Bg hoa phan tich 2 phan 1 8818

Khi phân tử hấp thụ hoặc bức xạ sẽ làm thay đổi cường độ của bức xạ điện từ nhưng không làm thay đổi năng lượng của bức xạ điện từ, bởi vì cường độ bức xạ điện từ xác định bằng mật độ cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN

BÀI GIẢNG MƠN HỌC

Tên mơn học: Hĩa phân tích 2

Tên tiếng Anh: ANALYTICAL CHEMISTRY

Trình độ: Đại Học

Số đơn vị học trình: 2 Giờ lý thuyết: 30 tiết Giờ thực hành:

Thơng tin Giảng viên:

 Tên Giảng viên: Đỗ Minh Kiệp

 Đơn vị: KHOA DƯỢC

 Điện thoại:

 E-mail: dmkiep@vttu.edu.vn

NỘI DUNG BÀI GIẢNG

1 Điều kiện tiên quyết: Hĩa hữu cơ 1 và 2, Hĩa vơ cơ, Hĩa phân tích 1

2 Mục tiêu mơn học:

- Hiểu được nguyên tắc của các phương pháp phân tích hĩa học hiện đại và các thủ thuật

- Hiểu và vận dụng được các phương pháp tách và làm giàu các cấu tử

- Giúp cho các quá trình kỹ thuật và sản xuất cơng nghiệp được vận hành tối ưu hoặc thích hợp và xây dựng các phương pháp kiểm tra

3 Phương pháp giảng dạy: Giảng dạy lý thuyết tại trường bằng phương pháp giảng

dạy tích cực với đồ dùng dạy học là bảng, phấn, màn hình, máy chiếu, giáo trình

mơn học

4 Đánh giá mơn học

4.1 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên

4.2 Thang điểm đánh giá

- Thuyết trình, báo cáo thực hành, làm bài tập nhóm, bài thu hoạch, tiểu luận hoặc kiểm tra giữa kỳ: 20%

- Thi cuối kỳ: 80%

5 Tài liệu tham khảo:

- Bộ y tế (2009).Dược điển Việt Nam IV, Hà Nội

- Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1985), Cơ sở lý thuyết Hóa

học Phân tích, Nhà xuất bản ĐH và THCN, Hà Nội

- Trần Tứ Hiếu (2002), Hóa học phân tích, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà

Nội

- A P Kreskov (1989), Cơ sở Hóa học Phân tích, Nhà xuất bản Mir, Maxcơva

(Người dịch: Từ Vọng Nghi, Trần Tứ Hiếu)

- Trường Đại học Y Dược TPHCM (2010), Giáo trình hóa phân tích 2, TP HCM

- Trường Đại học Y Dược Cần Thơ (2010),Giáo trình hóa phân tích 2, Cần Thơ

6 Đề cương môn học

Tên bài học

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ

CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐO THẾ

CHƯƠNG IV CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN LƯỢNG

CHƯƠNG VI CÁC KỸ THUẬT SẮC KÝ

CHƯƠNG VII CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU MẪU

7 Nội dung bài giảng chi tiết:

MỞ ĐẦU

Các phương pháp phân tích bằng công cụ có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật và công nghệ Với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử và tin học, các máy móc thiết bị phân tích cũng được hiện đại hóa, cho phép xác định nhanh chóng với độ chính xác cao các mẫu chứa hàm lượng rất nhỏ của các chất phân tích

Nhóm các phương pháp phân tích quang học dựa trên các tính chất quang học của chất cần phân tích, có một số phương pháp sau:

1 Phương pháp trắc quang (Ultra Violet – Visible – UV-Vis) dựa trên phép đo lượng bức xạ điện từ (bxđt) do dung dịch phân tích hấp thụ Ở đây còn kể đến phương pháp hấp đục, dựa trên phép đo lượng bxđt bị hấp thụ bởi các hạt huyền phù (dung dịch keo); Phương pháp khuyếch đục, dựa trên phép đo lượng bxđt bị khuyếch tán bởi các hạt huyền phù

2 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES (Atomic Emision Spectrometry), dựa trên sự khảo sát phổ phát xạ nguyên tử của nguyên tử chất phân tích

3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption Spectrometry), dựa trên sự khảo sát phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tử của chất phân tích

4 Phương pháp phát quang, dựa trên phép đo cường độ bức xạ do chất phân tích phát ra, dưới tác dụng của năng lượng bxđt chiếu vào nó

Ngoài ra, thuộc vào các phương pháp quang học còn có phương pháp khúc xạ, dựa trên phép đo chiết suất của chất phân tích; Phương pháp phổ hồng ngoại IR, Phương pháp phổ Rơntgen; Phương pháp phổ Raman…

Nhóm các phương pháp phân tích điện hóa, có một số phương pháp sau:

1 Các PPPT đo thế (Potentiometric Methods of Analysis);

2 Các PPPT điện lượng (Coulometric Methods of Analysis);

3 Các PPPT Von- ampe (Voltammetric Methods of Analysis)

+ Chiết lỏng lỏng (Liquid-Liquid Extraction, LLE);

+ Chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE),

Ưu và nhược điểm của các PPPT công cụ

- Chi phí thiết bị và phân tích đắt tiền;

- Người phân tích cần có trình độ chuyên môn cao

Khả năng ứng dụng của các PPPT công cụ

Lý do:

- Những ưu điểm của PPPT công cụ;

- Sự phát triển của các ngành vật lý, hoá lý và công nghệ thông tin;

- Sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật và công nghệ cao: vật liệu (nano); điện tử; chế tạo ,

Ứng dụng:

- Xác định lượng vết (ppm – mg/L) và siêu vết (ppb – g/L) hoặc nhỏ hơn ppb trong một số đối tượng:

+ Môi trường và sinh học

+ Thực phẩm, dược phẩm và y học,

- Trong nghiên cứu khoa học và công nghệ

- Nghiên cứu phát triển và hoàn thiện các PPPT mới

Miền phổ Tử ngoại chân không Tử ngoại Khả kiến Hồng ngoại

Độ dài sóng ánh sáng () được đo bằng đơn vị nanomet (nm):

1 nm = 10–3 mm = 10–6 cm = 10–9 m

- Khi  < 200 nm: do oxy trong không khí, hơi nước và nhiều chất khác hấp phụ

và vì vậy, cần đo bằng thiết bị chân không

- Khi 200  < 400 nm: ánh sáng vùng tử ngoại Chia làm 2 vùng:

