›
›

Bài giảng Phổ nguyên tử

pdf 66 trang Gia Huy 25/05/2022 1260
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Phổ nguyên tử", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_pho_nguyen_tu.pdf

Nội dung text: Bài giảng Phổ nguyên tử

  1. PHOÅ NGUYEÂN TÖÛ (PP QUANG PHOÅ HAÁP THU VAØ PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TÖÛ)
  2. CHƯƠNG 9 PHOÅ HAÁP THU & PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TÖÛ 9.1 Nguyeân taéc 9.2 Phổ phaùt xaï nguyeân töû 9.3 Phổ haáp thu nguyeân töû 9.4 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán phoå nguyeân töû
  3. CHƯƠNG 9 PHOÅ HAÁP THU & PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TÖÛ 9.1 Nguyeân taéc Phun DDPT chöùa chaát khaûo saùt M ôû traïng thaùi aerozon vaøo nguoàn nhieät ñoä cao: M0 (95-97%) +HA +Q +Q MA * MX Mk MA (r) M ( 2 -3 %) (dd) Mn+ (raát ít)
  4. NGUYEÂN TAÉC M* M* M* M* h hc M0 Sau M0 (QT phaùt xaï) M0 khi M0 nguyeân töû Cöôøng ñoä phaùt xaï hoùa I =f[M*] PP QP phaùt xaï nguyeân töû
  5. NGUYEÂN TAÉC M* M* M* M* h (QT hấp thu) M0 Sau M0 khi M0 M0 nguyeân töû Đoä hấp thu 0 hoùa A =f[M ] PP QP haáp thu nguyeân töû
  6. CHƯƠNG 9 PHOÅ HAÁP THU & PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TÖÛ 9.2 Phoå phaùt xaï nguyeân töû – Sự tạo thaønh quang phổ – Caùc ñaëc tröng cuûa vaïch quang phoå – Thieát bò phaân tích quang phoå phaùt xaï – ÖÙng duïng
  7. SÖÏ TAÏO THAØNH QUANG PHOÅ Cuûa nguyeân töû ñôn giaûn nhö hydro: R R  (1) Soá n2 n2 soùng i * R–haèng soá Rydberg ; ni , n* - soá löôïng töû Của chính cuûa ñieän töû ôû traïng thaùi cô baûn vaø caùc traïng thaùi kích thích böùc Cuûa nguyeân töû /haït mang ñieän nhieàu ñieän töû: xaï 2 2 phaùt z R z R  2 2 (2) ra (ni ) (n* ) z– ñieän tích cuûa haït nhaân; ∆– heä soá hieäu chænh quaù trình töông taùc giöõa caùc haït
  8. CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÏCH QUANG PHOÅ NL caàn thieát ñeå kích Theá kích thích thích nguyeân töû THEÁ (eV) chuyeån töø TT cô baûn KÍCH sang TT kích thích THÍCH VAØ THEÁ NL caàn thieát ñeå taùch ION Theá ion hoùa ñi moät vaøi ñieän töû hoùa HOÙA (eV) trò ôû taàng ngoaøi cuøng
  9. CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÏCH QUANG PHOÅ Nguoàn kích thích: Nguoàn kích thích: hoà quang ñieän Tia löûa ñieän THEÁ /ngoïn löûa ñeøn khí KÍCH THÍCH Nguyeân töû VAØ Ion THEÁ trung hoøa ION HOÙA Phoå vaïch Phoå hoà quang tia löûa ñieän
  10. CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÏCH QUANG PHOÅ Ñoä choùi saùng cuûa vaïch phoå ñöôïc ñaëc tröng bôûi cöôøng ñoä xaùc ñònh baèng PT Lomakin : CÖÔØNG ÑOÄ b hay VAØ I = a C lgI = lga+blgC ÑOÄ ROÄNG a, b – haèng soá phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän CUÛA kích thích vaø TT vaät lyù cuûa maãu ; C– VAÏCH noàng ñoä cuûa nguyeân toá khaûo saùt PHOÅ Ñaëc tröng cuûa vaïch quang phoå laø ñoä roäng cuûa vaïch phoå, tyû leä vôùi khe cuûa quang phoå
  11. CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÏCH QUANG PHOÅ Thöïc teá ñoä roäng cuûa vaïch phoå raát khaùc nhau: CÖÔØNG -Do caùc böùc xaï khoâng hoaøn toaøn ñôn saéc ÑOÄ VAØ -Caùc vaïch phoå bò giaõn nôû: ÑOÄ Do hieäu öùng Dopler Do taùc Do taêng ROÄNG (caùc nguyeân töû phaùt ñoäng cuûa noàng ñoä CUÛA xaï aùnh saùng chuyeån töø tröôøng chaát VAÏCH ñoäng theo chieàu vaø ñieän khaûo saùt PHOÅ quan saùt) tröôøng Vaïch phoå ñöôïc choïn ñeå phaân tích quang phoå laø vaïch phoå coù ñoä roäng trung bình
  12. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Heä thoáng chieáu saùng Heä thoáng Heä thoáng (nguyeân töû hoùa) taùn saéc ghi phoå
  13. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ chuyeån maãu khaûo saùt Nguoàn phaùt aùnh töø TT raén (loûng)→ TT hôi saùng (kích thích vaø chuyeån töø TT hôi quang phoå) → TT kích thích HEÄ THOÁNG chuyeån chuøm aùnh saùng CHIEÁU Moät / ba phaân kyø thaønh chuøm SAÙNG thaáu kính hoäi tuï tia song song Ña soá caùc nguoàn kích thích (ngoïn löûa ñeøn khí, nguoàn hoà quang ñieän, tia löûa ñieän ) ñeàu coù theå thöïc hieän ñoàng thôøi caû hai chöùc naêng treân
  14. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Vuøng 1 Ngoïn löûa Vuøng 2 Vuøng 3 HEÄ THOÁNG Hình 1. Ngoïn löûa CHIEÁU SAÙNG Ngoïn löûa xuaát hieän taïi ngoïn ñeøn khí: - khoaûng 9000C (ñeøn khí thöôøng); - 21000 C (hoãn hôïp hydro – khoâng khí); - 28000C (hydro – oxy) - khoaûng 30000C (acetylene – oxy)
  15. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Ngoïn löûa Vuøng 1 Vuøng 2 Vuøng 3 HEÄ THOÁNG CHIEÁU Hình 1. Ngoïn löûa SAÙNG Trong ngoïn löûa thöôøng toàn taïi ba vuøng, vuøng (2) coù nhieät ñoä cao nhaát (vuøng phaûn öùng), cung caáp ñieàu kieän toát nhaát cho vieäc nguyeân töû hoùa maãu
  16. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Ngoïn löûa Ñeå ñöa chaát khaûo saùt (daïng boät hoaëc dd ) vaøo ngoïn löûa, duøng thieát bò taïo aerozon ñaëc bieät: OÁng HEÄ -phun tröïc tieáp THOÁNG mao vaøo ngoïn löûa (ñeøn quaûn CHIEÁU Doøng ñoát toaøn dieän) chaát SAÙNG loûng -ñöôïc troän tröôùc vôùi nhieân lieäu vaø chaát oxy Doøng khí hoùa trong buoàng troän aùp suaát cao
  17. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Ngoïn löûa Sau khi nguyeân töû hoùa, caùc nguyeân töû toàn taïi phaàn lôùn ôû TT cô baûn (N0 nguyeân töû ) vaø chæ coù moät phaàn nhoû ôû TT kích thích HEÄ (N* nguyeân tö)û THOÁNG CHIEÁU SAÙNG Theo ÑL phaân boá Boltzmann: tyû soá N* / N0 taêng theo nhieät ñoä → caàn choïn hoãn hôïp nhieân lieäu cung caáp nhieät ñoä cao trong PP phaùt xaï (löu yù : maãu coù theå bò ion hoùa khi nhieät ñoä quaù cao)
  18. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Ngoïn löûa Maùy quang phoå ngoïn löûa: Khaù oån ñònh HEÄ Do NL cuûa nguoàn THOÁNG khoâng cao neân chæ CHIEÁU Caáu taïo ñôn giaûn kích thích ñöôïc caùc SAÙNG nguyeân toá deã kích thích (kim loaïi kieàm, Keát quaû kieàm thoå vaø Cu, khaù tin caäy Mn, Tl )
  19. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Nguoàn hoà quang Söû duïng söï phoùng ñieän giöõa hai cöïc cheá taïo töø maãu phaân tích hoaëc moät trong hai cöïc laø chaát phaân tích HEÄ THOÁNG R CHIEÁU _ SAÙNG d +
  20. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Nguoàn tia löûa ñieän Goàm moät maùy bieán aùp taêng theá 220V/ 10000 – 18000 V, moät bieán trôû R vaø caùc tuï ñieän coù ñieän dung 0,001 – 0,020 µF cuøng vôùi caùc cuoän HEÄ caûm vaø khoaûng caùch phaân tích d THOÁNG CHIEÁU Khi ñaùnh tia löûa ñieän, nhieät ñoä coù theå ñaït 0 SAÙNG 7000 –11000 C hoaëc cao hôn nöõa Nguoàn tia löûa ñieän laøm vieäc raát oån ñònh, coù naêng löôïng lôùn neân coù theå kích thích ñöôïc taát caû caùc nguyeân toá vaø thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå phaân tích ñònh löôïng
  21. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Nguoàn plasmatron Ñöôïc söû duïng khaù phoå bieán laø buoàng ñoát ñaëc bieät vôùi hai ñieän cöïc graphite DD phaân tích ñöôïc ñöa vaøo plasma baèng thieát HEÄ bò phun ñaëc bieät THOÁNG Maãu PT laø chaát raén ñöôïc ñaët tröïc tieáp leân CHIEÁU cathode hoaëc coù theå ñöa vaøo plasma baèng SAÙNG thieát bò phun Do coù nhieät ñoä cao (5000 – 10000 0C) vaø ñoä choùi saùng raát lôùn neân nguoàn plasmatron coù khaû naêng kích thích caùc chaát khoù bay hôi vaø khoù kích thích
  22. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Khe quang phoå HEÄ THOÁNG Boä phaän TAÙN taùn saéc SAÉC Vaät kính chuaån tröïc –buoàng aûnh
  23. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Thò kính Ghi nhaän phoå baèng maét HEÄ Thöïc hieän baèng caùc thò kính hoaëc THOÁNG thò kính coù laép theâm quang keá ñeå so GHI saùnh, ñaùnh giaù veà ñoä saùng cuûa hai PHOÅ vaïch phoå Ñöôïc söû duïng cho mieàn phoå töø 400 – 650 nm
  24. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Kính aûnh Aùnh saùng chieáu leân lôùp caûm quang traùng moûng leân maët kính seõ taïo thaønh lôùp hình aån do taùc duïng cuûa phaûn öùng quang hoùa Söû duïng caùc DD hieän hình vaø ñònh hình ñeå HEÄ cheá hoùa kính aûnh seõ thu ñöôïc hình aûnh THOÁNG quang phoå laø caùc vaïch phoå maøu ñen GHI PHOÅ Ñoä ñen (hay maät ñoä ñen ) S cuûa vaïch phoå: I S lg o I I0 – cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng xuyeân qua phaàn khoâng bò loä saùng; I– cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng xuyeân qua phaàn bò loä saùng
  25. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Kính aûnh Ñoä ñen cuûa vaïch phoå phuï thuoäc vaøo ñoä loä saùng hay löôïng aùnh saùng chieáu H: HEÄ H = Et THOÁNG GHI E– ñoä chieáu saùng (ñoä roïi) PHOÅ t– thôøi gian loä saùng Söï phuï thuoäc giöõa ñoä ñen vaøo löôïng aùnh saùng chieáu ñöôïc goïi laø ñaëc tröng cuûa kính aûnh
  26. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ S Kính aûnh C D Treân ñoaïn A B BC coù söï phuï thuoäc tuyeán lg Hi E lg H tính giöõa ñoä HEÄ Ñöôøng ñaëc tröng cuûa kính aûnh ñen vaø lg H: THOÁNG CE S GHI tg tgα–heä soá töông PHOÅ EF lg H lg H 1 phaûn cuûa kính aûnh Suy ra S = tgα (lg H–lg Hi ) Vôùi moät loaïi kính aûnh xaùc ñònh, tgα vaø Hi khoâng ñoåi; ñaët (tgα.lg Hi) = J, ta coù: S = tgα.lg H–J = tgα.lg Et–J (1)
  27. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Teá baøo quang ñieän HEÄ THOÁNG GHI PHOÅ OÁNG PHAÙT QUANG
  28. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Teá baøo quang ñieän Ñeå ghi nhaän aùnh saùng nhaïy hôn, thöôøng söû duïng caùc NHAÂN QUANG ñieän töû hoaït ñoäng theo hieäu öùng quang ñieän töû ngoaøi HEÄ vaø hieäu öùng phaùt quang ñieän töû thöù caáp THOÁNG GHI Trong nhaân quang ñieän töû, cöôøng ñoä cuûa PHOÅ doøng ra ñöôïc khueách ñaïi theo caáp soá nhaân: m I = I0 σ I–cöôøng ñoä doøng ra cuûa maùy; I0–cöôøng ñoä doøng ban ñaàu; σ–heä soá phaùt xaï ñieän töû thöù caáp; m–soá taàng khueách ñaïi
  29. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ Teá baøo quang ñieän Nhaân quang ñieän töû thöôøng cho heä soá khueách ñaïi 105 – 106 laàn HEÄ THOÁNG GHI PHOÅ Doøng quang ñieän ñöôïc ño baèng caùch ñaët oáng phaùt quang hoaëc nhaân quang ñieän töû taïi caùc khe ra cuûa maùy quang phoå
  30. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG
  31. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Moãi nguyeân toá hoùa hoïc coù heä thoáng vaïch quang phoå vôùi ñoä daøi soùng vaø cöôøng ñoä vaïch phoå raát ñaëc tröng ÑÒNH Ñeå phaân tích ñònh tính, chæ caàn döïa vaøo söï TÍNH coù maët hay vaéng maët cuûa caùc vaïch phoå coù giaù trò λX ñöôïc goïi laø vaïch phaân tích hay vaïch cuoái cuøng Vieäc xaùc ñònh giaù trò λX thöôøng döïa vaøo PP noäi suy
  32. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ - Choïn moät nguyeân toá maø caùc vaïch cuûa quang phoå ñoù ñöôïc bieát roõ (thöôøng laø Fe) -Choïn hai vaïch phoå cuûa quang phoå Fe coù böôùc soùng λ vaø λ sao cho λ < λ < λ : ÑÒNH 1 2 1 X 2 TÍNH λ Ño caùc khoaûng caùch d12 giöõa hai 1 λX λ2 vaïch λ1 vaø λ2 Khoaûng caùch dX giöõa hai vaïch λX vaø λ1 Suy ra λ : X 2 1 x 1 dx dX d12 d12
  33. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Tra baûng ñeå xem vaïch λX thuoäc vaïch cuoái cuøng cuûa nguyeân toá naøo Söï vaéng maët cuûa vaïch cuoái cuøng cuûa moät nguyeân toá trong maãu ñoàng nghóa vôùi söï ÑÒNH vaéng maët caùc vaïch khaùc cuûa nguyeân toá ñoù TÍNH (Söï vaéng maët cuûa vaïch cuoái cuøng cuûa nguyeân toá naøo ñoù chæ coù nghóa laø noàng ñoä cuûa nguyeân toá ñoù < giôùi haïn phaùt hieän) Baèng PP Q/P ñònh tính coù theå xaùc ñònh hôn 80 nguyeân toá vôùi giôùi haïn phaùt hieän töø 10–2 % (Hg, U ) ñeán 10–5% (Na, B, Bi )
  34. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Duøng thò kính hay kính aûnh Ño cöôøng ñoä cuûa vaïch phoå Thöôøng aùp duïng ñeå baùn ñònh löôïng nhanh (sai soá ≈10 %) caùc nguyeân toá nhö Cr, Ni, W trong kim loaïi, hôïp kim: BAÙN Ghi phoå cuûa toái thieåu 3 maãu chuaån (etalon) ÑÒNH vaø maãu phaân tích treân cuøng moät kính aûnh LÖÔÏNG So saùnh ñoä ñen cuûa vaïch phoå nghieân cöùu trong caùc maãu chuaån vaø maãu phaân tích
  35. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Duøng thò kính hay kính aûnh Phöông phaùp hieän vaïch Döïa vaøo söï xuaát hieän hoaëc bieán maát caùc vaïch nhaïy cuûa nguyeân toá nghieân cöùu ñeå ñaùnh giaù haøm löôïng cuûa chuùng BAÙN ÑÒNH LÖÔÏNG VD các vạch nhạy của Pb : 283,30nm (0,001%) 280,20nm (0,003%) 266,31nm (0,01%) 247,63nm (≤ 0,1%)
  36. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp tröïc tieáp Tính C baèng caùch suy tröïc tieáp töø PT Lomakin : I = a Cb ÑÒNH LÖÔÏNG PP keùm chính xaùc vì a,b phuï thuoäc raát lôùn vaøo ñieàu kieän kích thích phoå, quaù trình chuyeån chaát nghieân cöùu töø traïng thaùi raén sang traïng thaùi hôi vaø ñieàu kieän ghi phoå
  37. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp so saùnh Ño tæ leä cöôøng ñoä cuûa 2 vaïch phoå (ñöôïc goïi laø caëp vaïch phaân tích), 1 cuûa nguyeân toá nghieân cöùu, 1 cuûa nguyeân toá khaùc (hoaëc coù saün trong maãu, hoaëc ñöa theâm vaøo maãu goïi laø chaát noäi chuaån) ÑÒNH LÖÔÏNG Aùp duïng PT Lomakin cho vaïch nghieân cöùu vaø vaïch so saùnh: b b Inc= a’Cnc vaø Iss = a’’Css I a I nc Cb aC b lg nc lga blgC (2) b nc nc I nc Iss a Css ss
  38. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp so saùnh Ñeå tæ soá cöôøng ñoä caùc vaïch phoå phuï thuoäc khoâng ñaùng keå vaøo nhieät ñoä nguoàn kích thích, caùc vaïch phoå ñöôïc choïn phaûi thuoäc caùc nguyeân toá coù tính chaát hoùa lyù raát gaàn nhau: ÑÒNH ∆E ≤ 1 eV I LÖÔÏNG 0.10 nc 10 |λ – λ | ≤ 10 nm nc ss I ss (Caùc caëp vaïch quang phoå thoaû maõn caùc ñieàu kieän noùi treân ñöôïc goïi laø caùc caëp vaïch ñoàng ñaúng)
  39. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp chuïp aûnh PT S = tgα.lgH–J=tgα.lg Et – J (1) moâ taû söï phuï thuoäc giöõa ñoä ñen cuûa vaïch phoå vôùi ñoä chieáu saùng E, trong tröôøng hôïp phaân tích quang phoå thì E chính laø cöôøng ñoä I cuûa vaïch: ÑÒNH LÖÔÏNG S = tgα.lg I + tgα.lg t–J Vôùi cheá ñoä saùng xaùc ñònh thì tgα.lg t vaø J khoâng ñoåi neân S = tgα.lg I + const
  40. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp chuïp aûnh Aùp duïng PT treân cho caëp vaïch nghieân cöùu vaø so saùnh , ta coù: Snc = tgα . lg Inc + const Sss = tgα . lg Iss + const ÑÒNH Inc Suy ra Snc Sss S tga.lg (3) LÖÔÏNG I ss Vì ñaõ coù Inc lg lga blgCnc (2) Iss Neân ∆S = tgα ( lg a + blgCnc )(4)
  41. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp chuïp aûnh PT ∆S =tgα(lga +blgCnc) ñöôïc söû duïng ñeå PTÑL theo nhieàu caùch khaùc nhau, phoå bieán nhaát laø PP ETALON (3 maãu chuaån): - Ghi phoå cuûa maãu phaân tích vaø ba maãu ÑÒNH chuaån cuøng vôùi nguyeân toá so saùnh treân LÖÔÏNG cuøng moät kính aûnh vôùi cheá ñoä nguoàn kích thích nhö nhau - Ño ñoä ñen vaø XÑ hieäu ñoä ñen ∆S cuûa caùc caëp vaïch phaân tích (Smaãu chuaån–Ssosaùnh)
  42. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp chuïp aûnh - Xaây döïng ñoà thò chuaån ∆S = f (lg Cnc) ∆ S ÑÒNH LÖÔÏNG lgCnc -Töø ∆S = (Smaãu phaântích – Ssosaùnh) suy ra log noàng ñoä cuûa nguyeân toá nghieân cöùu lgCnc (töø ñoà thò hoaëc PP bình phöông cöïc tieåu)
  43. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp quang ñieän Ño cöôøng ñoä vaïch phoå trong thôøi gian kích thích phoå baèng teá baøo quang ñieän ñaët taïi caùc khe ra cuûa maùy quang phoå cuøng vôùi caùc boä phaän nhaän, ghi phoå Sau khi ñöôïc khueách ñaïi theo caáp soá nhaân, ÑÒNH cöôøng ñoä doøng ra I seõ tuyeán tính vôùi noàng LÖÔÏNG ñoä C trong moät soá ñieàu kieän nhaát ñònh. Ñònh löôïng caáu töû quan taâm baèng PP so saùnh, ñöôøng chuaån, theâm chuaån vaøo maãu . PP quang ñieän toán ít thôøi gian hôn vaø chính xaùc hôn nhieàu so vôùi PP chuïp aûnh
  44. ÖÙNG DUÏNG PP Q/P PHAÙT XAÏ Phöông phaùp hoùa quang phoå Cheá hoùa maãu baèng PP hoùa hoïc nhaèm laøm taêng ñoä nhaïy vaø ñôn giaûn hoùa quaù trình PT, ñaëc bieät laø khaâu maãu chuaån vì coù theå ñieàu chænh ÑÒNH ñöôïc giôùi haïn noàng ñoä maãu chuaån LÖÔÏNG Xaùc ñònh ñöôïc noàng ñoä taïp chaát trong maãu phaân tích khi haøm löôïng 10–5–10–7 %
  45. CHƯƠNG 9 PHOÅ HAÁP THU & PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TÖÛ 9.3 Phoå haáp thu nguyeân töû – Ñieàu kieän tạo thaønh phổ HTNT – Thieát bò phaân tích quang phoå haáp thu – ÖÙng duïng
  46. ÑIEÀU KIEÄN TAÏO THAØNH PHOÅ HTNT Phun MX vaøo ngoïn löûa ñeøn khí ôû daïng aerozon: MX M (M0 , M* ) + X Khi M0 nhaän moät chuøm böùc xaï ñieän töø coù taàn soá ñuùng baèng taàn soá coäng höôûng seõ xaûy ra hieän töôïng haáp thu coäng höôûng ñeå chuyeån leân möùc naêng löôïng kích thích gaàn nhaát theo ñònh luaät haáp thu : M0 + h ν → M * Khi nhieät phaân MX , ngoaì M coøn coù theå taïo MO, MOH, MH laøm giaûm noàng ñoä M. Ñeå tranh́ taọ thanh̀ MO, phaûi taïo ñieàu kieän ñeå baàu khí coù tính khöû maïnh
  47. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Nguoàn phaùt Heä thoáng böùc chieáu saùng Heä thoáng Heä thoáng xaï (nguyeân töû taùn saéc ghi phoå coäâng hoùa) höôûng
  48. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Bộ xử lý tín hiệu Bộ đơn sắc Bộ phận nguyên tử hóa Detector Nguồn sáng
  49. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Phoå bieán nhaát laø ñeøn cathode roãng (hollow cathode) NGUOÀN PHAÙT BÖÙC XAÏ COÄNG HÖÔÛNG
  50. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Phoå bieán nhaát laø ñeøn cathode roãng (hollow cathode) NGUOÀN PHAÙT BÖÙC XAÏ COÄNG Söï HÖÔÛNG Söï Söï Ion hoùa phun xaï kích thích phaùt xaï cathod
  51. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU HEÄ NGOÏN LÖÛA THOÁNG CHIEÁU SAÙNG HYDRIDE HOÙA – (NGUOÀN HAÁP THU NGUOÄI NGUYEÂN TÖÛ LOØ GRAPHITE HOÙA)
  52. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Ngoïn löûa HEÄ THOÁNG CHIEÁU Vuøng 1 SAÙNG (NGUOÀN Vuøng 2 NGUYEÂN Vuøng 3 TÖÛ HOÙA) Hình 1. Ngoïn löûa
  53. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Loø graphite HEÄ THOÁNG CHIEÁU SAÙNG (NGUOÀN NGUYEÂN TÖÛ HOÙA) DD maãu ñöôïc ñöa vaøo loø 5–100 µl baèng micropipet qua loã môû ôû giöõa loø. Sau khi saáy maãu, loø ñöôïc ñoát noùng ñeán nhieät ñoä khoâng quaù 3000 0K
  54. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Loø graphite Nhieät ñoä cuûa loø ñöôc HEÄ ñieàu khieån theo thôøi THOÁNG gian baèng thieát bò ñieän CHIEÁU töû, thöôøng bao goàm SAÙNG ba giai ñoaïn: 1) Saáy maãu 2) Nhieät phaân caùc caáu töû höõu cô 3) Bay hôi nguyeân toá xaùc ñònh vaø chuyeån nguyeân töû xaùc ñònh veà TT nguyeân töû hôi
  55. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU Kyõ thuaät hydride hoùa – Haáp thu nguoäi HEÄ Ñeå ñònh löôïng caùc nguyeân toá deã bò thaêng hoa THOÁNG nhö As, Sn, Hg phaûi duøng kyõ thuaät haáp thu CHIEÁU nguoäi (khoâng coù ngoïn löûa – flameless) SAÙNG Caáu töû khaûo saùt ñöôïc nguyeân töû hoùa baèng (NGUOÀN caùch chuyeån sang daïng deã bay hôi nhö AsH , NGUYEÂN 3 Hg0 vaø vaãn söû duïng naêng löôïng cuûa ñeøn TÖÛ cathode loõm ñeå kích thích nguyeân toá khaûo saùt HOÙA) - + o BH4 + 3H2O + H H3BO3 + 8H 4+ o + Sn + 8H SnH4 + 4H - + o BH4 + 3H2O + H H3BO3 + 8H Hg2+ + 2Ho Hgo + 2H+
  56. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU HEÄ THOÁNG TAÙN SAÉC
  57. THIEÁT BÒ PT QUANG PHOÅ HAÁP THU NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG
  58. ÖÙNG DUÏNG PHOÅ HAÁP THU NT Ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh hôn 70 nguyeân toá (Mg, Zn, Cu, Pb, Fe, Ni, Hg, Cd, Au ) trong nhieàu ñoái töôïng phaân tích khaùc nhau (hôïp kim, kim loaïi, khoaùng vaät, saûn phaåm sinh hoïc ) vôùi haøm löôïng raát beù PP coù nhieàu öu ñieåm: ñieàu kieän kích thích phoå töông ñoái deã daøng, ñoä choïn loïc cao do soá vaïch coäng höôûng khoâng lôùn. Giôùi haïn phaùt hieän cuûa nhieàu nguyeân toá raát cao (khoaûng 10– 5–10– 6 % ). Tuøy thuoäc ñieàu kieän tieán haønh, sai soá phaân tích khoaûng 3 – 10%
  59. ÖÙNG DUÏNG PHOÅ HAÁP THU NT Ñònh tính baèng caùch söû duïng ñeøn cathode loõm Ñònh löôïng baèng caùch söû duïng ñònh luaät Lambert – Beer (so saùnh, ñöôøng chuaån, theâm chuaån vaøo maãu )
  60. CHƯƠNG 9 PHOÅ HAÁP THU & PHAÙT XAÏ NGUYEÂN TÖÛ 9.4 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán PP phoå nguyeân töû – AÛnh höôûng cuûa dung moâi – AÛnh höôûng cuûa daïng anion lieân keát – AÛnh höôûng cuûa söï ion hoùa – AÛnh höôûng cuûa söï coäng höôûng – AÛnh höôûng cuûa hieän töôïng töï haáp thu
  61. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA DUNG MOÂI Dung moâi thöôøng duøng trong PP haáp thu nguyeân töû laø Methyl Isobuthyl Ketone (MIBK) cho pheùp taêng tín hieäu töø 2 ñeán 6 laàn so vôùi nöôùc
  62. ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG ANION LIÊN KẾT Caùc acid duøng hoøa tan maãu seõ taïo neân nhöõng daïng lieân keát töông öùng vôùi caáu töû khaûo saùt vaø seõ gaây aûnh höôûng ñeán ñoä haáp thu A HClO4 Giaûm aûnh höôûng naøy coù HNO3 theå taïo phöùc beàn vôùi HCl cation khaûo saùt (thöôøng H2SO4 H3PO4 duøng EDTA) HF Daïng acid Ví duï, % haáp thu cuûa Pb(NO3)2, Pb3(PO4)2 vaø PbCO3 laø 15,0; 19,9 vaø 12,8 %, khi theâm EDTA vaøo ñeå chuyeån thaønh PbY2- coù ñoä haáp thu chung laø 23,0%
  63. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA SÖÏ ION HOÙA Ñeå haïn cheá quaù trình ion hoùa nguyeân töû, ngöôøi ta thöôøng ñöa vaøo trong DD phaân tích caùc chaát deã bò ion hoùa ñeå caùc chaát naøy seõ bò ion hoùa tröôùc VD khi ño ñoä haáp thu cuûa Ca, neáu duøng hoãn hôïp C2H2 vaø N2O seõ nguyeân töû hoùa maãu toát hôn hoãn hôïp khí ñoát C2H2 vaø khoâng khí, nhöng Ca laïi coù theå bò ion hoùa Ñeå traùnh hieän töôïng naøy ngöôøi ta thöôøng theâm vaøo maãu moät löôïng K ñeå K bò ion hoùa tröôùc. Ngoïn löûa baõo hoøa electron seõ giuùp giaûm hieän töôïng ion hoùa Ca
  64. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA SÖÏ COÄNG HÖÔÛNG Nhöõng nguyeân toá phaùt ra caùc böùc xaï coù λ quaù gaàn nhau nhö Ca, Na coù theå gaây aûnh höôûng leân nhau Khaéc phuïc aûnh höôûng naøy baèng caùch theâm vaøo caùc dung dòch chuaån moät löôïng caáu töû gaây aûnh höôûng nhö töông töï trong maãu
  65. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA HIEÄN TÖÔÏNG TÖÏ HAÁP THU Khi DD ño coù noàng ñoä cao, böùc xaï phaùt ra khi M* trôû veà traïng thaùi cô baûn coù theå bò haáp thu bôûi nhöõng nguyeân töû M0 , keát quaû laø cöôøng ñoä phaùt xaï hay haáp thu seõ bò giaûm I Do ñoù, caàn thieát phaûi khaûo saùt khoaûng noàng ñoä thích hôïp ñeå quan heä A = f(C) hay I = f(C) tuyeán tính C Hieän töôïng töï haáp thu
  66. MOÄT SOÁ PP QUANG PHOÅ NGUYEÂN TÖÛ AAS - Atomic Absorption Spectrometric Method (phöông phaùp haáp thu nguyeân töû ) FAA - Flame Atomic Absorption (haáp thu nguyeân töû ngoïn löûa) GFAA – Graphite Flame Atomic Absorption (haáp thu nguyeân töû ngoïn löûa loø graphite ) AES – Atomic Emission Spectrometry (quang phoå phaùt xaï nguyeân töû ) ICP – AES ( taïm dòch : phöông phaùp quang phoå phaùt xaï plasma ; ICP – Inductively Coupled Plasma ).