PHÂN TÍCH lý hóa AAS

“VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ PHỔ HẤP THỤ AAS”. Tìm hiểu và tổng hợp lý thuyết về phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Vận dụng lý thuyết về phổ hấp thụ nguyên tử AAS để giải các bài tập liên quan. Thu thập và tổng hợp lý thuyết về phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Vận dụng lý thuyết về phổ hấp thụ nguyên tử AAS để giải các bài tập liên quan. Từ đó rút ra những kết luận về phổ hấp thụ nguyên tử AAS. 1. Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ AAS 1.1. Phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): 3 Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ. Lúc này nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản. Nếu nguyên tử nhận năng lượng dưới dạng nhiệt thì nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích, trạng thái kích thích này không bền, chỉ khoảng 108 ÷ 109 s, sau đó nguyên tử có xu hướng trở về trạng thái có mức năng luợng thấp hơn, khi này nguyên tử sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau nằm trong dải phổ quang học. Trong trường hợp đặc biệt, khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái hơi tự do nếu ta chiếu một tia sáng có những bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và nó chuyển lên trạng thái kích thích. Quá trình đó gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. 1.2. Vài nét về lịch sử của quang phổ hấp thụ nguyên tử: Từ năm 1670 đến 1672, Newton đã khám phá ra sự tán sắc ánh sáng, giải thích việc ánh sáng trắng qua lăng kính trở thành nhiều màu, và một thấu kính hay một lăng kính sẽ hội tụ các dãy màu thành ánh sáng trắng.Newton còn cho thấy rằng ánh sáng màu không thay đổi tính chất, bằng việc phân tích các tia màu và chiếu vào các vật khác nhau. Newton chú ý rằng dù là gì đi nữa, phản xạ, tán xạ hay truyền qua, màu sắc vẫn giữ nguyên. Vì thế màu mà ta quan sát là kết quả vật tương tác với các ánh sáng đã có sẵn màu sắc, không phải là kết quả của vật tạo ra màu. Năm 1800 Nhà Thiên văn học, Sir William Herschel đã làm thí nghiệm với lăng kính, bìa giấy và nhiệt kế với bóng sơn đen để đo lường nhiệt độ từ các màu sắc khác nhau. Herschel quan sát sự gia tăng nhiệt độ khi ông di chuyển nhiệt kế từ ánh sáng màu tím đến ánh sáng màu đỏ trong cầu vồng tạo ra bởi ánh sáng mặt trời qua lăng kính, ông đã phát hiện ra rằng, điểm nóng nhất thật sự nằm phía trên ánh sáng đỏ. Bức xạ phát nhiệt này không thể nhìn thấy được, ông đặt tên cho bức xạ không nhìn thấy được này là “tia nhiệt” (calorific ray) mà ngày nay chúng ta gọi nó là tia hồng ngoại. Năm 1801, Ritter quyết định làm lại thí nghiệm của Herschel, tuy nhiên mục đích chính của ông là quan sát xem tốc độ làm cho bạc clorua chuyển màu của tất cả các ánh sáng có giống nhau hay không. Ritter phát hiện ra tia hồng ngoại gần như không thể làm cho giấy chuyển màu và tia có ánh sáng màu tím làm cho giấy chuyển màu với tốc độ nhanh nhất. Ông đặt miếng giấy bạc clorua ra bên ngoài dải sóng ánh sáng màu tím, miếng giấy lập tức chuyển màu, tốc độ của nó mới là nhanh nhất Mặc dù nó không bị ánh sáng nhìn thấy được chiếu vào, nhưng một loại bức xạ nào đó đã tác động lên chất hóa học trên đó và làm nó chuyển sang màu đen. Năm 1802, William Hyde Wollaston phát hiện ra những vạch sẫm rất mảnh cắt ngang phổ của ánh sáng mặt trời. Sau đó 12 năm, Joseph von Fraunhofer đã giải thích được nguyên nhân của những vạch tối đó là do các chất khí của Mặt Trời đã hấp thụ ánh sáng Từ năm 1860 đến1861,Nhà hóa học Robert Wilhelm Eberhard Bunsen cùng với Gustav Kirchhoff đã so sánh bước sóng của những vạch Frauhofer khi nghiên cứu quang phổ phát xạ của các nguyên tố bị nung nóng và phát hiện ra natri, sắt, magiê, calcium, crom và những