1 50ml 0.5ml 0 ml 0ml blank 2 50ml 0.5ml 0.1 ml 100µl 4 ppb 3 50ml 0.5ml 0.1 ml 200µl 8 ppb 4 50ml 0.5ml 0.1 ml 300µl 12 ppb 5 50ml 0.5ml 0.1 ml 400µl 16 ppb - Sau khi pha được dung dịch chuẩn ta tiến hành đo AAS được độ hấp phụ A tương ứng: C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 Từ C và A ta dựng đường chuẩn sau đó tiến hành đo AAS của mẫu cần phân tích thì được độ hấp thụ A dựa vào đường chuẩn ta => C kim loại từ đó ta tính ra được lượng kim loại có trong mẫu. IV. Ưu nhược điểm của phép đo AAS Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu và nhược điểm nhất định: * Ưu điểm: - Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Gần 60 nguyên tố hoá học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10 -4 đến 1.10 -5 %. Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt đến độ nhạy n.10 -7 % Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại. Đặc biệt là trong phân tích các nguyên tố vi lượng. Cũng do độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định. + Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong mẫu. Các kết quả phân tích rất ổn định, sai số nhỏ. Trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với nồng độ ở mức ppm. * Nhược điểm: - Phải có một hệ thống máy tương đối đắt tiền - Vì có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn có ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích hàm lượng vết. - Phương pháp chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên k ết của nguyên tố ở trong mẫu. Vì thế đây chỉ là phương pháp phân tích thành phần nguyên tố. [...]... đổi độ phân cực của chúng 1 cách tuần hoàn, khoảng cách giữa các nguyên Khi tử các điện tích nguyên tử của tích phân điện này tử dao cũng động, thay chúng đổi hấp 1 thụ cách bức tuần xạ hoàn hồng ngoại Nếu vận tốc dao động của các nguyên tử tích điện trong phân tử lớn, sự hấp thụ bức xạ mạnh và sẽ có đám phổ hấp thụ mạnh, ngược lại nếu vận tốc dao động của các nguyên tử tích điện trong phân tử nhỏ,... sóng chính xác của bức xạ: một phân tử hấp thụ bức xạ hồng ngoại chỉ khi nào tần số dao động tự nhiên của một phần phân tử (tức là các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) cũng là tần số của bức xạ tới Điều kiện này chỉ áp dụng chặt chẽ cho phân tử thực hiện chuyển động dao động điều hoà * Lưỡng cực điện Một phân tử chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại khi nào sự hấp thụ đó gây nên sự biến thiên... đó gây nên sự biến thiên momen lưỡng cực của chúng Một phân tử được gọi là có lưỡng cực điện khi ở các nguyên tử thành phần của nó có điện tích (+ ) và điện tích (- ) rõ rệt 17 Khi phân tử lưỡng cực được giữ trong một điện trường (như khi phân tử được giữ trong 1 dòng IR), trường đó sẽ tác dụng các lực lên các điện tích trong phân tử - Các điện tích ngược nhau sẽ chịu các lực theo chiều ngược nhau, điều...KỸ THUẬT PHÂN TÍCH NHIỆT (TGA, DTA, DSC) I Giới Thiệu Về Phân Tích Nhiệt Và Nhiệt Vi Sai Phân tích nhiệt là một ngành khoa học thực nghiệm bao gồm hàng chục kỹ thuật đo khác nhau, tạo thành "họ" các kỹ thuật phân tích nhiệt, cho phép xác định các tính chất nhiệt của vật chất hoặc là trực tiếp, hoặc là thông qua ảnh hưởng của tác động nhiệt lên các tính chất cơ bản khác của vật liệu 1.1 Phân tích. .. có thể bù trừ được bằng thiết bị thích hợp b Trạng thái dao động của phân tử 2 nguyên tử Giả sử 2 nguyên tử A và B tác dụng với nhau tạo thành phân tử AB Gọi r là khoảng cách giữa hai nhân của nguyên tử A và B, r là không phải không đổi mà ở những điều kiện xác định sẽ dao động từ giá trị nhỉ nhất r(min) đến giá trị lớn nhất r(max) Từ r(min) sang r(max), r qua giá trị cân bằng r(e), là giá trị có xác... pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ điện tử vv…) là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chấp hoá học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hơp chất hoá học dao động với nhều vận tốc dao... lượng vi sai quét • Phân tích cơ nhiệt • Trọng lượng và nhiệt độ - Các kỹ thuật phâna tích nhiệt chuyên dụng • • • • • • • • • • Dynamic Mechanical Analysis (DMA), Thermodilactometry (TD) Dielectric Thermal Analysis (DEA), Thermally Stimulated Current (TSC) Thermomagnetometry Evolved Gas Analysis (EGA), Emanation Thermal Analysis (ETA) Thermomanometry, Thermobarometry Thermoptometry (TL), Thermoluminescence... quan trọng về các dao động của các phân tử do đó là các thông tin về cấu trúc của các phân tử 2 Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại và phổ dao động a Điều kiện hấp thụ bức xạ hồng ngoại Không phải bất kỳ phần tử nào cũng có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại; mặt khác bản thân sự hấp thụ đó cũng có tính chất chọn lọc Để một phần tử có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó phải đáp ứng các yêu cầu sau:... b Cơ sở ứng dụng của DSC: Trong các nghiên cứu ở nhiệt độ thấp, đòi hỏi độ nhạy cao để phát hiện các hiệu ứng nhiệt nhỏ như nghiên cứu polyme, dược liệu, vật liệu hữu cơ…thì kỹ thuật đo DSC được sử dụng là tối ưu nhất vì kỹ thuật này có độ nhạy cao và vùng nhiệt độ làm việc thấp 1.2.4 Kỹ thuật phân tích khối lượng theo nhiệt độ (TGA) - Về nguyên lý thì thiết bị TGA thực chất là một chiếc cân mà phần... Programmed Desorption (TDP) Temperature Programmed Surface Reaction (TPSL) Thermodiffractometry, Thermospectrometry 1.2 Phân tích nhiệt vi sai 1.2 Nguyên lý và giản đồ nhiệt vi sai Về bản chất, phân tích nhiệt là khảo sát sự thay đổi của mọtt đại lượng A nào đó theo nhiệt độ Dữ liệu nhận được dưới dạng sự phụ thuộc của đại lượng khảo sát theo nhiệt độ A=f(T) Giản đồ nhiệt A=f(T) mô tả sự phụ thuộc nhiệt . K Ỹ THUẬT PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ BẰNG HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS_Atomic Absorption Spectrophotometric) 2 I. Giới thiệu chung: 2 II.Cơ sở lý thuyết: 4 Nguyên lý và thiết bị của phương pháp AAS 5 Kỹ. vận tốc dao động của các nguyên tử tích điện trong phân tử lớn, sự hấp thụ bức xạ mạnh và sẽ có đám phổ hấp thụ mạnh, ngược lại nếu vận tốc dao động của các nguyên tử tích điện trong phân tử. Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa 6 III. Ví Dụ Tính Toán 7 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH NHIỆT (TGA, DTA, DSC) 11 I. Giới Thiệu Về Phân Tích Nhiệt Và Nhiệt Vi Sai 11 1.1 Phân tích nhiệt 11 1.2. Phân