+ Từ ngoại gần: 200  < 300 nm;

2 Năng lượng của photon – tính chất hạt của ánh sáng

- Năng lượng của một photon biểu diễn bằng phương trình Plank:

E = h Trong đó, h: hằng số Plank 6,62.10–27 erg.giây;

: tần số dao động điện từ

Mặt khác, ta có: C =  (C, tốc độ ánh sáng 3.1017 nm/giây) Trong phân tích quang phổ hấp thụ ít dùng đại lượng tần số (), mà thường dùng

số sóng (1/, cm–1) chính là số bước sóng trong 1 cm

Số sóng



 tỉ lệ thuận với tần số Năng lượng của photon phụ thuộc vào bước sóng của nó, bởi vì:

E = h = h*C/

 Các photon ở miền sóng càng ngắn thì năng lượng càng lớn

3 Các kiểu tương tác của ánh sáng với vật chất

Một chất sau khi hấp thụ E ở các tia sáng trong miền khả kiến hay tử ngoại sẽ làm kích thích hệ electron của phân tử Ở trạng thái kích thích, phân tử không bền Sau thời gian ngắn (10–8 s) phân tử trở lại trạng thái ban đầu Khi trở lại nó sẽ tỏa ra năng lượng (E) ở 3 dạng:

a E giải tỏa gây ra biến đổi hóa học của chất – ngành Quang hóa

Ví dụ Fe(SCN)3 tự oxy hóa dưới tác dụng của ánh sáng

Fe3+  Fe2+ và 2SCN–  (SCN)2

b E giải tỏa có thể thoát ra dưới dạng ánh sáng Do mất đi một phần nhất định E kích thích có thể biến thành nhiệt, nên E của photon bức xạ (Phát quang) nhỏ lơn E photon gây ra kích thích Do vậy, phổ phát quang bị dịch chuyển về phía sóng dài hơn so với phổ hấp thụ

c Trong đa số trường hợp, E hấp thụ biến thành chuyển động nhiệt được phân bố cho các mức E dao động của phân tử Đây là cơ sở của phân tích quang phổ hấp thụ phân

tử

Theo thuyết lượng tử thì các phân tử và bức xạ điện từ trao đổi năng lượng với nhau không phải bất kỳ và liên tục mà có tính chất gián đoạn Phân tử chỉ hấp thụ hoặc bức xạ 0,1, 2, 3…n lần lượng tử h. Khi phân tử hấp thụ hoặc bức xạ sẽ làm thay đổi cường độ của bức xạ điện từ nhưng không làm thay đổi năng lượng của bức xạ điện từ, bởi vì cường độ bức xạ điện từ xác định bằng mật độ các hạt photon có trong chùm tia còn năng lượng của bức xạ điện từ lại phụ thuộc vào tần số  của bức xạ Vì vậy, khi chiếu một chùm bức xạ điện từ với một tần số duy nhất đi qua môi trường vật chất thì sau khi đi qua năng lượng của bức xạ không hề thay đổi mà chỉ có cường độ của bức xạ thay đổi

Khi các phân tử hấp thụ năng lượng từ bên ngoài có thể dẫn đến các quá trình thay đổi trong phân tử (quay, dao động, kích thích electron phân tử…) hoặc trong nguyên tử (cộng hưởng spin electron, cộng hưởng từ hạt nhân)

Mỗi một quá trình như vậy đều đòi hỏi một năng lượng E > 0 nhất định đặc trưng cho nó, nghĩa là đòi hỏi bức xạ điện từ có một tần số riêng gọi là tần số quay  q, tần số dao động  d và tần số kích thích điện từ  đ Vì thế khi chiếu một chùm bức xạ điện từ với các tần số khác nhau vào thì các phân tử chỉ hấp thụ được các bức xạ điện từ

có tần số đúng bằng các tần số trên ( q,  d và  đ) để xảy ra các quá trình biến đổi trong phân tử như trên Do sự hấp thụ chọn lọc này mà khi chiếu chùm bức xạ điện từ với một dải tần số khác nhau đi qua môi trường vật chất thì sau khi đi qua, chùm bức xạ này

sẽ bị mất đi một số bức xạ có tần số xác định nghĩa là các tia này đã bị phân tử hấp thụ

CHƯƠNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ HẤP THỤ

PHÂN TỬ (Phổ electron hay phổ UV-Vis)

Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử hay còn gọi là phương pháp đo quang, phương pháp phân tích trắc quang phân tử là một trong những phương pháp phân tích công cụ thông dụng với rất nhiều thế hệ máy khác nhau, từ các máy đơn giản của thế hệ trước còn được gọi là các máy so màu đến các máy hiện đại được tự động hóa hiện nay, gọi là máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

Các máy đo quang làm việc trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS) từ 190nm đến khoảng 900nm

1 Cơ sở lí thuyết của phương pháp

1.1 Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu

Dung dịch có màu là do bản thân dung dịch đã hấp thụ một phần quang phổ (một vùng phổ) của ánh sáng trắng, phần còn lại ló ra cho ta màu của dung dịch, chính là màu phụ của phần ánh sáng trắng đã bị hấp thụ (vùng quang phổ còn lại) Ví dụ: dung dịch Fe(SCN)3 ta nhìn thấy màu đỏ là do khi ánh sáng chiếu vào dung dịch, dung dịch này hấp thụ mạnh bức xạ đơn sắc màu xanh và xanh lá cây, vùng quang phổ còn lại ló ra cho ta màu đỏ

Sự hấp thụ của dung dịch theo màu được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Sự hấp thụ màu của các dung dịch màu

TIA SÁNG ĐƠN SẮC BỊ HẤP THỤ MÀU CỦA DUNG DỊCH

1.2 Các định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng

Định luật Bourguear - Lambert:

Khi chiếu một chùm bxđs có cường độ I0 qua một lớp vật chất có bề dày l, thì cường độ bxđs ló ra I bao giờ cũng nhỏ hơn I0 Có thể biểu diễn bằng biểu thức:

Trong đó: Ia là phần cường độ bị hấp thụ

Ir là phần cường độ bị phản xạ lại

I là phần cường độ ló ra

Dựa vào vô số thực nghiệm, hai nhà bác học đã đưa ra định luật hấp thụ

ánh sáng, biểu diễn bằng biểu thức:

Trong đó k là hệ số hấp thụ, giá trị của k phụ thuộc vào bản chất của vật chất và

vào bước sóng λ của bxđs

Định luật Lambert - Beer:

Khi áp dụng định luật Bourguear - Lambert cho trường hợp vật chất là dung dịch

có độ dày l ( dung dịch đựng trong cuvét có độ dày l ) chứa chất hấp thụ có nồng độ C

Nhà bác học Beer đã đưa ra định luật Lambert - Beer:

- Nội dung: Với cùng bề dày của lớp dung dịch, hệ số hấp thụ k tỉ lệ với nồng độ

của chất hấp thụ của dung dịch

Nếu đổi logarit tự nhiên về logarit thập phân thì biểu thức của định luật Lambert -

Beer có thể biểu diễn bằng biểu thức:

I = I0 10-ε.l.C (1.5) Trong đó: C- là nồng độ dung dịch, đo bằng mol/l

l - là bề dày của cuvét đựng dung dịch, đo bằng cm

ε - được gọi là hệ số tắt phân tử hay hệ số hấp thụ phân tử ε là đại lượng xác định, phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ, vào bước sóng λ của bxđs và

vào nhiệt độ

2.1.3 Các đại lượng hay sử dụng

Biểu thức (2.5) chính là cơ sở cho phương pháp phân tích định lượng Tuy nhiên, quan

hệ giữa cường độ ánh sáng và nồng độ của dung dịch thông qua hàm logarit, để thuận

tiện cho sử dụng, chúng ta thường sử dụng các đại lượng sau:

Độ truyền quang T: là tỉ lệ giữa cường độ chùm sáng đơn sắc sau khi đi qua dung dịch

I với cường độ chùm sáng đơn sắc chiếu vào I0

T = I/I0 = 10-ε.l.C (2.6) Nếu l = 1cm thì T gọi là hệ số truyền quang

Trên các máy phân tích, T thường được biểu diễn bằng %, Thang đo T từ 0 ÷ 100

Mật độ quang D (Dentisity) hay độ hấp thụ A (Absorption) hay độ tắt E (Extinction):

được định nghĩa theo biểu thức sau:

D = A = E = - lg T = lg(I0 /I) = ε.l.C

Với các dung dịch chứa chất hấp thụ xác định, đựng trong các cuvét có kích thước như nhau thì ε và l là không đổi, khi này có thể biểu diễn:

D = A = K.C (1.7)

Hay nói cách khác, sự phụ thuộc giữa mật độ quang và nồng độ dung dịch là tuyến tính, đó chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng trắc quang phân tử Như vậy nguyên tắc chung của phương pháp đo quang để xác định một chất X nào đó, ta chuyển nó thành một chất có khả năng hấp thụ ánh sáng (bxđs) rồi đo sự hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định

Tuy nhiên để có thể áp dụng biểu thức này đòi hỏi phải đề cập đến các yếu tố ảnh hưởng

2.1.4 Tính chất của mật độ quang và ứng dụng trong hóa phân tích

Biểu thức D = A = ε.l.C cũng có thể coi là nội dung của định luật Lambert - Beer

Nếu ta đo mật độ quang của dung dịch có nồng độ 1mol/l đựng trong cuvet có bề dày 1cm thì giá trị mật độ quang đo được chính là hệ số hấp thụ phân tử, ε = D, đây chính là

ý nghĩa vật lý của hệ số hấp thụ phân tử của một chất nhất định; ε phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh sáng và vào bước sóng của bxđs được hấp thụ

Đo mật độ quang của dung dịch bằng một cuvét (l, C = const) ở các bước sóng khác nhau thì ta được đường cong biểu diễn phổ hấp thụ của dung dịch, D = f(λ) hay ε = f(λ)

Hình 1.1 Dạng đường cong hấp thụ D = f(λ)

Đo mật độ quang của một dãy dung dịch có nồng độ khác nhau bằng một cuvét tại một bước sóng λ nhất định ( l, λ = const ) thì đường biểu diễn D = f(C)

sẽ là đường thẳng

Hình 1.2 Dạng đường biểu diễn D = f(C)

Một đặc tính rất quan trọng của mật độ quang đó là tính cộng tính, có thể chứng minh như sau:

Giả sử có một chùm bxđs có cường độ I0 đi qua 2 dung dịch có bề dày l1 và l2tương ứng với các nồng độ C1, hệ số tắt ε1 và C2, hệ số tắt ε2

D = lg(I0 /I2 ) = lg(I0 /I1 ) + lg(I1 /I2 ) = D1 + D2 = ε1.l1.C1 + ε2.l2.C2

Như vậy mật độ quang chỉ phụ thuộc vào số các phần tử hấp thụ ánh sáng nằm trên đường ánh sáng truyền qua Trong dung dịch có nhiều chất tan hấp thụ bxđs thì mật độ quang đo được chính là tổng các mật độ quang của các chất có trong dung dịch, D = Σ Di Khi muốn đo mật độ quang của chất phân tích ở trong dung dịch có nhiều chất thì phải loại trừ mật độ quang của các thành phần còn lại, đó chính là mật độ quang của dung dịch trống hay dung dịch so sánh

Dung dịch trống hay dung dịch so sánh là dung dịch chứa tất cảc các thành phần trong dung dịch phân tích trừ chất phân tích Trong thực tế, nhiều khi độ hấp thụ của dung dịch so sánh rất nhỏ, không đáng kể thì người ta có thể thay bằng nước cất

1.2 Các điều kiện tối ưu cho một phép đo quang

Ta biết D = f(λ,l,C) và theo định luật Lambert - Beer khi 2 đại lượng λ,l không đổi

thì sự phụ thuộc D = f(C) là tuyến tính, phải có dạng y = ax là một đường thẳng, đây cũng chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng Như vậy những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng là bước sóng của ánh sáng tới và các yếu tố gây ảnh hưởng tới

nồng độ C có thể làm sai lệch định luật Lambert - Beer gây sai số cho phép phân tích, vì

vậy ta phải đặc biệt chú ý đến các yếu tố này

1.2.1 Sự đơn sắc của nguồn bxđt

Giả sử chùm sáng tới có cường độ I0 không phải là tia sáng đơn sắc mà là một chùm tia có cường độ I01, I02, I03 và chất phân tích chỉ hấp thụ tia thứ 2 còn không hấp thụ tia 1 và tia 3, khi này

D = lg( I0 /I) = lg( I01+ I02+ I03)/I01+I2+ I03) Nếu tăng nồng độ C thì I2 sẽ giảm còn I01 và I03 vẫn không bị hấp thụ, khi tăng C đến một mức nào đấy thì I2 = 0, lúc đó:

D = lg( I01+ I02+ I03)/(I01+ I03) = const Lúc này D = f(C) không tuyến tính nữa Việc tạo được chùm tia bxđs có tính đơn sắc cao lại phụ thuộc vào thiết bị, tùy theo các máy phân tích mà bộ phận tạo bức xạ đơn sắc có thể là kính lọc màu; hệ lăng kính hay cách tử với độ phân giải cụ thể, khi này sẽ quy định tính chính xác của phép đo

1.2.2 Bước sóng tối ưu λ max

Các chất hấp thụ bxđs một cách chọn lọc, miền bxđs bị hấp thụ mạnh nhất ứng với năng lượng của bước chuyển điện tử Hay nói cách khác, dung dịch chất màu mà ta phân tích hấp thụ bxđs một cách chọn lọc, phổ hấp thụ cũng là một đặc trưng điển hình của chất màu

Khi sử dụng phương pháp đo quang để phân tích định lượng một chất,người ta phải dùng tia đơn sắc nào mà khi chiếu vào dung dịch giá trị mật độ quang đo được là lớn nhất, gọi là mật độ quang cực đại Dmax, khi này cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất Bước sóng tương ứng với mật độ quang cực đại Dmax gọi là bước sóng tối ưu λmax Với mỗi dung dịch nghiên cứu nhất định, chúng ta phải xác định bước sóng λmax trước khi tiến hành phân tích định lượng Thông thường các giá trị λmax của các chất đã được nghiên cứu khảo sát và liệt kê trong các bảng tra hay các quy trình phân tích

có sẵn, chúng ta có thể tham khảo Hoặc chúng ta có thể xây dựng đường cong hấp thụ trên máy đo quang và từ đó chọn λmax thích hợp

Hinh 1.3 Khoảng tuyến tính của định luật Lambert - Beer

Khoảng tuyến tính là khác nhau đối với các máy đo khác nhau và với các đối lượng phân tích khác nhau Do đó phải xác định khoảng tuyến tính cho từng phép phân tích cụ thể

1.2.4 Sự ổn định của dung dịch

Trong các phương pháp đo quang, người ta thường đưa dung dịch phân tích về dạng dung dịch có màu bằng cách tạo phức với thuốc thử trong môi trường xác định Sự ổn định của dung dịch đo là một yếu tố rất quan trọng để phép đo được chính xác, sự ổn định này thường là: môi trường pH; Sự có mặt của ion lạ; Thời gian ổn định màu; Nhiệt độ

Nếu thuốc thử dùng trong phương pháp này thuộc dạng axit mạnh thì pH hầu như không ảnh hưởng đến sự hấp thụ bức xạ điện từ Nếu thuốc thử thuộc dạng axit yếu thì yếu tố pH sẽ ảnh hưởng đến sự tạo phức và phải tìm điều kiện môi trường pH tối ưu cho quá trình xác định Ngoài ra cũng phải kể đến một số phức màu có màu và độ bền thay đổi theo pH, ví dụ phức của ion Fe3+ với axít salixilic (H2Sal) ở môi trường axít pH < 2

có màu tím; ở môi trường pH từ 4 ÷ 10 có màu đỏ và ở trong môi trường kiềm pH > 10

có màu vàng

Thông thường trong các mẫu phân tích ngoài chất phân tích không thể không kể đến

sự có mặt của ion lạ, các ion này có khả năng tương tác với chất cần phân tích hay tạo màu với thuốc thử trong dung dịch cho nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình xác định, bắt buộc phải tìm cách loại trừ Hai cách hay sử dụng nhất để loại trừ là tách chúng ra khỏi dung dịch phân tích hoặc tìm cách che Việc tách các ion lạ ra khỏi dung dịch phân tích nói chung rất khó thực hiện do nồng độ của chúng trong dung dịch phân tích rất nhỏ cho nên trong thực tế phân tích người ta thường tìm cách che ảnh hưởng của chúng bằng biện pháp thích hợp, nghĩa là chúng vẫn ở trong dung dịch phân tích nhưng được đưa vào dạng hợp chất, thường là dạng hợp chất phức bền, nên không ảnh hưởng đến quá trình

phân tích Ví dụ: ion Fe3+ ảnh hưởng đến quá trình phân tích phôtphát trong nước, người

ta thường che ảnh hưởng của nó bằng cách đưa về phức bền với F-; ion Ca2+, Mg2+ ảnh hưởng đến quá trình phân tích nitrat và amoni, được che ảnh hưởng bằng cách đưa về phức bền với TrilonB…

Thời gian ổn định màu của phức giữa chất cần phân tích với thuốc thử cũng là một yếu tố quan trọng, ta nên kiểm tra xem thời gian nào ổn định màu vì cường độ màu của một số dung dịch thì bền nhưng đối một số dung dịch màu khác thì lại chỉ bền trong một thời gian nhất định

Nói chung với nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật Lambe - Bia nhưng trong từng quy trình cụ thể cho từng đối tượng phân tích bao giờ cũng phải xác định các điều kiện tối ưu, đó là: bước sóng cực đại λmax ; khoảng tuyến tính và các điều kiện có thể ảnh hưởng như nhiệt độ; thời gian; lượng thuốc thử và nếu cần phải loại trừ ảnh hưởng của các ion lạ trong dung dịch phân tích

1.3 Các máy đo quang

Không phụ thuộc vào vùng phổ, các máy đo độ truyền quang và độ hấp thụ ( mật

độ quang ) của dung dịch bao gồm 5 bộ phận cơ bản:

- Nguồn bức xạ có năng lượng ổn định

- Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc cho phép ta chọn bước sóng của bức xạ đơn sắc thích hợp với chất nghiên cứu

- Các cuvet chứa dung dịch đo

- Đêtectơ để chuyển tín hiệu quang - năng lượng bức xạ - thành tín hiệu đo được, thường là tín hiệu điện

- Bộ phận chỉ thị kết quả đo của tín hiệu

Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang như sau:

liên tục đơn sắc dung dịch

Tuỳ theo cấu tạo của các loại thiết bị mà người ta chia ra làm 2 loại máy đo quang

là máy 1 chùm tia và máy 2 chùm tia

Độ phức tạp của các bộ phận riêng của các máy đo phổ hấp thụ của dung dịch cũng phụ thuộc vào các máy khác nhau, vào vùng bước sóng kể cả vùng sử dụng các số liệu