kim loại khác trên Mặt Trời. Trong những thí nghiệm này, họ cũng phát hiện ra hai nguyên tố mới là caesium và rubidium. Năm 1865, lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell khẳng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng. Đặc biệt, lý thuyết này kết nối các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học, cho thấy ánh sáng chỉ là một trường hợp riêng của sóng điện từ. Năm 1900, thuyết lượng tử ánh sáng của Planck ra đời, ánh sáng hay bức xạ nói chung gồm những lượng tử năng lượng E được gọi là photon, phát ra từ nguồn sáng. Lượng tử năng lượng E được tính theo hệ thức do Planck đề xướng : E = hv (v là tần số bức xạ). Năm 1919 Johannes Stark, nghiên cứu tìm ra hiệu ứng Doppler trong ánh sáng và sự tách các vạch phổ dưới tác dụng của từ trường. Năm 1933: Dirac và Schrödinger Năm 1945: Pauli …………….. 1.3. Nguyên tắc của phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử: Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử:1 Như chúng ta đã biết, vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là phần tử cơ bản nhỏ nhất còn giữ được tính chất của nguyên tố hóa học. Nguyên tử lại bao gồm hạt nhân nguyên tử nằm ở giữa và chiếm một thể tích rất nhỏ (khoảng 110.000 thể tích của nguyên tử) và các điện tử (electron) chuyển động xung quanh hạt nhân trong phần không gian lớn của nguyên tử. 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. Đó là trạng thái bền vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử. Nhưng khi nguyê 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 tự do đó sẽ hấp thụ 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. Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó dược gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. Nếu gọi năng lượng của tia sáng đã bị nguyên tử hấp thụ là ∆E thì chúng ta có: ∆E = (E_mE_o) = hv Hay là: ∆E = (h.c)λ trong đó E_o và E_m là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích m: h là hằng số Plank: c là tốc độ ánh sáng trong chân không: λ là độ dài sóng của vạch phổ hấp thụ. Như vậy ứng với mọi năng lượng 〖∆E〗_i mà nguyên tử đã hấp thụ, ta sẽ có một vạch phổ hấp thụ của nguyên tử cũng là phổ vạch. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử 2.

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC TIỂU LUẬN VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ PHỔ HẤP THỤ AAS Họ tên SV: Nguyễn Thị Minh Tâm Mã số SV : 16S201101 Lớp : Hóa 3B GVHD: TS Ngơ Văn Tứ Huế, tháng 05/2019 LỜI CẢM ƠN Được đồng ý giáo viên hướng dẫn thầy TS Ngô Văn Tứ em thực đề tài: “VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ PHỔ HẤP THỤ - AAS” Để hoàn thành tiểu luận này, Em xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ khoa Hóa Học trường Đại Học Sư Phạm Huế với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS Ngô Văn Tứ tận tâm, chu đáo hướng dẫn suốt trình em thực tiểu luận Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Mặc dù cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, kiến thức hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi thiếu sót mà thân chưa thấy được, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Tâm - Hóa 3B Phần I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển xã hội yêu cầu giáo dục ngày nâng cao Ngày người học phải nắm vững lý thuyết mà phải biết vận dụng lý thuyết để giải tập liên quan vận dụng lý thuyết học vào thực tiễn sống Đối với mơn phân tích hóa lý nói chung phổ hấp thụ nguyên tử nói riêng không ngoại lệ Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật phân tích hóa lý phát triển ứng dụng rộng rãi nhiều ngành khoa học kỹ thuật, sản xuất công nghiệp, nơng nghiệp, y dược, địa chất, hóa học,… Hiện nay, nước ta nói riêng nước phát triển nói