Phơng pháp này dựa trên việc đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố. Cơ sở lý thuyết của phơng pháp này là quá trình hấp thụ năng lợng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ của nguyên tử nguyên tố đó.
VII.1 Phơng trình cơ sở của phơng pháp xác định nồng độ của một nguyên tố theo phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử
Khi chiếu một chùm tia sáng có bớc sóng xác định vào đám hơi nguyên tử thì các nguyên tử tự do ấy sẽ hấp thụ các bức xạ có bớc sóng ứng với đúng những tia bức xạ mà nó có thể phát ra đợc trong quá trình phát xạ. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. Nghiên cứu sự phụ thuộc cờng độ vạch phổ hấp thụ của một nguyên tố vào nộng độ C của nó trong mẫu phân tích ngời ta rút ra kết luận. Trong một vùng nồng độ C nhỏ, mối quan hệ giữa c- ờng độ vạch phổ hấp thụ và số nguyên tử của nguyên tố đó trong đám hơi cũng tuân theo định luật Bughe – Lambe – Beer là:
A = kλ. N.b =lgII0 (1) Với: kλ : hệ số hấp thụ nguyên tử tại bớc sóng λ đặc trng cho mỗi nguyên tố.
N: là số nguyên tử tự do trong môi trờng hấp thụ b : chiều dày cuvet hay đèn nguyên tử hoá (= const)
Ta có: Aλ = N.Kλ (2) Với Kλ = kλ.b
Trong một giới hạn nồng độ C nhất định thì N và C biểu diễn mối quan hệ qua công thức: N = Ka.Cd (3) Với Ka là hằng số thực nghiệm phụ thuộc tất cả các điều kiện hoá hơi và nguyên tử hoá.
d: hằng số bản chất phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố( 0< d ≤ 1) Khi C bé thì d = 1, khi đó coi C = Co, d bắt đầu < 1 khi C > Co
(4) là phơng trình cơ sở của phơng pháp phân tích định lợng dựa theo việc đo phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố cần xác định nồng độ của nó.
C bé thì phơng trình (4) có dạng: Aλ = a.C
Có sự tuyến tính A – C, dựa vào sự tuyến tính này ngời ta xác định nồng độ C của chất phân tích.
Ta có đồ thị biểu diễn mối quan hệ A – C
Hình 3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa A và C
VII.2 Các phơng pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử
Để xác định nồng độ của một nguyên tố trong mẫu phân tích theo phép đo phổ nguyên tử có thể dùng các phơng pháp: phơng pháp đờng chuẩn, phơng pháp thêm tiêu chuẩn, phơng pháp đồ thị không đổi, phơng pháp dùng một mẫu chuẩn. Ngời ta thờng sử dụng phơng pháp đờng chuẩn và phơng pháp thêm chuẩn.
VII.2.1 Phơng pháp thêm chuẩn:
Nguyên tắc của phơng pháp: dùng mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu.
Tiến hành: lấy một lợng mẫu phân tích nhất định (có nồng độ nguyên tố cần phân tích) theo từng bậc nồng độ (cấp số cộng) C1, C2, C3, Lúc đó ta đ… ợc một dãy các mẫu đầu Cx, Cx + C1, Cx + C2, chọn các điều kiện thí nghiệm thích…
hợp và một vạch phổ của nguyên tố phân tích, tiến hành ghi cờng độ phổ hấp thụ của vạch phổ đó theo tất cả dãy mẫu đầu đợc giá trị Ax, A1, A2, A3,…
Lập đồ thị A = f(C) và xác định Cx theo phơng pháp sau:
Cách 1: Kéo dài đờng chuẩn về phía trái, cắt trục hoành tại một điểm đó là Cx.
Cách 2: Từ gốc toạ độ O kẻ đờng thẳng song song với đờng chuẩn. Từ điểm Ax kẻ đờng song song với trục hoành, hai đờng này cắt nhau tại M, từ M hạ đờng vuông góc xuống trục hoành cắt tại Cx. Đoạn OC’x chính là Cx ta cần xác định.
Hình 4: Đồ thị chuẩn của phơng pháp thêm tiêu chuẩn
Phơng pháp này có u điểm là quá trình chuẩn bị mẫu dễ dàng không cần nhiều hoá chất tinh khiết cao để chuẩn bị dãy chuẩn đầu nhân tạo. Mặt
khác lại loại trừ đợc hoàn toàn ảnh hởng về thành phần của mẫu cũng nh cấu trúc vật lý của các chất tạo thành mẫu.
Phơng pháp này đợc sử dụng rất nhiều trong phân tích lợng vết và lợng cực nhỏ các nguyên tố kim loại trong các mẫu khác nhau, đặc biệt là loại mẫu có thành phần vật lý, hoá học phức tạp, các mẫu quặng đa kim. Đồng thời đây cũng là một phơng pháp để xác định độ phát hiện của một phơng pháp phân tích.
Nguyên tắc của phơng pháp là dựa vào dãy mẫu đầu để lập đồ thị chuẩn A = f(C) rồi nhờ đờng chuẩn này và giá trị Ax đo đợc để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cần xác định trong mẫu phân tích.
Tiến hành: Chuẩn bị mẫu đầu của nguyên tố X (Cr) cần phân tích với nồng độ C1, C2,C3, Và mẫu phân tích có nồng độ C… x1, Cx2, Cx3…Sau đó chọn điều kiện thích hợp và đo cờng độ của mỗi vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích trong mẫu đầu và mẫu phân tích. Gía trị thu đợc A1, A2, A3, rồi lập đồ thị… A=f(C) ta đợc đồ thị chuẩn sau:
Hình 5: Đồ thị chuẩn của phơng pháp đờng chuẩn
Ưu điểm của phơng pháp này là đơn giản, dễ thực hiện và rất thích hợp với mục đích phân tích hàng loạt mẫu cùng một nguyên tố nh trong kiểm tra chất l- ợng, thành phần, kiểm tra nguyên liệu sản xuất.