Ví dụ: để đo độ hấp thụ trong vùng khả kiến ta có các máy so màu bằng mắt, máy so màu quang điện, trong vùng hồng ngoại ta có máy quang phổ hồng ngoại IR, hiện nay các máy quang phổ hấp thụ phân tử thường cho phép đo trong vùng tử ngoại UV và cả vùng khả kiến VIS từ 190nm đến 1100nm, gọi chung là các máy quang phổ hấp thụ phân tử

UV - VIS Sau đây chúng ta đề cập đến một số thiết bị

1.3.1 Các máy so màu bằng mắt

Trong các máy so màu bằng mắt thì nguồn bức xạ liên tục chính là ánh sáng mặt trời; đetectơ chính là mắt và bộ não của con người Tuy nhiên mắt và bộ não chỉ có khả năng so sánh màu chứ không có khả năng cho thông báo về giá trị cường độ hấp thụ hay mật độ quang do vậy chúng ta cần có các dung dịch chất chuẩn để so sánh màu của chúng với màu của các dung dịch cần phân tích Như vậy nguyên tắc chung ở đây là việc so màu của mẫu với màu của một dãy dung dịch chuẩn để tìm ra các màu bằng nhau, tức là có nồng

độ chất cần xác định như nhau Trong phương pháp này người ta dùng các ống nghiệm so màu Nessler, được chuẩn hóa sao cho bề dày của các dung dịch đều giống nhau Với nguyên tắc này người ta cũng tiến hành quá trình chuẩn độ so màu

Các phương pháp so màu bằng mắt có nhiều hạn chế nhưng chúng cũng có ứng dụng rộng rãi đối với các phép phân tích hàng loạt nếu nhu cầu về độ chính xác không cần thật cao

1.3.2 Các máy so màu quang điện

Máy so màu quang điện có cấu tạo đơn giản, tương đối rẻ tiền để thực hiện phép phân tích định lượng bằng phương pháp đo quang Ưu điểm của chúng so với các máy quang phổ phức tạp chính là sự đơn giản trong cấu tạo và cách sử dụng Một máy so màu quang điện thường có 2 chức năng đo là độ truyền quang T hoặc mật độ quang D và bộ phận chỉ thị kết quả chỉ là thang đo hoặc màn hình digital hiện số

• Nguồn bức xạ:

Nguồn bức xạ hay sử dụng nhất trong máy so màu quang điện để nhận được bức

xạ vùng khả kiến là sợi chỉ của đèn vonfram mà tính chất của nó gần với tính chất của vật đen tuyệt đối, khi nung nóng đến sáng trắng sẽ phát ra bức xạ liên tục, bức xạ này có năng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ ở lũy thừa bậc bốn và công suất bức xạ ở một nhiệt

độ nhất định lại phụ thuộc vào độ dài sóng ở lũy thừa bậc năm Nói chung nhiệt độ làm việc của sợi vonfram đạt được gần đến 2870K, phần chính của năng lượng do vậy được phát xạ trong vùng hồng ngoại, người ta dùng đèn với sợi vonfram trong khoảng bước sóng từ 320nm đến 2500nm Để đèn cho bức xạ liên tục và ổn định trong vùng khả kiến phải có sự kiểm tra nghiêm ngặt về hiệu thế, thường dùng máy biến thế có hiệu thế cố định hoặc một ắc quy để cung cấp cho đèn một nguồn ổn định

• Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc:

Kính lọc sáng có khả năng hấp thụ một phần xác định của phổ và tách ra một chùm bức xạ, coi như tạo được một chùm tia đơn sắc, tuy nhiên độ đơn sắc là không cao Các kính lọc sáng hay dùng là các thủy tinh màu hay các bản thủy tinh mà ở giữa các bản này người ta đặt những chất nhuộm được pha trong gelatin, tùy theo máy đo sẽ có các bộ kính

lọc sáng ( kính màu ) với số lượng nhất định

Kính lọc giao thoa ánh sáng có thể tạo được dải sóng hẹp hơn ( khoảng 10nm ), được làm từ vật liệu trong suốt từ CaF2 hay MgF2, được đặt giữa hai bản thủy tinh mà bề mặt của chúng được phủ bằng các màng kim loại nửa trong suốt Bề dày của lớp vật liệu xác định độ dài sóng của bức xạ đi ra, được kiểm tra chặt chẽ Sự giao thoa ánh sáng thực hiện nhờ hai lớp kim loại, tạo dải truyền quang hẹp hơn, có nghĩa là có khả năng lớn hơn

để tạo ra bước sóng mong muốn so với kính lọc hấp thụ Các kính lọc giao thoa ánh sáng được sản xuất với các giải truyền quang trong khoảng từ vùng tử ngoại cho đến gần 6μm trong vùng hồng ngoại

• Cuvet đựng dung dịch đo:

Các cuvet được dùng trong các máy so màu quang điện thường được chế tạo từ thủy tinh, mặc dù các cuvet chất dẻo trong suốt cũng có một số ứng dụng Các cuvet phải được đặt hoàn toàn vuông góc với chùm sáng để làm giảm sự mất mát do phản xạ Độ tin cậy của phép đo cũng phụ thuộc nhiều vào cách làm việc đúng với cuvet Dấu vân tay, dầu mỡ và các chất bẩn làm thay đổi đáng kể khả năng truyền quang của chúng Do vậy nhất thiết phải làm sạch cuvet trước và sau khi dùng Không được sấy cuvet trong tủ sấy hay hơ trên ngọn lửa Các cuvet thường phải được chuẩn hóa có hệ thống so với nhau nhờ dung dịch so sánh

lệ thuận với cường độ của chùm sáng đến, cụ thể như sau:

S = I.k + d Trong đó: S là tín hiệu của đêtectơ trong các đơn vị cường độ dòng, điện trở hay hiệu điện thế Hằng số k là số đo độ nhạy của đêtectơ trong các đơn vị của tín hiệu điện trên một đơn vị cường độ bức xạ Đại lượng d còn gọi là dòng tối ( dark current ), là một tín hiệu hằng định đối với đêtectơ khi không có bức xạ Giá trị của d thường không lớn, về nguyên tắc các máy với đêtectơ có dòng tối được trang bị một điện kế cho phép nhờ một tín hiệu ngược lại dẫn đến giá trị d bằng không Như vậy:

I = S/k

I0 = S0/k Trong đó S và S0 là các tín hiệu điện của đêtectơ khi bức xạ đi qua dung dịch phân tích và dung dịch so sánh ( dung dịch trống ) Thay các phương trình này vào phương trình định luật Lambe - Bia ta có:

lg( I0/I ) = lg( S0/S ) = D Với nguyên tắc hoạt động như vậy, có một số loại tế bào quang điện được đề cập dưới đây

Tế bào quang điện lớp chắn: được cấu tạo từ điện cực đồng hay sắt trên đó có đưa

vào vật liệu bán dẫn, bề mặt của chất bán dẫn được phủ một lớp màng trong suốt từ vàng bạc hay chì, màng này cũng chính là điện cực thứ hai hay điện cực thu nhận, tất cả hệ được bảo vệ bằng một vỏ bọc trong suốt Cơ chế hoạt động như sau: Khi chiếu một chùm sáng thì một số electron trong lớp chất bán dẫn có một năng lượng đủ lớn để vượt qua bản chắn và thâm nhập vào màng kim loại Nếu nối màng với bản theo một phía khác của lớp bán dẫn bằng sợi chỉ bên ngoài và nếu điện trở không quá lớn thì xuất hiện dòng điện, dòng điện này thường là đủ lớn hoặc có thể được khuyếch đại để đo bằng một điện

kế hay một microampe kế Như vậy lực của dòng điện tỉ lệ với cường độ của bức xạ chiếu vào tế bào quang điện, nói chung các dòng cỡ từ 10 đến 100μA Các tế bào quang điện lớp chắn chủ yếu được sử dụng để đo bức xạ trong vùng khả kiến, độ nhạy cực đại với bước sóng khoảng 550nm và giảm cho đến bước sóng khoảng 250nm và 750nm

Tế bào quang điện chân không ( Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài ):

Tế bào quang điện bao gồm một catôt nửa hình ống và một anôt dây được đặt giữa một bình chân không Bề mặt lõm của catôt được phủ một lớp vật liệu nhạy ánh sáng và phát ra electron dưới tác dụng của bức xạ Sơ đồ trên hình 2.4

Hình 2.4 Sơ đồ tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài

1- Chỉ anot; 2- Catot nhạy quang; 3- Acquy; 4- Điện trở; 5- Bộ phận chỉ thị

Nếu đặt một hiệu điện thế vào các điện cực thì các electron bắn ra được hướng đến anôt, kết quả sẽ xuất hiện một dòng điện quang, sẽ được khuyếch đại và cho tín hiệu đo Dòng điện nhận được gây ra sự giảm hiệu thế dọc theo điện trở R sau đó được khuyếch

đại và đo nhờ bộ phận chỉ thị Bề mặt của catôt nhạy quang của tế bào quang điện được cấu tạo từ một kim loại kiềm hay oxyt của nó, có khi là sự tổ hợp với oxyt của các kim loại khác; Vật liệu catôt xác định đặc tính quang phổ của tế bào quang điện

Các máy so màu quang điện do các hãng khác nhau sản xuất sẽ khác nhau về độ phức tạp, các đặc tính làm việc và giá thành Không một máy nào có thể xem là toàn năng mà việc chọn máy được xác định bằng loại công việc mà máy phải phục vụ Dưới đây là sơ đồ máy so màu quang điện một chùm tia và hai chùm tia

Hình 2.5 Sơ đồ máy so màu quang điện một và hai chùm tia

a) Máy một chùm tia: 1- Đèn vofram; 2- Màng di động để chuẩn hóa 100%T; 3-Cuvet chứa dung dịch so sánh; 4- Microampe kế; 5- Kính lọc sáng; 6- Cuvet chứa dung dịch phân tích; 7- Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài b) Máy hai chùm tia: 8- Gương; 9- Tế bào quang điện; 10- Điện kế để chuẩn hóa 100%T

Ở máy hai chùm tia dòng sáng được phân giải nhờ gương, một phần đi qua dung dịch phân tích, phần thứ hai đi qua dung dịch so sánh Bộ phận chỉ thị tín hiệu là thang

đo của độ truyền quang trong các đơn vị tuyến tính từ 0 đến 100, hoặc cũng có thể là thang đo mật độ quang D

2.3.3 Các máy quang phổ UV- VIS

Khác với máy so màu quang điện, các máy quang phổ UV-VIS hiện nay được thiết

kế để đo phổ trong vùng tử ngoại và trông thấy, thường sử dụng lăng kính hay cách tử cho phép thay đổi một cách liên tục độ dài sóng; đêtectơ là nhân quang điện hay ống nhân quang điện

• Nguồn bức xạ:

Trong các máy quang phổ UV-VIS hiện nay thường trang bị 2 loại nguồn, trong vùng khả kiến thì dùng đèn vonfram W- Lamp, còn nguồn bức xạ tử ngoại được biết đến nhiều nhất là đèn hiđrô hay đèn đơteri D- Lamp Các đèn hiđrô hay đèn đơteri bức xạ một phổ liên tục do có sự chuyển các phân tử khí vào trạng thái kích thích Sự trở về trạng thái ban đầu có kèm theo sự phân hủy của phân tử bị kích thích để tạo ra photon của bức

xạ tử ngoại và 2 nguyên tử hiđrô trong trạng thái cơ bản Năng lượng được hấp thụ tách

ra ở hai dạng và chính là năng lượng động học của các nguyên tử hiđrô và năng lượng photon của bức xạ tử ngoại Năng lượng động học cung cấp cho cả 2 nguyên tử hiđrô không bị lượng tử hóa, do vậy mà nhận được một phổ rộng của năng lượng các 2 nguyên

tử hiđrô

• Các nguồn tạo bức xạ đơn sắc ( máy tạo bức xạ đơn sắc ): làm nhiệm vụ phân li

bức xạ thành bức xạ đơn sắc có độ dài sóng khác nhau, có một số loại như sau :

- Máy tạo bức xạ đơn sắc bằng lăng kính

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống tạo bức xạ đơn sắc bằng lăng kính