chung, kỹ thuật phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử phát triển ứng dụng rộng rãi Trong khoảng hai chục năm nay, nước ta nhiều phòng thí nghiệm trang bị máy đo phổ hấp thụ nguyên tử Tuy phổ hấp thụ ngun tử giữ vai trò vơ quan trọng lĩnh vực phân tích hóa lý Thế hiểu biết sinh viên phổ hấp thụ nguyên tử khả vận dụng phổ hấp thụ ngun tử nhiều hạn chế Do đó, em chọn đề tài: “Vận dụng lý thuyết để giải tập phổ hấp thụ nguyên tử AAS” Với mong muốn đề tài đem lại nguồn tài liệu bổ ích cho bạn sinh viên nói chung sinh viên chuyên ngành hóa học nói riêng Mục đích nghiên cứu Từ kiến thức học kiến thức sưu tầm từ nguồn tin cậy tổng hợp hệ thống kiến thức phổ hấp thụ nguyên tử Từ vận dụng lý thuyết để giải tập liên quan phổ hấp thụ nguyên tử AAS Đối tượng nghiên cứu Lý thuyết tập phổ nguyên tử AAS Nhiệm vụ đề tài - Tìm hiểu tổng hợp lý thuyết phổ hấp thụ nguyên tử AAS - Vận dụng lý thuyết phổ hấp thụ nguyên tử AAS để giải tập liên quan Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết tập phổ nguyên tử AAS Giả thuyết khoa học: - Từ nhiều nguồn tài liệu hay phong phú (sách nguồn tài liệu từ trang mạng uy tín), tổng hợp tài liệu hay bổ ích phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử AAS Với mong muốn góp phần làm giàu thêm nguồn tài liệu phổ hấp thụ nguyên tử AAS Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tổng hợp lý thuyết phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử AAS - Vận dụng lý thuyết phổ hấp thụ nguyên tử AAS để giải tập liên quan - Từ rút kết luận phổ hấp thụ nguyên tử AAS Phần 2: NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Cơ sở lý thuyết phép đo phổ hấp thụ AAS 1.1 Phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): [3] - Trong điều kiện bình thường ngun tử khơng thu hay phát lượng dạng xạ Lúc nguyên tử tồn trạng thái Nếu nguyên tử nhận lượng dạng nhiệt nguyên tử chuyển lên trạng thái có lượng cao hơn, gọi trạng thái kích thích, trạng thái kích thích khơng bền, khoảng 10-8 ÷ 10-9 s, sau nguyên tử có xu hướng trở trạng thái có mức luợng thấp hơn, nguyên tử giải phóng lượng dạng xạ điện từ có bước sóng khác nằm dải phổ quang học - Trong trường hợp đặc biệt, nguyên tử tồn trạng thái tự ta chiếu tia sáng có bước sóng xác định vào đám ngun tử đó, ngun tử hấp thụ xạ có bước sóng định ứng với tia xạ mà phát Lúc nguyên tử nhận lượng tia xạ chiếu vào chuyển lên trạng thái kích thích - Q trình gọi q trình hấp thụ lượng nguyên tử tự trạng thái - Phổ sinh trình gọi phổ hấp thụ nguyên tử 1.2.Vài nét lịch sử quang phổ hấp thụ nguyên tử: Từ năm 1670 đến 1672, Newton khám phá tán sắc ánh sáng, giải thích việc ánh sáng trắng qua lăng kính trở thành nhiều màu, thấu kính hay lăng kính hội tụ dãy màu thành ánh sáng trắng.Newton cho thấy ánh sáng màu khơng thay đổi tính chất, việc phân tích tia màu chiếu vào vật khác Newton ý dù nữa, phản xạ, tán xạ hay truyền qua, màu sắc giữ nguyên Vì màu mà ta quan sát kết vật tương tác với ánh sáng có sẵn màu sắc, kết vật tạo màu Năm 1800 Nhà Thiên văn học, Sir William Herschel làm thí nghiệm với lăng kính, bìa giấy nhiệt kế với bóng sơn đen để đo lường nhiệt độ từ màu sắc khác Herschel quan sát gia tăng nhiệt độ ông di chuyển nhiệt kế từ ánh sáng màu tím đến ánh sáng màu đỏ cầu vồng tạo ánh sáng mặt trời qua lăng kính, ơng phát rằng, điểm nóng thật nằm phía ánh sáng đỏ Bức xạ phát nhiệt khơng thể nhìn thấy được, ơng đặt tên cho xạ khơng nhìn thấy “tia nhiệt” (calorific ray) mà ngày gọi tia hồng ngoại Năm 1801, Ritter định làm lại thí nghiệm Herschel, nhiên mục đích ơng quan sát xem tốc độ làm cho bạc clorua chuyển màu tất ánh sáng có giống hay khơng Ritter phát tia hồng ngoại gần làm cho giấy chuyển màu tia có ánh sáng màu tím làm cho giấy chuyển màu với