Phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử dựa trờn cở sở nguyờn tử ở trạng thỏi hơi cú khả năng hấp thụ cỏc bức xạ cú bƣớc súng nhất định mà nú cú thể phỏt ra trong quỏ trỡnh phỏt xạ khi chiếu một chựm tia sỏng cú bƣớc súng nhất định vào đỏm hơi nguyờn tử đú. Muốn thực hiện cỏc phộp đo phổ ta cần thực hiện cỏc quỏ trỡnh sau:
Chuyển mẫu phõn tớch thành trạng thỏi hơi của cỏc nguyờn tử tự do (quỏ trỡnh nguyờn tử hoỏ mẫu). Đõy là việc rất quan trọng của phộp đo vỡ chỉ cú cỏc nguyờn tử ở trạng thỏi tự do ở trạng thỏi hơi mới cú khả năng cho phổ hấp thụ nguyờn tử. Số nguyờn tử tự do ở trạng thỏi hơi là yếu tố quyết định cƣờng độ vạch phổ. Quỏ trỡnh nguyờn tử hoỏ mẫu tốt hay khụng tốt đều ảnh hƣởng tới kết quả phõn tớch. Cú hai kỹ thuật nguyờn tử hoỏ mẫu là kỹ thuật nguyờn tử hoỏ trong ngọn lửa (F-AAS) và kỹ thuật nguyờn tử hoỏ mẫu khụng ngọn lửa (EST-AAS). Nguyờn tắc chung là dựng nhiệt độ cao để hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ mẫu phõn tớch.
Sau đú chiếu chựm sỏng phỏt xạ của nguyờn tố cần phõn tớch từ nguồn bức xạ vào đỏm hơi nguyờn tử đú để chỳng hấp thụ những bức xạ đơn sắc nhạy hay bức xạ cộng hƣởng cú bƣớc súng nhất định ứng đỳng với tia phỏt xạ nhạy của chỳng. Nguồn phỏt xạ chựm tia đơn sắc cú thể là đốn catot rỗng HCL, cỏc đốn phúng điện khụng điện cực (EDL) hay nguồn phỏt xạ liờn tục đó đƣợc biến điệu. Ở đõy, cƣờng độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ với số nguyờn tử tự do cú trong mụi trƣờng hấp thụ theo cụng thức:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Trong đú:
Io là cƣờng độ của chựm sỏng đơn sắc và đi vào mụi trƣờng hấp thụ I là cƣờng độ của chựm sỏng đơn sắc và đi ra khỏi mụi trƣờng hấp thụ
N là tổng số nguyờn tử tự do cú trong mụi trƣờng hấp thụ (trong một đơn vị thể tớch) K là hệ số hấp thụ đặc trƣng cho từng loại nguyờn tử
l là chiều dài của mụi trƣờng hấp thụ (const)
Tiếp đú nhờ hệ thống mỏy quang phổ ngƣời ta thu đƣợc toàn bộ chựm sỏng, phõn ly và chọn một vạch phổ hấp thụ nguyờn tử cần phõn tớch để đo cƣờng độ của nú. Cƣờng độ đú chớnh là tớn hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyờn tử.
Nếu A là mật độ quang của chựm bức xạ cú cƣờng độ Io, sau khi đi qua mụi trƣờng hấp thụ cũn lại là I, ta cú:
A = lg(I0/I) = 2,303.K.N.l (1.2) hay A = k.N
với k = 2,303.K.l
Giữa N và nồng độ C của nguyờn tố trong dung dịch phõn tớch cú quan hệ với nhau. Nhiều thực nghiệm cho thấy trong một giới hạn nhất định của nồng độ C thỡ:
N = ka .Cb (1.3)
Trong đú:
ka là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả cỏc điều kiện hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ mẫu.
b là hằng số bản chất phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyờn tố
0b1
Từ (1.2) và (1.3) ta cú: A = a.Cb (1.4)
Trong đú : a = k.ka là hằng số thực nghiệm
với b = 1 thỡ quan hệ A, C là tuyến tớnh: A = a.C (1.5) phƣơng trỡnh (1.4) đƣợc coi là phƣơng trỡnh cơ sở của phộp đo định lƣợng cỏc nguyờn tố theo phƣơng phỏp phổ hấp thụ nguyờn tử .
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Núi chung, phƣơng phỏp này ngoài cho độ nhạy và độ chọn lọc rất cao cũn cú một số điểm mạnh khỏc nhƣ: khả năng phõn tớch với số lƣợng lớn cỏc nguyờn tố hoỏ học khỏc nhau. Ngoài cỏc nguyờn tử kim loại cũn cú thể phõn tớch đƣợc một số ỏ kim (S, Cl…), một số hợp chất hữu cơ, lƣợng mẫu tốn ớt, thời gian nhanh, đơn giản, dựng hiệu quả đối với nhiều lĩnh vực nhƣ y học, dƣợc học, sinh học, phõn tớch mụi trƣờng, phõn tớch địa chất… đặc biệt là lƣợng vết cỏc kim loại.
