Chuong 2(AAS, AES)

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP ĐO QUANG Phân loại phƣơng pháp Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử vùng tử ngoại ánh sáng nhìn thấy Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ  Hiệu ứng nhiệt nguyên tử xuất phổ nguyên tử ống chuẩn trực khe hẹp hệ thống thấu kính hệ thống phân tán quang phổ ánh sáng liên tục quang phổ vạch sáng quang phổ liên tục với vạch tối 3.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử  Nguyên tử: Hạt nhân nguyên tử điện tử: bền vững Năng lượng thấp nhất: Eo  Trạng thái hơi: Chiếu chùm tia sáng có bước sóng xác định: Em Mơ tả hấp thụ nguyên tử 3.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử  Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử: tương tác vật chất (nguyên tử tự trạng thái khí) với chùm tia sáng có lượng phù hợp 3.2 Nguyên tắc định tính định lƣợng phổ AAS  Nguyên tắc định tính:  Năng lượng tia sáng bị nguyên tử hấp thụ ΔE, ta có:  Ứng với giá trị lượng ΔE mà nguyên tử hấp thụ có vạch phổ hấp thụ với độ dài sóng λi  phổ hấp thụ nguyên tử phổ vạch  Nguyên tử không hấp thụ tất xạ, mà hấp thụ tia đặc trưng nguyên tố phát trình phát xạ Như vậy, vạch phổ q trình hấp thụ phát xạ hai trình ngược 3.2 Nguyên tắc định tính định lƣợng phổ AAS  Nguyên tắc định lƣợng:  Trong vùng nồng độ C nhỏ, mối quan hệ cường độ vạch phổ hấp thụ A nồng độ nguyên tố đám tuân theo định luật Lambe-Bia: A: Độ hấp thụ quang; C: Nồng độ nguyên tố; A = K.l C l: Chiều dày đám nguyên tử; K: hệ số cụ thể cho nguyên tử bước sóng chọn  Phương trình biểu diễn mối quan hệ cường độ hấp thụ nồng độ chất phân tích dung dịch mẫu, làm sở cho phép định lượng chất phân tích 3.3 Các thiết bị phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ống chuẩn trực khe hẹp hệ thống thấu kính hệ thống phân tán quang phổ ánh sáng liên tục quang phổ vạch sáng quang phổ liên tục với vạch tối 3.3.1 Nguồn ánh sáng  Ánh sáng phải ánh sáng đơn sắc  Ánh sáng có lượng đủ hấp thụ cho nguyên tử: Ánh sáng phát từ đèn catot rỗng có sợi đốt làm từ nguyên tố trùng với nguyên tố cần phân tích Màn chắn Catot Anot Cửa sổ truyền quang  Các nguyên tố khơng thể kéo thành sợi, sử dụng hợp kim nó, từ đèn nguyên tố trở thành đèn đa nguyên tố 3.3.2 Nguyên tử hóa  Q trình ngun tử hóa q trình chuyển chất cần phân tích dạng ion thành nguyên tử trạng thái khí  Phương trình ngun tử hóa : E Mm+ + me  M (g) (1) Xảy buồng nguyên tử hóa: M (g) + h  M*(g) (2) Tuy nhiên, buồng nguyên tử hóa xảy ra: M – me  Mm+ (3) M + O  M aO b (4) Mm+ + gốc muối  Muối (5) 3.3.2 Nguyên tử hóa  Ba phản ứng (3, 4, 5) phản ứng khơng mong muốn, làm tín hiệu đo bị nhiễu Phản ứng (3) xảy nhiệt độ cao, phản ứng (4,5) xảy nhiệt độ thấp Do đó, với nguyên tố, phải thực nhiệt độ tối ưu a Nguyên tử hóa lửa  Năng lượng cung cấp cho phản ứng từ lửa - Khi nguyên tử hóa lửa, phun dung dịch (hoặc phun bụi chất rắn cần phân tích) vào lửa, chất phân tích phân bố tồn khơng gian 10 4.1 Sự xuất phổ phát xạ nguyên tử  Nguyên tử: Hạt nhân nguyên tử điện tử: bền vững Năng lượng thấp nhất: Eo  Trạng thái hơi: Chiếu chùm tia sáng có bước sóng xác định: Em Ao + (Cơ bản) h → A* (Bị kích thích)  Trạng thái kích thích: khơng bền, tồn khoảng 10-8 giây, sau đó, giải phóng lượng nhận để quay trạng thái ban đầu Các tia phát xạ (bức xạ) q trình phổ phát xạ nguyên tử A* → Ao + h 22 4.1 Sự xuất phổ phát xạ nguyên tử  Nếu thu phân li chùm sáng phát xạ thành tia có bước sóng λ, có tồn vạch phổ phát xạ nguyên tố bị kích thích  Phổ phát xạ nguyên tử xạ phát vật chất (nguyên tử tự do) tương tác với nguồn lượng phù hợp, điện năng, nhiệt Mô tả phát xạ nguyên tử 23 4.2 Nguyên tắc định tính định lƣợng pp AES a Nguyên tắc định tính  Nguyên tắc phân tích định tính theo phổ phát xạ dựa sở bị kích thích điều kiện định, nguyên tử nguyên tố thường phát số vạch phổ phát xạ đặc trưng riêng cho mà khơng có ngun tố khác  Vì vậy, quan sát vạch phổ đặc trưng phổ thu mẫu phân tích, kết luận có mặt nguyên tố mẫu Với máy có độ phân giải cao việc đánh giá định tính dễ khó nhầm lẫn 24 4.2 Nguyên tắc định tính định lƣợng pp AES b Nguyên tắc định lƣợng  Cường độ phát xạ vạch phổ I điều kiện định, phụ thuộc vào điều kiện kích thích phổ, trạng thái vật lí mẫu nghiên cứu quan trọng nồng độ nguyên tố cần phân tích mẫu  Sự phụ thuộc cường độ vạch phổ với nồng độ biểu diễn phương trình Lomakin: I = k.Cb (1) k số thực nghiệm, phụ thuộc tất điều kiện hoá mẫu, kích thích phổ đám nguyên tử, điều kiện cố định k số; b số, gọi số chất, chất nguyên tử, vạch phổ, nồng độ nguyên tố xác định, giá trị b luôn nằm vùng: < b ≤ 25 ... cơng nghiệp hóa dược, sinh hóa, phân tích lương thực… 20 PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ (AES)  Hiệu ứng nhiệt nguyên tử xuất phổ nguyên tử ống chuẩn trực khe hẹp hệ thống thấu kính hệ