tốc độ nhanh Ông đặt miếng giấy bạc clorua bên ngồi dải sóng ánh sáng màu tím, miếng giấy chuyển màu, tốc độ nhanh nhất! Mặc dù khơng bị ánh sáng nhìn thấy chiếu vào, loại xạ tác động lên chất hóa học làm chuyển sang màu đen Năm 1802, William Hyde Wollaston phát vạch sẫm mảnh cắt ngang phổ ánh sáng mặt trời Sau 12 năm, Joseph von Fraunhofer giải thích nguyên nhân vạch tối chất khí Mặt Trời hấp thụ ánh sáng Từ năm 1860 đến1861,Nhà hóa học Robert Wilhelm Eberhard Bunsen với Gustav Kirchhoff so sánh bước sóng vạch Frauhofer nghiên cứu quang phổ phát xạ nguyên tố bị nung nóng phát natri, sắt, magiê, calcium, crom kim loại khác Mặt Trời Trong thí nghiệm này, họ phát hai nguyên tố caesium rubidium Năm 1865, lý thuyết điện từ James Clerk Maxwell khẳng định lại lần tính chất sóng ánh sáng Đặc biệt, lý thuyết kết nối tượng quang học với tượng điện từ học, cho thấy ánh sáng trường hợp riêng sóng điện từ Năm 1900, thuyết lượng tử ánh sáng Planck đời, ánh sáng hay xạ nói chung gồm lượng tử lượng E gọi photon, phát từ nguồn sáng Lượng tử lượng E tính theo hệ thức Planck đề xướng : E = hv (v tần số xạ) Năm 1919 Johannes Stark, nghiên cứu tìm hiệu ứng Doppler ánh sáng tách vạch phổ tác dụng từ trường Năm 1933: Dirac Schrödinger Năm 1945: Pauli …………… 1.3.Nguyên tắc phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử: 1.3.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử:[1] Như biết, vật chất cấu tạo nguyên tử nguyên tử phần tử nhỏ giữ tính chất ngun tố hóa học Nguyên tử lại bao gồm hạt nhân nguyên tử nằm chiếm thể tích nhỏ (khoảng 1/10.000 thể tích nguyên tử) điện tử (electron) chuyển động xung quanh hạt nhân phần không gian lớn nguyên tử Trong điều kiện bình thường ngun tử khơng thu khơng phát lượng dạng xạ Lúc nguyên tử tồn trạng thái Đó trạng thái bền vững nghèo lượng nguyên tử Nhưng nguyê tử trạng thái tự do, ta chiếu chùm tia sáng có bước sóng (tần số) xác định vào đám ngun tử đó, ngun tử tự hấp thụ xạ có bước sóng định ứng với tia xạ mà phát q trình phát xạ Lúc nguyên tử nhận lượng tia xạ chiếu vào chuyển lên trạng thái kích thích có lượng cao trạng thái Đó tính chất đặc trưng nguyên tử trạng thái Q trình dược gọi q trình hấp thụ lượng nguyên tử tự trạng thái tạo phổ nguyên tử nguyên tố Phổ sinh q trình gọi phổ hấp thụ nguyên tử Nếu gọi lượng tia sáng bị nguyên tử hấp thụ có: = () = hv Hay là: = lượng nguyên tử trạng thái trạng thái kích thích m: h số Plank: c tốc độ ánh sáng chân khơng: độ dài sóng vạch phổ hấp thụ.Như ứng với lượng mà nguyên tử hấp thụ, ta có vạch phổ hấp thụ nguyên tử phổ vạch Quang phổ vạch hấp thụ nguyên tử số nguyên tố Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất xạ mà phát trình phát xạ Quá trình hấp thụ xảy phổ vạch nhạy, vạch đặc trưng nguyên tố Cho nên vạch phổ trình hấp thụ phát xạ ngược Sơ đồ phân bố lượng nguyên tử : Mức lượng trạng thái bản; : Mức lượng trạng thái kích thích; : Năng lượng nhận vào (kích thích); : photon kích thích; : photon phát xạ 1.3.2 Cường độ cấu trúc vạch phổ: 1.3.2.1 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử [2] Nghiên cứu phụ thuộc cường độ dòng ánh sáng bị hấp thụ nguyên tố vào nồng độ C ngun tố mẫu phân tích, người ta thấy phổ hấp thụ nguyên tử từ vùng nồng độ C nhỏ, mối quan hệ cường độ tia sáng bị hấp thụ nồng độ nguyên tố đám tuân theo định luật Lambert - Beer, nghĩa chiếu chùm sáng cường độ ban đầu Io qua đám nguyên tử tự - Làm giảm cường độ vạch phổ, tạo thành hợp chất dễ hoá dễ nguyên tử hoá hay hạn chế ảnh hưởng ion hố kích thích phổ phát xạ ngun tố phân tích Đó tác dụng số hợp chất, chủ yếu muối halogen kim loại kiềm kiềm thổ hay lantan clorua - Sự tăng cường độ vạch phổ nguyên tố phân tích tồn mẫu hợp chất dễ hoá Lúc chất có tác dụng chất mang cho hoá nguyên tố phân tích làm hố với hiệu suất cao - Sự giảm cường độ vạch phổ nguyên tố phân tích tồn mẫu hợp chất bền nhiệt, khó hố Lúc ngun tố kìm hãm hố nguyên tố phân tích Các chất thường hợp chất bền với nhiệt nguyên tố Al, đất Bài 10: Các thông số hệ máy đo phổ AAS thường bao gồm yếu tố nào? Hướng dẫn giải: Các thông số hệ máy đo phổ AAS thường bao gồm yếu tố: - Vạch phổ: vạch phổ chọn để xác định nguyên tố mà mong muốn Vạch phổ phải thoả mãn điều kiện: + Không bị vạch khác chen lấn, gây nhiễu hay trùng lặp + Phải rõ ràng nét, có độ dài sóng xác + Cường độ vạch phổ hấp thụ A phải phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C vùng nồng độ định + Vạch phổ phải nằm không tối + Tất nhiên cần xác định nồng độ nhỏ phải chọn vạch phổ có độ nhạy cao ngược lại - Cường độ đèn đèn catot rỗng (HCL): cường độ dòng điện làm việc HCL nên chọn cường độ dòng nằm vùng từ 60% - 85% so với cường độ cực đại ghi HCL Khi cần độ nhạy cao chọn cận dưới, cần ổn định chọn cận - Khe đo máy quang phổ: nên chọn giá trị phù hợp cho phép đo định lượng nguyên tố theo vạch phổ chọn, vừa đủ vạch phổ cần đo vào khe đo tốt - Chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu: Burner head Hight bai - Thời gian đo: phụ thuộc đặc trưng kỹ thuật máy đo phổ - Lượng mẫu: tốc độ dẫn mẫu, lượng mẫu bơm vào - Vùng tuyến tính: chọn để định lượng - Phương tiện để thị kết đo - Bổ đo: phụ thuộc vào vạch phổ đo - Nhân quang nhận tín hiệu AAS: thang lượng hấp thụ phép đo AAS Bài 11: Các phương pháp xác định trực AAS gồm giai đoạn? giai đoạn xảy nào? Hướng dẫn giải: Về nguyên tắc tất nguyên tố chất có phổ hấp thụ nguyên tử xác định cách trực phổ hấp thụ nguyên tử từ dung dịch mẫu phân tích Nghĩa phương pháp xác định trực tiếp phù hợp cho việc xác định kim loại có vạch phổ hấp thụ ngun tử Vì kim loại có phổ hấp thụ nguyên tử điều kiện định Ví dụ: mẫu vơ quặng, đất, đá, khoáng liệu, muối, oxit, kim loại, xi măng, hợp kim, nước, khơng khí mẫu hữu mẫu thực phẩm, đường, ….Khi phân tích loại mẫu nguyên tắc chung gồm giai đoạn: * Giai đoạn 1: Xử lí mẫu để đưa nguyên tố kim loại cần xác định có mẫu trạng thái dung dịch cation theo kỹ thuật phù hợp để chuyển hoàn toàn nguyên tố cần xác định vào dung dịch đo phổ * Giai đoạn 2: Phân tích nguyên tố cần thiết theo phổ hấp thụ nguyên tử theo điều kiện định phù hợp nghiên cứu chọn Ở đây, giai đoạn quan trọng Vì xử lý mẫu khơng tốt làm nguyên tố cần phân tích hay làm nhiễm bẩn thêm vào Nghĩa việc xử lý mẫu không nguồn sai số lớn cho kết phân tích, phương pháp phân tích chọn phù hợp Bài 12: Tại đèn catot rỗng nguồn sử dụng phổ biến nhất? Hướng dẫn giải: Đèn phát tia xạ đơn sắc dùng sớm phổ biến phép đo AAS đèn catot rỗng đèn phát tia phát xạ nhạy nguyên tố kim loại làm catot rỗng Các vạch phát xạ nhạy nguyên tố thường vạch cộng hưởng Vì đèn catot rỗng gọi nguồn phát tia xạ cộng hưởng Nó phổ phát xạ ngun tố mơi trường khí Cấu tạo đèn catot rỗng: Đèn catot rỗng bóng thuỷ tinh hình trụ, đường kính - 5cm, có cửa sổ thuỷ tinh hay thạch anh Anot chế tạo từ kim loại Cả hai cực đặt bóng thuỷ tinh có chứa khí trơ (agon hay neon) với áp suất không lớn (0,2 - 2MPa) Đèn catot rỗng nối với dòng điện 300 - 500V, ổn định phải có độ ổn định cao Dòng phóng đèn thường vài miliampe Khi đèn làm việc, mật độ dòng mặt bên catot cao mặt ngồi Vì lỗ mở catot phát sáng Catot đèn chế tạo kim loại, hợp kim khó nóng chảy có chứa nguyên tố cần xác định Bài 13: xác định ion Ca2+ mẫu nước cứng Người ta xây dựng dãy dung dịch chuẩn khảo sát điều kiện tối ưu đo cường độ hấp thụ nguyên tử phương pháp lửa đèn khí N2O- C2H2 bước sóng 422,7nm Kết sau: [2] C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 (g/ml) 0,05 A0 0,2450 0,1 A1 0,4825 0,15 A2 0,7200 0,2 A3 0,9575 0,25 A4 1,1950 0,3 A5 1,4325 0,35 A6 1,6700 1.Xây dựng phương trình đường chuẩn 2.Lấy 3l nước cô cạn 4mg chất rắn Hòa tan dung dịch HCl 1% khảo sát điều kiện tối ưu dãy dd chuẩn đo A bước sóng 422,7nm thu A 2,1450 Xác định hàm lượng Ca2+ 1lit nước.[2] Hướng dẫn giải: 1.Xây dựng pt đường chuẩn Vậy pt đường chuẩn là: A= 0,0075+ 4,75.Cx Khi A= 2,145 từ phương trình đường chuẩn ta tính nồng độ Ca 2+ nước cứng là: CCa 2  2,145  0, 0075  0, 45 g / ml 4, 75 Vậy hàm lượng Canxi 1lit nước cứng 0,45g/ml Bài 14: Để xác định hàm lượng kim loại mẫu phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, người ta sử dụng phương pháp đường chuẩn Dãy mẫu chuẩn chuẩn bị điều kiện nhau, đem đo phồ AAS xây dựng đường chuẩn người ta phương trình tuyến tính A= 0,4342.Cx+0,0009 (Cx tính ppm) a.Xác định nồng độ mẫu chuẩn A= 0,682; 0,245 b.Tính hàm lượn kim loại mẫu A= 0,565 Hướng dẫn giải: Từ pt: A= 0,4342.Cx+0,0009  Cx  A  0, 0009 0, 4342 a Khi A= 0,682 Cx=1,5686ppm Khi A= 0,245 Cx=0,5622ppm b Khi A= 0,565 Cx= 1,2992ppm Phần trăm kim loại mẫu là: % KL  1, 2992.106 100%  1, 2992.10 4% Bài 15: Để xác định Cu2+ mẫu phân tích phương pháp AAS, người ta chế hóa 0,628gam mẫu bình định mức 50ml định mức đến vạch Lấy 25ml dung dịch đem cạn bơm tồn mẫu vào máy đo AAS khe đo 424nm giá A x đo 0,246 Lấy 25ml dung dịch lại thêm vào 2ml dung dịch chuẩn Cu 2+ 10-4M, tiến hành cô cạn chuyển toàn mẫu vào máy đo AAS đo khe đo giá trị A đo 0,312 Tính hàm lượng phần trăm Cu 2+ mẫu phân tích? [2] Hướng dẫn giải: Gọi Cx nồng độ Cu2+ có mẫu phân tích Áp dụng định luật Beer ta có: Ax= K.Cx (1) 25Cx  2.104 C1  27 Tương tự: A1= K.C1 (2) với � Ax Cx 27.C x 0, 246    � Cx  2,1636.105 M 4 A1 C1 25C x  2.10 0,312 Số mol Cu2+ có mẫu phân tích là: m cu= 1,0818.10-6.63,5 = 68,6943.10-6gam Vậy phần trăm Cu mẫu phân tích là: %Cu  68, 6943.106 100%  0, 011% 0, 6218 Bài 16: Để xác định hàm lượn Pb nước tiểu nhờ AAS dùng phương pháp thêm chuẩn Từng 50,00ml nước tiểu chuyển vào phễu dài có dung tích 100ml, thêm vào mơt phễu 300l dung dịch chuẩn chứa 50,00mg/lit Pb Sau pH dung dịch đưa đến 2,8 cách thêm giọt dung dịch HCl Trong phễu người ta đưa vào 500l dung dịch amoni pyroliđinthiocacbaminat chuẩn bị 4% metyl-n-amylxeton, trộn cẩn thận pha nước pha hữu để chiết Pb Hàm lượng Pb pha hữu xác định phương pháp hấp thụ nguyên tử, mặt khác người ta dùng đèn catot rỗng với đường hấp thụ 283,3nm Nồng đô Pb mg/l mẫu nước tiểu ban đầu, hấp thụ dịch chiết mẫu không thêm Pb 0,325 , dịch chiết mẫu pha thêm lượng Pb biết 0,670 [2] Hướng dẫn giải: Gọi nồng độ Pb 50ml nước tiểu Cx ta có : A1= K.Cx A2= K.C2 = K ( 50.Cx 0,3.50.103  ) 50  0,3 207.(50  0,3) Cx A1 0,325   50Cx 0,3.50.103 A2 0, 670  50  0,3 207(50  0,3) Ta có: Giải pt ta Cx= 4,15 10-6M Nồng độ Pb tính theo đơn vị mg/l mẫu nước tiểu ban đầu là: 4,15 10-6 207.1000= 0,85905mg/l Bài 17: Để xác định Mg mẫu nước cứng người ta lấy 5lit nước đem cô cạn thu 5gam chất rắn Hòa tan chất rắn vào 100ml dung dịch HCl 1% khảo sát điều kiện tối ưu tiến hành hai thí nghiệm sau: TN1: Lấy 25ml dung dịch đem đo phổ hấp thụ nguyên tử bước sóng 285,2nm thu cường độ phổ hấp thụ A1= 0,3420 TN2: Thêm 3ml dung dịch MgCl2 1g/ml vào 25ml dung dịch dung dịch đo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử A2=0,3817 Xác định hàm lượng % Mg mẫu nước cứng Cho phương trình chuẩn có dạng A= K.C (với C mol/l) Hướng dẫn giải: Pt đường chuẩn phổ hấp thụ: A=K.C Gọi nồng độ Mg 25ml dung dịch Cx Ta có: A1=K.Cx A2  K [ Cx 25 3.106  ] 25  24.(25  3) Lập tỉ lệ ta thu được: Cx A1  3.1.106 A2 C x 25  25  24.(25  3)  Cx= 2.10-8M Vậy hàm lượng Mg mẫu nước cứng là: % Mg  2.10 8.24.100 100%  9, 6.10 7% 1000.5 Bài 18: Có thể dùng phép đo AAS để xác định vết kim loại nặng dầu mazut Để phân tích 5,000g mẫu loại dầu mazut dùng, người ta đặt vào bình định mức có dung tích 25,00 ml, hòa tan vào 2-metyl-4-pentanol dung mơi đưa thể tích bình đến vạch Sau phun mù dung dịch nhận lửa khơng khí- axetilen Để xác định Cu Pb cần dùng đèn catot rỗng với vạch phát xạ 324,7 283,3nm tương ứng Để nhận đồ thị chuẩn cần dãy dung dịch chuẩn chứa lượng biết Cu Pb hỗn hợp tương ứng với dầu mazut chưa dùng 2-metyl-4-pentanol Tính hàm lượng % Cu Pb 5,000g mẫu dầu mazut dùng theo số liệu sau: Độ hấp thụ Ở 283,3nm (Pb) 0,356 0,073 0,220 0,155 0,277 0,247 Dung dịch chuẩn(g/ml) Pb Cu 19,5 5,25 4,00 4,00 12,1 6,27 8,50 15,2 2,4 ??? ??? Ở 324,7nm (Cu) 0,514 0,392 0,612 0,101 0,232 0,371 Hướng dẫn giải: Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính tìm A theo C x ta xây dựng pt tuyến tính có dạng A= a+ bCx (*) Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu ta có: Q= � ( Ai  a  bCi )2min � � Q  2.�( Ai  a  b.Ci )  � a �b  � n.�Ci Ai  �Ci �Ai n�Ci2  (�Ci ) (1) � Q  2Ci (�Ai  a  bCi )  � b �a  �A  b �C i n i n (2) Trong đó: n số lần thí nghiệm, n=5 (với Pb), n=4 (với Cu) Ci nồng độ Pb Cu mẫu dung dịch chuẩn Ai độ hấp thụ quang tương ứng với Ci Thay giá trị Ci, Ai tương ứng Cu Pb vào (1), (2) ta có: Phương trình tuyến tính Pb là: A= a + bCx ta có: b = 0,01825, a=-0,00024 Vậy phương trình tuyến tính Pb A= 0,01825Cx – 0,00024 Với A = 0,247 Cx = 13,55 g/ml Hàm lượng Pb g mẫu dầu mazut % Pb  13,55.25.10 6 100%  0, 00678% Phương trình tuyến tính Cu là: A= a + bCx ta có: b = 0,098222, a = -0,00253 Vậy phương trình tuyến tính Cu là: A = 0,09822Cx – 0,00253 Với A = 0,371 Cx = 3,8 g/ml Hàm lượng Cu g mẫu dầu mazut là: %Cu  3,8.25.106 100%  0, 0019% Bài 19: Xác định hàm lượng Mn phương pháp AAS, người ta đem đo dung dịch A bước sóng 4033nm cường độ vạch phổ hấp thụ 0,45 Dung dịch B có hàm lượng Mn dung dịch A cộng thêm lượng 100 g/ml Mn, có cường độ vạch phổ hấp thụ 0,835.Xác định hàm lượng Mn dung dịch A [2] Hướng dẫn giải: Áp dụng cơng thức: A= K.C Ta có với dung dịch X: Ax = K.Cx (1) Với dung dịch Y: Ay = K.Cy (2) Lấy (2) : (1) ta được: Ay Ax  C x  100 Cx � C x  100 Ax Ay  Ax Thay số vào ta được: Cx = 116,88 g/ml Bài 20: Ngày để xác định nhiễm Hg dung dịch nước bẳng phương pháp AAS người ta dùng phương pháp không lửa phun mù Thiết bị gồm bình để khử Hg pha lỗng đến 100ml, sau thêm vào 25ml H 2SO4 đậm đặc, 10ml SnSO4 10%, H2SO4 0,25M (dung dịch cuối dùng làm chất khử) Hg bị khử đến trạng thái nguyên tố (nguyên tử) chuyển vào cuvet hấp thụ dòng khơng khí, người ta cho dòng khơng khí qua dòng dung dịch bình để khử Hg Cuối cùng, dùng đèn catot rỗng làm nguồn người ta đo hấp thụ nguyên tử Hg bước sóng 2537 A, hấp thụ đạt mức cực đại gần phút Người ta nhận giá trị sau độ hấp thụ dãy dung dịch chuẩn Hg (II): Hàm lượng Hg dung dịch Độ hấp thụ chuẩn, g 0,00 0,30 0,60 1,00 2,00 0,002 0,090 0,175 0,268 0,440 Các giá trị độ hấp thụ hai mẫu nước 0,040 0,305 tương ứng Vậy hàm lượng Hg mẫu bao nhiêu? Nồng độ (g/ml) Hg mẫu bao nhiêu? [2] Hướng dẫn giải: Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính tìm A theo C x ta xây dựng phương trình tuyến tính có dạng A= a + bCx (*) Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu ta có Q  �( Ai  a  bCi ) 2min � � Q  2�( Ai  a  bCi )  � a � � Q  2Ci (�Ai  a  bCi )  � b �a  �A  b.�C i n (1) i n Trong đó: n số lần thí nghiệm, n = Ci hàm lượng Hg mẫu dung dịch chuẩn Ai độ hấp thụ quang tương ứng với Ci Thay số vào (1) (2,) ta có: b = 0,21574 a = 0,02672 Thay giá trị a b vào (*) ta được: (2) A = 0,02672 + 0,21574Cx Khi A = 0,04 Cx = 0,0616 g Tức hàm lượng Hg mẫu chuẩn 0,0616 g Và nồng độ Hg 0,0616/10 = 0,00616 g/ml Khi A = 0,305 Cx = 1,2902 g Và nồng độ Hg 0,129 g/ml Bài 21: Xác định hàm lượng Fe mẫu quặng người ta tiến hành thí nghiệm sau: Lấy g mẫu quặng hòa tan dung dịch HNO3 1M 100ml dung dịch X Chuẩn bị dung dịch Fe(NO3)2 khảo sát điều kiện chuẩn có nồng độ C = 0,01M (dung dịch 1), C2 = 0,013M (dung dịch 2) Tiến hành thí nghiệm đo phổ hấp thụ nguyên tử sau: Đo cường độ phổ hấp thụ dung dịch so với dung dịch thu Atd = 0,30 Lấy 25 ml mẫu khảo sát điều kiện chuẩn tiến hành đo cường độ hấp thụ nguyên tử dung dịch X so với dung dịch 1ta A tdx = 0,50 Tính % Fe mẫu quặng? [2] Hướng dẫn giải: Theo phương pháp vi sai nồng độ lớn ta có: Atd = K(C2 – C1) Atdx = K.(Cx – C1) Lập tỉ lệ ta thu được: A1 C2  C1  A2 Cx  C1 Thay số vào giải ta Cx = 0,015 M % Fe  0, 015.100.56 100%  0,168% 1000.5 Bài 22: Độ nhạy hấp thụ nguyên tử bạc 0,050 ppm điều kiện xác định Độ hấp thụ thu dung dịch chứa 0,70 ppm bạc? Hướng dẫn giải: A = = KC = KC = 0,0611 Bài 23: Hãy tính độ dài sóng (trong cm nm) tương ứng với tần số sau xạ điện từ? a 1,97 hec b 4,86 hec Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức: v= a = 1,52 m = 15,2 cm = 1,52 nm b = 6,17 cm = 61,7 nm Bài 24 : Hãy tính tần số v (trong hec) tương ứng với bước sóng sau xạ đơn sắc? a 0,030 cm b cm c Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức: a = hec b = 2,31 hec c = 4,92 hec v= Bài 25: Hãy tính số sóng (trong) trường hợp sau xác định vùng phổ nó? a 7,32 hec b 2,31 hec Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức: = dựa vào phân bố dạng xạ theo bước sóng số sóng: a = =  Vùng b = =  Vùng Rơnghen KẾT LUẬN: Phép đo phổ hấp thu nguyên tử có độ nhạy độ chọn lọc tương đối cao Gần 60 nguyên tố hóa học xác định phương pháp với độ nhạy từ đến Đặc biệt sử dụng kỹ thuật ngun tử hóa khơng lửa đạt đến độ nhạy Chính có độ nhạy cao nên phương pháp sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực để xác định vết kim loại Đặc biệt phân tích nguyên tố vi lượng đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, thủy sản, … kiểm tra hóa chất có độ tinh khiết cao Đồng thời có độ nhạy cao nhiều trường hợp làm giàu nguyên tố cần xác định trước phân tích Do tốn ngun liệu mẫu, tốn thời gian, khơng phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao làm giàu mẫu Mặc khác tránh nhiễm bẩn mẫu xử lý qua giai đoạn phức tạp Động tácthực nhẹ nhàng Các kết phân tích lại ghi lại băng giấy hay giản đồ để lưu lại Đồng thời với trang thiết bị nguời ta xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố mẫu Các kết phân tích lại ổn định, sai số nhỏ Tuy nhiên, phương pháp cần phải có hệ thống máy AAS đắt tiền có độ nhạy cao nên nhiễm bẩn có ý nghĩa kết phân tích hàm lượng vết TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội PGS, TS Nguyễn Đình Luyện – TS, Ngơ Văn Tứ, Phương pháp phân tích lý hóa NXB Đại học Huế, 2011 [123doc] - phuong-phap-do-pho-hap-thu-nguyen-tu-aas https://123doc.org/document/3030412-phuong-phap-phan-tich-pho-hapthu-nguyen-tu-aas.htm https://123doc.org/documents/home/document_download.php? id=3544242&t=1557827248&aut=d40c878a831c2f8074f072319222762 http://dulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cddh/file_goc_781088.pdf https://tailieu.vn/doc/bai-giang-quang-pho-hap-thu-nguyen-tu-aas 1852279.html ... ion hóa hóa Để loại trừ ion hóa nguyên tố phân tích sử dụng biện pháp sau: Chọn điều kiện nguyên tử hóa có nhiệt độ thấp, mà điều kiện nguyên tố phân tích khơng bị ion hóa; thêm vào mẫu phân tích. .. quan vận dụng lý thuyết học vào thực tiễn sống Đối với mơn phân tích hóa lý nói chung phổ hấp thụ ngun tử nói riêng khơng ngoại lệ Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật phân tích hóa lý phát triển ứng... phân tích chất đệm cho ion hóa Đó muối halogen kim loại kiềm ion hóa thấp ion hóa nguyên tố phân tích với nồng độ lớn phù hợp Như điều kiện ngun tố phân tích khơng bị ion hóa d Sự kích thích phổ