Chương 3 PHÂN TÍCH CÔNG CỤ 3.1 Phân tích đo điện thế
3.2.3.Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử
3.2.3.1. Nguyên lý của phép đo quang phổ hấp thu nguyên tử
Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thu nguyên tử của một nguyên tố được gọi là phép đo phổ hấp thu nguyên tử (AAS - Atomic Absorption Spectrophotometry). Cơ sở lý thuyết của phép đo này là sự hấp thu năng lượng (từ nguồn 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 thu.
Vì thế để thực hiện phép đo phổ hấp thu nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau:
− Chọn các điều kiện và thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (mẫu dạng rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi dạng nguyên tử tự do. Đây là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. Những thiết bị để thực hiện quá trình này gọi là hệ thống nguyên tử hóa mẫu. Chúng có nhiệm vụ biến nguyên tố cần phân tích từ dạng rắn, lỏng thành hơi chứa nguyên tử tự do. Đám hơi này chính là môi trường hấp thu bức xạ và sau đó được phổ hấp thu nguyên tử.
− Khi chùm tia sáng bức xạ đặc trưng (thường là đèn cathod rỗng) của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa được tạo ra như đã nói ở trên, các nguyên tử của nguyên tố cần xác định và tạo ra phổ hấp thu có tính đặc trưng cho nguyên tố cần xác định. Ở đây, phần cường độ của chùm tia sáng đã bị đám hơi nguyên tử hóa từ mẫu phân tích hấp thu, việc hấp thu này phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi trường hấp thu. Nguồn cung cấp cho chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nguyên cứu được gọi là nguồn bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
− Sau đó, với những thiết bị quang học khác ta thu toàn bộ chùm ánh sáng sau khi đã được chiếu qua đám hơi nguyên tử, ánh sáng được cho phân ly qua bộ phận cách tử nhiễu xạ và chọn 1 vạch phổ hấp thu của nguyên tố cần nguyên cứu để đo cường độ của nó. Cường độ ánh sáng này được biến thành tín hiệu điện, đây chính là tín hiệu hấp thu của vạch phổ hấp thu nguyên tử. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị của cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích. Sự phụ thuộc này tuân theo định luật Lambert – Beer thể hiện qua biểu thức sau:
A= ε.C.l C: Nồng độ chất phân tích
ε: Hệ số hấp thu mol
A: Mật độ quang (độ hấp thu)
Ba quá trình trên là nguyên tắc của phép đo của phổ hấp thu nguyên tử. 3.2.3.2. Các bước phân tích định lượng bằng AAS.
− Chuyển mẫu sang dạng dung dịch − Chuẩn bị mẫu trắng và dãy mẫu chuẩn − Đo độ hấp thu của dãy chuẩn
− Tính nồng độ nguyên tố phân tích
Số lượng năng lượng bị hấp thu tỷ lệ thuận với độ dài đi qua bộ phận nguyên tử hóa và nồng độ nguyên tử trong bộ phận nguyên tử hóa. Sự phụ thuộc này cũng tuân theo định luật Lambert – Beer:
Độ hấp thu A = lg(Io/I) = ε.C.l Io: Cường độ bức xạ tới I: Cường độ bức xạ đi ra ε: Hệ số hấp thu
l: Độ dài dãy hấp thu
C: Nồng độ nguyên tử hấp thu
3.2.3.3. Ứng dụng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử
Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử có thể định lượng được hầu hết các nguyên tố kim loại (khoảng trên 60 nguyên tố) và một số á kim như As, B… với hàm lượng cỡ ppb và sai số không vượt quá 15%. Do vậy phương pháp được sử dụng khá rộng rãi trong phân tích thực phẩm, dược phẩm…với một số ứng dụng cụ thể như sau:
− Định lượng các kim loại: Cu, Zn, Fe, Cr, Mn
− Định lượng một số nguyên tố độc hại: As, Hg, Pb, Cd, Bi…
Trong quá trình định lượng cần phải chuẩn bị mẫu hết sức cẩn thận: dụng cụ không được dính các nguyên tố cần định lượng tốt nhất sử dụng dụng cụ polyetylen dùng một lần, dung môi, hóa chất sử dụng đòi hỏi độ tinh khiết cao, khí mang mẫu có độ tinh khiết cao. Đặc biệt, với kỹ thuật lò graphit tuy có độ nhạy cao nhưng chịu ảnh hưởng đáng kể của tạp chất, vì thế cần phải loại bỏ các ảnh hưởng của tạp chất.