1- Khe vào ; 2- Thấu kính tập hợp ; 3- Lăng kính ; 4- Thấu kính tiêu điểm; 5- Mặt

phẳng tiêu điểm ; 6- Khe ra

Cơ chế hoạt động như sau: bức xạ đi qua khe vào được tập hợp vào thấu kính thành chùm tia song song và sau đó chiếu đến bề mặt của lăng kính dưới một góc xác định Trên cả 2 mặt của lăng kính xảy ra sự khúc xạ, bức xạ phân giải sau đó được tập

trung trên một mặt phẳng hơi lõm trên đó có phân bố khe ra Bằng cách quay lăng kính

có thể hướng bức xạ với độ dài sóng cần thiết vào khe này Để có thể đạt được độ phân giải ánh sáng cao, còn có các biện pháp kỹ thuật nhất định; Tuy nhiên việc sử dụng máy tạo bức xạ đơn sắc với quang học thủy tinh chỉ giới hạn trong vùng khả kiến do thủy tinh

hấp thụ bức xạ tử ngoại - Máy tạo bức xạ đơn sắc bằng cách tử ( mạng lưới ):

Hình 2.7 Sự phân giải tạo chùm bức xạ đơn sắc trên mạng lưới phản xạ

Sự phân giải các bức xạ khả kiến, tử ngoại kể cả hồng ngoại có thể thực hiện được bằng cách cho chùm bức xạ đi qua cách tử trong suốt hay phản xạ bức xạ từ một lưới phản

xạ Các cách tử là một cục thủy tinh hay một vật liệu trong suốt khác trên đó có vạch ra các đường song song Khi có sự chiếu sáng cách tử bằng một chùm bức xạ đi qua khe thì mỗi vạch sẽ trở nên một nguồn bức xạ mới Kết quả giao thoa của nhiều chùm sáng thì bức xạ sẽ được phân giải thành các phần với các độ dài sóng khác nhau Nếu chùm bức xạ được tập trung trên một mặt phẳng ta sẽ nhận được một phổ mà dạng của nó lập lại dạng của khe vào Cách tử thích hợp để dùng trong các vùng khả kiến và tử ngoại có gần 600 vạch trên 1cm Các mạng lưới phản xạ nhận được bằng cách cắt các lỗ rãnh trên bề mặt đã được đánh bóng của kim loại Tương tự, bức xạ được phản xạ từ mỗi phần lồi lên của mạng lưới và sự giao thoa của các chùm phản xạ sẽ gây ra sự phân giải bức xạ

Ngoài ra còn có các máy tạo bức xạ đơn sắc đôi, bao gồm từ hai cấu phần phân giải, có nghĩa là gồm hai lăng kính, hai mạng lưới hay lăng kính và mạng lưới Sự kết hợp này làm cho khả năng phân giải của máy tăng lên rất nhiều

Cuvet: thường sử dụng cuvet thủy tinh cho vùng khả kiến, nếu đo trong vùng tử ngoại thì

phải dùng cuvet thạch anh

Các đêtêctơ : Trong các máy UV-VIS thì đêtêctơ là các tế bào quang điện với hiệu ứng

quang điện ngoài hay các nhân quang điện

Trên hình 2.8 là sơ đồ cấu trúc của một nhân quang điện Bề mặt của catot về thành phần không khác bề mặt catot của tế bào quang điện phát ra các electron khi chiếu sáng

Hình 2.8 Sơ đồ nhân quang điện

Nhân quang điện còn chứa các điện cực phụ được kí hiệu bằng số từ 1 đến 9 gọi là các đinot Hiệu thế trên đinot 1 dương hơn 90V so với trên catot, do vậy mà các electron được tăng tốc theo hướng của nó Khi đập lên đinot, mỗi electron gây ra sự phát xạ một

số electron bổ sung, đến lượt các electron này lại hướng đến đinot 2 mà hiệu thế của nó dương hơn 90V so với hiệu thế của đinot 1 Một lần nữa cứ mỗi một electron đập lên bề mặt lại phát ra một số electron Khi quá trình này lặp lại 9 lần thì cứ mỗi một photon nhận được 106 → 109 electron Tập hợp các electron này cuối cùng hướng tới anot, dòng

điện được tăng cường nhận được này đi qua điện trở R, sau đó có thể khuyếch đại bổ sung và được đo

Tương tự như các máy so màu quang điện, các máy UV-VIS giống nhau ở sơ đồ khối nhưng sẽ khác nhau về độ phức tạp, các đặc tính làm việc và giá thành Trong các máy hai chùm tia, bằng cách nào đó chùm sáng được chia đôi hoặc ở giữa máy tạo bức

xạ đơn sắc hoặc theo lối ra khỏi máy này : một chùm đi qua dung dịch phân tích và một chùm khác đi qua dung dịch so sánh Trong một số máy, người ta so sánh cường độ của

cả hai chùm nhờ một hệ đôi của các đêtêctơ và các bộ khuyếch đại sao cho nhận được ngay mật độ quang hay độ truyền quang Trong các máy khác, bức xạ của nguồn được tách ra một cách cơ học và các xung ánh sáng lần lượt đi qua các dung dịch phân tích và dung dịch so sánh Sau đó chùm sáng cuối cùng được cấu tạo lại và rơi vào một đêtêctơ, qua bộ phận khuyếch đại và cuối cùng cho nhận tín hiệu đo là mật độ quang hay độ truyền quang

Dưới đây chúng ta chủ yếu đề cập đến phương pháp phân tích định lượng cho các máy so màu quang điện hay máy UV-VIS, còn gọi là các phương pháp trắc quang phân

tử hay đo quang

Để phân tích định lượng trắc quang phân tử, có hai phương pháp hay được sử dụng

là phương pháp đường chuẩn; phương pháp thêm chuẩn; ngoài ra còn có phương pháp vi sai Tuy nhiên trước khi thực hiện các phương pháp này, người phân tích phải tìm được

các điều kiện tối ưu cho sự làm việc của máy đo, xác định bước sóng cực đại λ max và khoảng tuyến tính của nồng độ

2.4.1 Phân tích định lượng bằng phương pháp đường chuẩn

Khi phân tích hàng loạt nhiều mẫu, người ta thường sử dụng phương pháp đường tiêu chuẩn, phương pháp này cho phép phân tích và tính toán kết quả nhanh, có thể triệt tiêu được các sai số hệ thống, thường được lập trình sẵn trong các phần mềm điều khiển của máy Quy trình thực hiện như sau :

● Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác, tăng dần nhất định C1,

C2, C3, C4, C5, C6 của chất chuẩn phân tích, chất chuẩn phân tích X đã được đưa về dạng phức màu bằng thuốc thử thích hợp

● Đo mật độ quang D1, D2, D3, D4, D5, D6 của các dung dịch chuẩn tại bước sóng

λ max đã khảo sát

● Xây dựng đường chuẩn D = f(C)