2.1.3. Phộp định lƣợng của phƣơng phỏp
Sự phụ thuộc của cƣờng độ vạch phổ hấp thụ nguyờn tử của một nguyờn tố vào nồng độ của nguyờn tố đú trong dung dịch mẫu phõn tớch đƣợc nghiờn cứu thấy rằng, trong một khoảng nồng độ C nhất định của nguyờn tố trong mẫu phõn tớch cƣờng độ vạch phổ hấp thụ và số nguyờn tử N của nguyờn tố đú trong đỏm hơi nguyờn tử tuõn theo định luật Lambe-Bia:
A = k.N.l Trong đú:
A là cƣờng độ hấp thụ của vạch phổ
k là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiệt độ mụi trƣờng hấp thụ và hệ số hấp thụ nguyờn tử của nguyờn tố.
l là bề dày lớp hấp thụ (cm)
N là số nguyờn tử của nguyờn tố trong đỏm hơi nguyờn tử .
Nếu gọi C là nồng độ của nguyờn tố phõn tớch cú trong mẫu đem đo phổ thỡ mối quan hệ giữa N và C đƣợc biểu diễn:
N = ka .Cb .
Trong đú: b gọi là hằng số bản chất, nú phụ thuộc vào nồng độ C, tớnh chất hấp thụ nguyờn tử của nguyờn tố đú.
ka là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả cỏc điều kiện hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ mẫu.
Nhƣ vậy, ta cú phƣơng trỡnh cơ sở của phộp định lƣợng cỏc nguyờn tố theo phổ hấp thụ nguyờn tử của nú là:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
a = k.ka gọi là hằng số thực nghiệm phụ thuộc vào tất cả cỏc điều kiện thực nghiệm để hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ mẫu. Đƣờng biểu diễn mối quan hệ đƣợc chỉ ra trong hỡnh 2.1:
Hỡnh 2.1: Quan hệ giữa A và C
Khi xỏc định hàm lƣợng cỏc chất trong mẫu phõn tớch theo đồ thị chuẩn, chỉ nờn dựng trong khoảng nồng độ tuyến tớnh tức b = 1 phƣơng trỡnh phụ thuộc trở
thành : A = a.C
2.1.4. Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng phỏp
Ưu điểm
Phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử cú độ nhạy và độ chọn lọc tƣơng đối cao. Gần 60 nguyờn tố cú thể đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp này với độ nhạy từ 1.1041.105%. Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyờn tử hoỏ mẫu khụng ngọn lửa cú thể đạt tới độ nhạy 7
10
n g/L. Vỡ vậy, đõy là phƣơng phỏp đƣợc dựng trong nhiều lĩnh vực để xỏc định lƣợng vết kim loại. Đặc biệt là trong phõn tớch cỏc nguyờn tố vi lƣợng, trong cỏc đối tƣợng mẫu y học, sinh học, nụng nghiệp, kiểm tra hoỏ chất cú độ tinh khiết cao.
Đồng thời cũng do cú độ nhạy cao nờn trong nhiều trƣờng hợp khụng phải làm giàu nguyờn tố cần xỏc định trƣớc khi phõn tớch nờn tốn ớt nguyờn liệu mẫu, tốn ớt thời gian, khụng phải dựng nhiều hoỏ chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khỏc, phƣơng phỏp gồm những động tỏc thực hiện nhẹ nhàng, cỏc kết quả phõn tớch cú thể lƣu giữ lại. Ngoài ra cú thể xỏc định đồng thời hay liờn tiếp nhiều nguyờn tố
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 A C 0 b = 1 b < 1
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
trong một mẫu. Cỏc kết quả rất ổn định sai số nhỏ (khụng quỏ 15%) với vựng nồng độ cỡ 12 ppm. Hơn nữa với sự ghộp nối với mỏy tớnh cỏ nhõn và cỏc phần mềm nờn quỏ trỡnh đo và xử lý kết quả nhanh dễ dàng và lƣu lại đƣợc đƣờng chuẩn cho cỏc lần sau.
Nhược điểm
Một số hạn chế và nhƣợc điểm của phƣơng phỏp phổ hấp thụ nguyờn tử cú thể kể tới nhƣ:
Hệ thống mỏy AAS tƣơng đối đắt tiền, vỡ vậy nhiều cơ sở khụng đủ điều kiện để xõy dựng phũng thớ nghiệm và mua sắm mỏy múc.
Cũng do phộp đo cú độ nhạy cao nờn sự nhiễm bẩn rất cú ý nghĩa đối với kết quả phõn tớch hàm lƣợng vết. Đũi hỏi dụng cụ phải sạch sẽ, hoỏ chất cú độ tinh khiết cao.
Mặt khỏc, trang thiết bị mỏy múc là khỏ tinh vi, phức tạp nờn cần tới sự am hiểu, thành thạo vận hành cũng nhƣ bảo dƣỡng mỏy của cỏn bộ làm phõn tớch .
Một nhƣợc điểm chớnh của phƣơng phỏp phõn tớch này là chỉ cho ta biết thành phần nguyờn tố mà khụng chỉ ra trạng thỏi liờn kết của nguyờn tố đú trong mẫu phõn tớch.