● Chuẩn bị mẫu trong điều kiện tương tự, đo mật độ quang Dx

● Dựa vào đường chuẩn suy ra nồng độ Cx

2.4.2 Phân tích định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn

● Đo mật độ quang của dung dịch phân tích Dx

● Thêm một lượng chất chuẩn a vào dung dịch phân tích, đo mật độ quang Dx+a từ các giá trị đo được, xác định nồng độ của mẫu Cx

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ HẤP

THỤ NGUYÊN TỬ

AAS: Atomic Absorption Spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử

F-AAS: Flame Atomic Absorption Spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa GF-AAS: Graphit Funce Atomic Absorption Spectrocopy - Phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit

2.1 Định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng của nguyên tử tự do

2.1.1 Khái niệm

Giả sử chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào một đám hơi nguyên tử (nguyên tử ở trạng thái hơi) hay nguyên tử tự do thì các nguyen tử đó sẽ hấp thụ các bức

xạ có bước sóng ứng đúng với các tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ

 Quá trình đó là quá trình hấp thụ ánh sáng (năng lượng) của nguyên tử

 Phổ phát sinh trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử

2.1.2 Đặc điểm của các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi

- Có khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ của các bức xạ mà nó có khả năng phát

N là số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi; cuvet

L là bề dày của lớp hấp phụ Trong thiết bị đo, L chính là chiều dày của lớp nguyên tử hóa hay cuvet graphit (thường là const)

 A = K1 N (1.4) Mặt khác, giữa N và C có mối quan hệ sau N = K2 CL (1.5)

 A = K3 CL (1.6) Khi C nhỏ thì L = 1 và A = a C (1.7)

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hấp thụ nguyên tử

2.2.1 Tối ưu hóa các thông số của thiết bị đo

- Chọn bước sóng áng sáng thích hợp cho nguyên tố xác định;

- Chọn cường độ dòng điện làm việc của đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp – HCL) trong vùng 60% đến 80% so với cường độ max;

- Khe của máy đo;

- Thời gian đo;

- Xác định vùng tuyến tính của A theo C;

2.2.2 Tối ưu hóa các điều kiện nguyên tử hóa mẫu

- Nguyễn tử hóa mẫu là công việc quan trọng nhất trong PP AAS;

- Mục đích của quá trình là tạo ra đám hơi các nguyên tử từ mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định

a Nguyên tử hóa bằng đèn khí (Flame Atomic Absorption Spectroscopy – F-AAS) (hình bên)

Các yêu cầu của đèn khí:

- Ngọn lửa đèn khí phải làm nóng đều chất PT.Nguyên tử hóa với hiệu suất cao;

- Nhiệt độ phải đủ lớn, có thể điều chỉnh được và phải ổn định theo tời gian;

- Ngọn lửa phải thuần khiết, không sinh ra các vạch phổ phụ hay phổ nền có A quá lớn;

- Bề dày của ngọn lửa có thể điều chỉnh được

Sau đây là nhiệt độ của một số ngọn lửa thường dùng

Bảng 2.1 Thành phần khía và nhiệt độ của ngọn lửa trong F-AAS

Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo 2 bước sau:

- Phun dung dịch mẫu vào buồng đốt dạng sương mù cúng với khí mang và khí cháy (sol khí - aerosol) để nguyên tử hóa

- Quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa các hạt mẫu Quá tình này xảy ra theo 2 cơ chế sau:

+ Cơ chế 1: MexAy (r)  MexAy (k)  xMe (k) + yA (k)

Me (k)  +h  phổ AAS + Cơ chế 2: MexAy (r)  xMe (k) + yA (k)  xMe (k)

 Cần chọn điều kiện nguyên tử hóa cho từng nguyên tố và từng loại mẫu như sau:

- Thành phần và vận tốc của hỗn hợp khí tạo ra ngọn lửa;

- Tốc độ dẫn dung dịch mẫu ( 3 – 5 mL/phút);

- Chiều cao của đền nguyên tử hóa;

- Bề dày của môi trường hấp thụ;

- Độ nhớt của dung dịch mẫu

b Nguyên tử hóa lò graphit (Graphit Funce Atomic Absorption Spectroscopy – AAS)

GF-Là quá trình nguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện có công suất lớn trong môi trường khí trơ

Quá trình xảy ra trong cuvet graphit qua 3 giai đoạn như sau:

 Sấy khô mẫu: nhằm bảo đảm cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi hoàn toàn, nhưng không làm mất mẫu do bị bắn

Nhiệt độ: 80 – 150oC; Thời gian sấy: 20 – 30 giây

 Tro hóa mẫu: mục đích là để đốt cháy các hợp chất hữu cơ và mùn đồng thời cũng là để nung luyện mẫu ở nhiệt độ thuận lợi

Nhiệt độ: 400 – 1500oC Thời gian: 20 – 30 giây

 Nguyên tử hóa: Thời gian thực hiện ngắn, 3 – 6 giây và tốc độ tăng nhiêt rất nhanh

Bảng 2.2 Nhiệt độ sấy, tro hóa và nguyên tử hóa của một số nguyên tố

Nguyên tố Nhiệt độ giới hạn, oC

Sấy mẫu Tro hóa Ng.tử hóa

- Nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa có ưu điểm là nâng cao độ nhạy của PP AAS so với ngọn lửa đến hàng trăm hay hàng ngàn lần nhưng lại có nhược điểm là độ lặp lại kém

và ảnh hưởng của nền mẫu

- Một ưu điểm nữa là lượng mẫu lấy rất nhỏ, 20 – 50 L

- Nguồn năng lượng cấp là dòng điện:

+ Hiệu điện thế:  12 V + Cường độ dòng điện cao: 200 – 500 A

Đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp - HCL):

- Catod được tráng bên trong bằng kim loại

của nguyên tố cần định lượng

- Trong đèn có khí argon (Ar) hoặc Neon (Ne)

- M*  M + h (bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần định lượng)

- Nếu catod được tráng bằng một hợp kim thì có thể dùng để định lượng các nguyên tố trong hợp kim đó

2.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ và loại axit

Giá trị A giảm theo các laoij axit như sau:

HCl < HNO3 < H2SO4 < H3PO4 < HF: thường dùng HCl hay HNO3 1%

2.2.4 Ảnh hưởng của các cation

2.2.4 Ảnh hưởng của các anion

2.3 Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử