Cơ sở hóa học phân tích hiện đại (tập 1 các phương pháp phân tích hóa học) phần 1

Trong quá trình biên soạn bộ giáo trinh này, tác giả đã củ găng tập hợp chọn lọc tư liệu và cập nhật của nhữne ngành khoa học có ứng dụng trong phân tích hoá học đế nội dung giáo trình c

GS TS HỒ VIẾT QUÝ

C ơ SỞ HOÁ HỌC PHÂN TÍCH

HIỆN ĐẠI

TẬP 1 CÁCPHUƠNG PHÁP

PHÂN TÍCH HOÁ HỌC

(T ái bản lần th ứ h a i)

Mã số: 01.01.78/869 - ĐH 2008

LỜI NÓI ĐẨU

Hoá học phân tích hiện đại thực chất là ngành phân tích hiện đại đóng vai trò rất quan ĩrọng trong khoa học, kỹ thuật và đời sống, trong nghiên cứu khoa học; phát triển nền kinh tế quốc dân, điều tra cơ bản để khai thác tiềm nãng, tài nguyên khoáng sản của đất nước; đánh giá chất lượng sản phẩm; tăng tiềm lực và phương tiện đế bảo vệ Tổ quốc

Hoá học phân tích ngày nay dựa trên hệ thống các phương pháp có sử dung thành tựu của nhiều ngành khoa học có liên quannhư: Hoá học, Vật lý, Toán học - Tin học, Sinh học, mõi trường,

vũ trụ, Hải dương học, Địa chất, Địa lý,v.v Đây là một ngành khoa học tổng hợp có sự tích hợp cao cùa nhiều ngành khoa học tự nhiên mà mục đích cuối cùng là đem lại lợi ích tối đa cho khoa học, đời sống và sự phát triển, phồn vinh của đất nước

Cơ sở của hoá học phân tích hiện đại bao gồm: phân tích hoá học (phân tích cổ điển); phân tích lý - hoá; phân tích vật lí, toán học và tin hục ứng dụng trong hoá học; phân tích môi trường, phân tích các sản phẩm công, nông nghiệp, thực phẩm; phân tích sinh hoá, địa hoá v.v

Nluệm vụ cơ bản của hoá học phân tích ngày nay là phân tích định tính, định lượng, xác định cấu trúc, đánh giá kết quả và chất krợng sản nhẩm, tách, phân chia làm sạch, điều chế các hợp chất siêu tinh khiết, v.v

Hoá học phân tích còn có nhiệm vụ điều tra, đánh giá, khai thác tài nguyên của đất nước

"Cơ sở của hoá học phân tích hiện đại" là giáo trình chủ yếu được ựùng cho các loại hình đào tạo đại học, cao học, nghiên cứu sinh các hệ chính quy, tại chức, từ xa Đây cũng là nguồn <ĩiáo trình dùng trong các trườpảg Cao đảng về hoá học phân tích Giáo trình này còn là nguồn tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên PTTH để dạy tốt môn hoá học, tham khảo cho kỹ sư, kỹ thuật viên ở các phòng thí nghiệm, cán bộ nghiên cứu, sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh đê hoàn thành các luận án, đề tài NCKH.V.V

Trong quá trình biên soạn bộ giáo trinh này, tác giả đã củ găng tập hợp chọn lọc tư liệu và cập nhật của nhữne ngành khoa học có ứng dụng trong phân tích hoá học đế nội dung giáo trình có thể đề cập một cách cơ bản về hệ thống các phương pháp được sử dụng trong hoá học phân tích hiện đại.

Ngày nay hoá học phán tích bao gồm một hệ thống các phương pháp của ngành phân tích hiện đại nhằm phục vụ cho các mục đích phân tích đã nêu trên

Bộ giáo trình "Cơ sở hoá học phán tích hiện đại" được viết trên tinh thần giáo trình cốt lõi, chù yếu có sự tích hợp giữa khoa học cơ bản và nghiệp vụ sư phạm nhằm phục vụ đào tạo đại học, trên đại học và làm tài liệu tham khảo cho nhiều đối tượng trong học tập, giáng dạy, NCKH về hoá học phân tích

Đẻ tiện cho việc sử dụng, bộ giáo trình này được phân làm 4 tập dựa trên cơ sở về nội dung khoa học, phương pháp giảng dạy

và nghiên cứu Độc giả quan tám có thể sử dụng bộ giác- trình hoậc từng tập riêng Bốn tập của bộ giáo trình được viết theo một thể thống nhất, tuần tự đế có thể sử dụng, bổ sung cho nhau

Tập 1: Các phương pháp phân tích hoá học.

Tập 2: Các phương pháp phân tích lí - hoá.

Tập 3: Các phương pháp tách, phân chia, cô đặc và các phưưng pháp tò hơp giữa phán chia - xác định các chất.

Tâp 4: Các phương pháp vật lý và toán học thống ké ứng dung trong hoá học.

Đế tiện cho việc vận dụng trong học tập và giảng dạy, C U Ố I

mỗi chương có dưa ra hệ thống câu hỏi, bài tập và đáp số Do phạm vi đề cập trong bộ giáo trình khá rộng, nhiều lĩnh vực, nội dung khá phong phú, lần đầu tiên biên soạn nên không thể tránh được thiếu sót tác giả /.in chãn thành cảm ơn sự góp V cùa bạn đoc

để nội dung cùa bộ íiiáo trình được hoan chinh hơn phuc vụ tốt

hơn cho các nhiệm vụ đào tạo và nghiên cứu.

Túc giả: Hồ Viết Quv

C H Ư Ơ N G I

C Á C Đ Ặ C Đ I Ể M C Ủ A H O Á H Ọ C

P H Â N T Í C H H I Ệ N Đ Ạ I

1.1 MỤC ĐÍ CH, NHIỆM v ụ

1.1.1 Hoá học phân tích hiện đại

Hoá học phân tích hiện đại - đây là ngành khoa học về các phương pháp nhận biết các hợp chất hoá học, về các nguyên tắc và các phương pháp xác định thành phần hoá học các chất và cấu tạo hoá học của chúng [ l ] ỗ Ở đây, thành phần hoá học được hiểu là thành phần vể nguyên tố, phân tử, pha và đồng vị Các phương pháp mà hoá học phân tích đã tạo ra cho phép ta trả lời các câu hỏi: hợp chất được tạo ra từ nguyên tố nào; các chất nào tham gia vào thành phần của nó Các phương pháp.phân tích thường cho khả năng biết được cấu tử đã cho có mặt trong chất ở dạng nào, ví dụ

nó ở trạng thái oxi hoá nào Cũng có khi ta có thể đánh giá được sự phân bố không gian của các cấu tử - đây là lĩnh vực phân tích vùng Chính hoá học phân tích nghiên cứu được các phương pháp nêu trên hay nó sử dụng được các ý định của các ngành khoa học

có liên quan và lúc đó nó sẽ đưa được các ý định khoa học này vào việc phục vụ cho các mục đích của nó

Hoá học phàn tích nghiên cứu các cơ sở lý luận của các phương pháp, xác định các giới hạn ứng dụng của các phươn£ pháp, các đặc tính về phương pháp và các đặc tính khác, đề xuất các phương pháp phàn tích các đối tượng khác nhau

Phân tích hoá học là phép phàn tích cụ thể các đối tượng xác định với sự sử dụng các phương pháp của hoá học phân tích Lĩnh vực pM n tích hoá học có thể không có liên quan với công trình về phương pháp luận mà có liên quan đến sự hoàn thiện các phương pháp phân tích hoá học

Tuy nhiên, sự phàn chia trên không thật rõ ràng Các nhà nghiên cứu, các nhà phân tích trong nhiều trường hợp nghiên cứu

và hoàn thiện các phương pháp cùa họ về một nhóm đối tượng phân tích nào đó, hoặc chi nghiên cứu một nhóm nào đó Các nhà thực hành phân tích thường xuyên gặp phải các đối tượns mới phức tạp, khi không tìm được các điều chi dẫn cần thiết trong các tài liệu thì nhiều khi họ phải tự nghiên cứu lấy các vấn đề này.Phương pháp và đối tượng phân tích - đây là một sự thống nhất biện chứng và không thể tách rời khỏi nhau Do vậy m à tiếp tục ta không nên phân biệt hoá học phân tích và phép phân tích hoá học Phù hợp với các mục đích đặt ra, hoá học phân tích được phân ra: phân tích định tính và phân tích định lượng, Phép phân tích định tính cho biết đối tượng phân tích tạo ra từ các chất nào, phân tích định lượng cho ta các thông báo về hàm lượng định lượng của tất cả hay các cấu tử riêng mà người phân tích quan tâm Khi xác định các vết vi lượng thì ranh giới giữa các dạng phân tích này có khi bị xoá nhoà

Nếu như dùng các phương tiện và phương pháp mà hoá phân tích đã sử dụng để làm cơ sở phân loại thì hoá học phân tích được chia thành các phương pháp phân chia và các phương pháp xác định (các chất, các cấu phần V V ) Các phương pháp phân chia gồm có: tất cả các dạng sắc ký, chiết, kết tủa và cộng kết, điện di

và điện phân, chưng cất và nhiều phương pháp khác

Các phương pháp xác định được quy ước phân thành các phươne pháp hoá học, lí - hoá và vật lý Thuộc nhóm các phương pháp hoá học là các phương pháp phân tích khôi lượng và các phươna pháp phân tích thể tích (phân tích chuẩn độ); thuộc nhóm các phương pháp

lí - hoá, chủ yếu gồm các phương pháp điện hoá, trắc quang và huỳnh quang; thuộc nhóm phân tích vật lý gồm các phương pháp phân tích quang phổ, vật lý hạt nhân và các phương pháp khác

Sự quy ước về cách phản chia này được thấv rõ trong ví dụ của các phương pháp dùns các phần khác nhau của phổ điên từ:

phép đo phổ hồng ngoại và phép đo phổ Rơnghen thuộc nhóm các phương pháp vật lý, còn phép đo màu quang điện và phổ trắc quang dựa trên việc dùng vùng phổ khả kiến và tử ngoại gần thì thuộc nhóm các phương pháp phân tích lí - hoá Điều này do: trong các phương pháp so màu quang điện và quang phổ thường dùng các phản ứng hoá học để tạo ra các hợp chất hấp thụ ánh sáng [1:3].Các phương pháp tổ hợp tách và xác định (được phát triển mạnh trong những năm gần đây) là rất lý thú Một ví dụ điển hình

là phép sắc ký khí Trong một máy, ở đây tổ hợp cột sắc ký đảm bảo cho sự phân chia các chất và một đêtectơ (đầu dò) để xác định hàm lượng các chất này [1]

Các phương pháp của hoá học phân tích dựa trên các nguyên tắc khác nhau thường từ các lĩnh vực của một ngành khoa học cách

xa nó Hoá học phân tích hiện đại thường sử dụng được các thành tựu của nhiều ngành khoa học có liên quan để dùng cho các mục đích của nó Phương pháp luận như một phần cơ sở của hoá học phân tích hiện đại được chú ý nhiều

Những đòi hỏi (yêu cầu) cơ bản cùa hoá học phân tích hiện đại là: độ đúng, độ lặp tốt của các kết quả phân tích, giới hạn phát hiện thấp, độ chọn lọc cao, tốc độ phân tích nhanh, phép phân tích đơn giản, khả năng tự động hoá dễ dàng [1], Trong các trường hợp đặc biệt cần dùng phép xác định điểm (xác định trên một tiết diện nhỏ), phàn tích ở một khoảng cách xa (phân tích từ xa) không có

sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng phàn tích) và phép phân tích không có sự phá huỷ mẫu (nói chính xác, có sự phá huỷ một lượng mẫu vô cùng nhỏ) Đối với các phép xác định đại trà thì yếu tô' kinh tế có ý nghĩa quan trọng Ta cần hiểu rằng không phải tất cả các yêu cầu này được đáp ứng ngay cho một phương pháp, nhưng chúng phản ánh những xu thế cơ bàn của việc phát triển của hoá học phân tích hiện đại

Việc hoàn thành các yêu cầu nêu trên có thể được thực hiện trên cơ sở công cụ hoá rộng rãi phép phân tích hoá học, nói chính

xác hơn, do kết quả của việc sử dụng các phương pháp vật lý và lí - hoá hiện đại Xu hướng tăng vai trò của các phương pháp phân tích công cụ là hiển nhiên, mặc dù các phương pháp hoá học (cổ điển) vẫn đóng một vai trò quan trọng Một trong các đặc tính quan trọng của sự phát triển của khoa học là sự toán học hoá trong thời đại ngày nay và hoá học phân tích cũng không phải là trường hợp ngoại lệ ế Ở đây các cách sử dụng toán học là rất đa dạng: xử lý thống kê các kết quả, ứng dụng lý thuyết thông báo khi xét các cơ

sở về phương pháp của phân tích hoá học, k ế hoạch hoá các thực nghiệm, tính các cân bằng ion nhờ các máy tính điện tử (MTĐT), đặc biệt có sự tạo ra các cấu trúc tổ hợp máy phân tích - máy tính điện tử Các phương pháp toán học, tính toán đã thâm nhập thực sự vào thực hành của công việc phòng thí nghiệm

0 khắp các nước trên thế giới hoá học phân tích được sự chú

ý, đầu tư lớn để phục vụ cho công tác nghiên cứu, kiểm tra sản xuất, đáp ứng nhiều nhu cầu của công nghiệp nguyên tử, điện từ, hoá học, luyện kim đen và màu, đất hiếm, nghiên cứu và khai thác quặng mỏ, phục vụ cho nông nghiệp, phân tích ô nhiễm môitrường, đánh giá chất lượng của sản phẩm.v.v

l l ề2ẵ Các dạng phân tích, giới hạn phát hiện [1;4]

Khi nói về một phép phân tích hoá học người ta thường hiểu

về phép xác định thành phần nguyên tố của mẫu Đây thực sự là một kiểu phân tích phổ biến nhất Bằng cách tiến hành phép phân tích nguyên tố ta có thể trả lời càu hỏi: đối tượng phân tích tạo ra

từ các nguyên tô' nào, nồng độ hay hàm lượng của nó bao nhiêu, ờ đây người ta thường phân ra phép phàn tích các chất vĩ mô (lượng lớn) và chất vi mô (lượng vết)

Tuy nhiên nhiệm vụ của hoá học phân tích không chi giới hạn

ờ phép phán tích này Ngoài phép phân tích nguyên tố naười ta còn tiến hành các phép phân tích pha (vật chất), phân tử và đồng vị và

cả phép xác định các nhóm chức

Khác với phép phân tích nguyên tố, phép phân tích pha trả lời cáu hỏi là: chất mà ta quan tâm ở trong dối tượng phân tích nằm ở dạng nào và hàm lượng của nó là bao nhiêu Trong trường hợp này thường cần phải xác định các hợp chất tạo được trong đối tượng phân tích ở các pha riêng Nhiều khi người ta xếp phép xác định các dạng của chất không cho các pha tồn tại độc lập vào loại phân tích pha Ví dụ đây có thể là các trạng thái khác nhau của sự oxi hoá của nguyên tố.

Một trong các phương pháp phân tích pha là sự hoà tan chọn lọc một dạng cùa chất cần thiết với một phép phân tích tiếp tục của dung dịch nhận được Sau đó, nếu cần thì người ta hoà tan một cách chọn lọc dạng thứ hai.v.v Tất nhiên, các dung môi chọn lọc, cần được chọn trước Người ta thường sử dụng sự phân chia điện hoá dựa trên sự khác nhau của các đặc tính điện hoá các dạng rièng biệt, hoạt động của từ trường hay các phương pháp phân chia khác Một phương pháp khác là phép phân tích vi pha trực tiếp ngay trong đối tượng phân tích Điều này đạt được bàng cách dùngcác phương pháp vật lý của phép phân tích vùng - phép vi phân tích phổ Rơnghen, phép vi phân tích quang phổ laze v.v

Trong phép phân tích các hợp chất hĩru cơ và cơ kim ngoài phép phân tích nguyên tố ta cũng gặp phép phân tích “pha” Điều này có liên quan đến việc nhận biết các hợp chất, các phân tử Ta biết được các hợp chất nào có mặt trong đối tượng phân tích và nồng độ cùa chúng (hay hàm lượng) Phép phân tích này được gọi là phép phân tích phân tử Một ví dụ phổ biến là phép phân tích các hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hữu cơ ví dụ bằng phương pháp sắc ký khí Phép phân tích phân tử cũng có ý nghĩa đối với các đối tượng vô cơ đặc biệt đối với các hỗn hợp hơi Ví dụ phép xác định các chất cơ bản trong không khí và các vết cùa oxit cacbon ozon, các oxit nitơ hay lưu huynh - về bản chất đây

là phép phân tích phàn tử

Đối với các nhà hoá học hữu cơ một dạng phân tích rất quan trọng, trung gian giữa phân tích nguyên tố và phân tích phân tử là phép xác định các nhóm chức Trong trường hợp này người ta xác

định “hàm lượng” các nhóm riêng biệt của các hợp chất hữu cơ - các nhóm cacboxil, hiđroxil, amin v.v.

Cuối cùng, có khi người ta phải giải quyết nhiệm vụ cùa phép phân tích đồng vị; xác định nước đêteri (nước nặng) trong nước thường xác định oxi “nặng” (đồng vị của oxi - 18) trong hỗn hợp với đồng vị phổ biến của oxi - 16 Phép phân tích đồng vị cần cho

sự nghiên cứu các nguyên tô' phóng xạ, ví dụ, các nguyên tố siêu urani Các phương pháp phân tích trong nhiều trường hợp có thể được dùng cho các phép phân tích các dạng khác nhau Ví dụ, đối với phép phân tích pha người ta dùng chính các phương pháp hóa học và vật lí như đối với phép phân tích nguyên tố Phương pháp phổ khối lượng trong các cách thực hiện của nó được dùng cho phép phân tích nguyên tố, phân tử, nhóm chức và đồng vị, nhưng cũng có những phương pháp không thật đa năng Phép đo phổ hồng ngoại thích hợp hơn đối với phép phân tích phân từ hay phân tích các nhóm chức so với phép phân tích nguyên tố, trong lúc đó phương pháp kích hoạt phóng xạ thì ngược lại [1]

Giới hạn p h á t hiện Ị ỉ ;4J

Giới hạn phát hiện được hiểu là nồng độ tối thiểu hay lượng tối thiểu của chất có thể được xác định bằng phương pháp đã cho với một sai số cho phép nào đấy Trước đây không lâu thay cho thuật ngữ “giới hạn phát hiện” người ta dùng thuật ngữ “độ nhạy” Bây giờ thì độ nhạy được chấp nhận đặc trưng cho sự thay đổi tín hiệu phân tích, ví dụ như mật độ quang hay th ế hiệu với sự thay đổi nồng độ của chất cần xác định; trong trường hợp đơn giản nhất đây là độ lệch của đồ thị chuẩn

Trên giản đồ hình 1 có chỉ ra sự tăng các nhu cầu đối với độ phát hiện các vết trong vòng 30 năm (Từ 1940 đến 1970) Giới hạn phát hiện trên hình 1 cũng như tiếp theo đều được biểu diễn ở phần trăm về khối lượng Ta thấy rằng các nhu cầu tăng liên tục Ta nhận được thông báo: hoá học phân tích đã giải quyết được ở mức

độ nào đó các nhiệm vụ đặt ra cho nó

H ìn li Ỉ A T ă n g n hu cầu đối với giới hạn phát hiện các vết [1],

Sau năm 1970 nhu cầu đối với sự giảm độ phát hiện càng tãng hơn nữa

Vào những năm bốn mươi của thế kỷ này người ta thường xác định các vết trong các kim loại và các vật liệu phán tích khác nhau với giới hạn phát hiện đến 10’\ ít khỉ đến 10'3% Nói một cách

khác, trong 1 gam chất người ta xác định được từ 0,1 —> 0 ,0 lm g

chất dạng vết Ngay từ năm 1950, đối với phần lớn các kim loại sạch thì những nhu cầu này đã tăng đến 1 0 '\ còn đối với một số vết (như bo, gađolini, cađimi) trong uran và các vật liệu hạt nhân khác thậm chí đến 10’s —» 10 6% Các nhiệm vụ còn khó khăn hơn xuất hiện vào thời kỳ phát triển cùa kỹ thuật bán dẫn Ví dụ, đối với các vật liệu bán dẫn như gemani và silic không cho phép hàm lượng vết của đồng và niken đến 10"7 -> 10‘8% Như vậy, xuất hiện

sự cần thiết phải xác định một nguyên tử của nguyên tố vết trong

10 triệu nguyên từ gemani hay silic!

Ở đây việc dần ra câu nói của Engelx là đúng chỗ:

“Nếu kỹ thuật v.v ở một mức độ đáng kể phụ thuộc vào tình hình phát triển của khoa học thì ở một mức độ lớn hơn nhiều khoa học lại phụ thuộc vào trạng thái và các nhu cầu của kỹ thuật Nếu

xã hội xuất hiện nhu cầu kỹ thuật thì nhu cầu này sẽ thúc đẩy khoa học về phía trước nhiều hơn so với hàng chục trường đại học tổng hợp”r i

Nhu cầu phân tích các chất tinh khiết, đặc biệt các chất bán dẫn đã tạo ra một bước nhảy vọt mạnh mẽ cho sự phát triển cùa hoá học phân tích Các giới hạn phát hiện các nguyên tố cần phải được giảm đến 100 - 1000 lần, trong một số trường hợp còn giảm nhiều hơn Đáp ứng cho nhu cầu này, hoá học phân tích đã tăng tốc với những bước đi nhanh chóng theo hai hướng Hướng cơ bản

là giảm giới hạn phát hiện tuyệt đối của các phương pháp trực tiếp

để xác định các lượng vết, đặc biệt là các phương pháp vật lý và lý

- hoá, và cả việc nghiên cứu các phương pháp mới đảm bảo cho việc xác định các nồng độ rất nhỏ của chất như phương pháp kích hoạt, phương pháp phổ khối lượng với nguồn ion hoá bằng tia lửa điện Theo hướng phát triển này hoá học phân tích có được không

ít thành tựu Phương pháp kích hoạt phóng xạ cho khả năng xác định đến 10~6 —» 10“ '% các nguyên tô' dạng vết trong các vật liệu bán dẫn Dùng phép đo phổ khối lượng có tia lừa điện có thể xác định gần 70 nguyên tố với giới hạn phát hiện như trên hoặc còn nhỏ hơn Đày là các phương pháp đầy triển vọng, chúng được đưa vào thực hành phân tích ở một mức độ đáng kể mặc dù không phải

dễ dàng có thể có dược loại máy đát tiền này

Tuy nhiên các thành tựu cùa hướng này không đảm bảo hoàn toàn cho việc giải quyết nhiều nhiệm vụ phàn tích mới, chù yếu do

F.Engelx trong sách K.Nlarkx và F.Engelx Các bức thư đươc chon lọc Lêningrat Goxpolitizdat 1947 trang 469

nhu cầu cán dùng các máy đãt tiền và khó kiếm được Trong lúc

đó thì kha năng giảm giới hạn phát hiện cùa các phương pháp phân tích phố biến hơn, trong sô dó có phương pháp quang phổ lại phát triển chậm làm hạn chế việc ứng dụng chúng đê xác định các siêu lượng các vết Điều này dẫn đến việc xác định lại sự phát triển của hướng thứ hai là nghién cứu các phương pháp cô đặc sơ bộ các vết

đế xác định chúng trong dịch cố đặc bằng phương pháp quang phổ

và các phương pháp dễ tạo được và hoàn thiện hơn Phương pháp quan trọng của sự cô đặc là chiết bằng các dung môi hữu cơ Các phương pháp hoá - quang phổ cùng với các phương pháp so màu quang điện đã trở nên các phương pháp phổ biến nhất cùa việc xác định các lượng vết trong các chất tinh khiết Người ta dùng các phương pháp này để phân tích các đôi tượng khác như quặna mỏ, các kim loại và hợp kim, các loại nước thiên nhiên

Hoá học phân tích lai đưa ra các phươns pháp phân tích khác đảm bảo có được các giới hạn phát hiện thấp, trona số đó có phép phãn tích cực phổ với sự tích luỹ điện phàn sơ bộ của nguyên tố vi lượng cần xác định, phép phân tích huỳnh quang, các phương pháp phân tích độna học

Trên hình 2 có dẫn sơ đồ cùa G.Tyolg sơ đồ cho biết giới hạn phát hiện tuyệt đối đối với nhiều phương pháp Ta cần nói thêm răng những lượng rất nhò cùa chất có thể được phát hiện nhò' một máy mới là máy vi phân tích ion Trong một tạp chí của Nhật Bàn năm 1973 có công bô một bài báo tổng quan về việc áp dung máy

đo này đê xác định các nguyên tố trẽn bề mặt các vật rắn, trong các lớp hấp phu và trong các lớp sâu hơn Giới han phát hiện đạtđược là 10 " -> 10'|4gam

Điều đáng ngạc nhiên là: nhiều phương pháp phàn tích có các nguồn dự trữ cho việc giám giới hạn phát hiện có liên quan đến sự tăng sô các nguvên từ hoạt độna phân tích, các phàn từ, các ion v.v Vãn đề là ờ chỗ: sò các nguyên từ và ion tạo ra trong quá trình

phân tích thường không lớn Ví dụ, phần của các nguyên từ bi kích thích của nguyên tô được xác định bằng phương pháp trắc quang màu lửa không vượt quá 1% so với sô lượng chung cùa các nguyên

tử Tinh hình tương tự cũng có trong các phương pháp phân tích phổ phát xạ, phổ khối lượng và kích hoạt phóng xạ Bằng cách thay đổi các điều kiện phân tích, về nguyên tắc có thể làm tãng phần cùa các phần tử hoạt động phân tích, tức cho khả nãng làm giảm độ phát hiện

P h ư ơ n g p h á p ị Cìiới h a n tu y ệ t đ ỏ i c ủ a s ự p h á i h iô n , g a m

i 1 0 ~ S I 0 ~ m 1 0 ' ” m ~ '3 1 0 ~ " ' 1 0 ~ ' S 1 0" * Khói M m iij :

t ') Ẻu:>ii lo

1 hjvi li 1 Ijiui lịi

s V v V s V s S S S J lluiiiiJm u u u : VI cát đ u k«ạ

độ cùa các sản phấm ban đầu của phán ứng và cả nồng đò các chất xúc tác Các phản ứng “ nhân độ nhạy” có thể được xét trẽn ví du

đơn giản nhất Giả thiết rằng cần xác định nồng độ của natri bằng phương pháp trắc quang màu lửa Để tăng một cách nhân tạo nồng

độ các ion, natri người ta dùng sự trao đổi ion: người ta cho dung dịch muối đi qua cationit ở dạng H + Người ta cho axit tách ra đi qua một cột khác có chứa cationit ở dạng Na+ Lượng ion natri được rửa từ hai cột bầng lượng thừa axit bằng hai lần vượt quá lượng ban đầu Để làm tăng tiếp tục lượng ion cần xác định thì có thể lặp lại các vòng này, sau đó người ta xác định natri bằng phương pháp trắc quang màu lửa

1.1.3 Độ đúng và độ láp của phép phân tích [1;5]

Khi xét các ưu điểm của một phương pháp phân tích người ta thường nhắc đến độ chính xác cùa nó Khi ta nói về độ chính xác cao thì chúng ta muốn nói đến phương pháp cho các kết quả đúng (có sai số hệ thống nhỏ, có độ lệch nhỏ khỏi hàm lượng thực) và đồng thời nói đến độ lặp tốt (các sai số ngẫu nhiên không lớn, sự phân tán nhỏ) Các thuật ngữ “độ đúng” và “độ lặp” là các khái niệm được xác định nghiêm túc về quan điểm phương pháp luận được xác định rõ ràng Độ chính xác, như đã nói ở trên, được hiểu như sự tổ hợp của độ đúng và độ lập Đại lượng này không có cơ

sở về phương pháp luận vì rằng độ chính xác không thể rút ra về mặt toán học từ độ đúng và độ lặp [1], Tuy nhiên, khái niệm “độ chính xác” do tính thông dụng, tổ hợp nên hay được dùng

Vấn để tăng độ chính xác của các phép xác định phân tích là vấn đề được chú ý nhiều Có thê nói lịch sử phát triển của hoá học phân tích, ở một mức độ đáng kể, là lịch sử tăng độ chính xác cùa phép phân tích Người ta cũng được biết nhiều ví dụ khi mà những khả năng mới của việc xác định chính xác đã dẫn đến các phát minh không ngờ Như ta thấy từ sơ đồ hình 2 thì sai số của các phép xác định phân tích được giảm không ngừng, mặc dầu không thật giảm nhanh; nhiệm vụ khó khãn này còn nhiều điều cần phải được làm tiếp

Các nhu cầu về độ chính xác phụ thuộc vào đặc tính cùa nhiệm M I

cần giái quyết, vào đặc tính của đối tượng phân tích ĐỐI VỚI nhiéu phép tính có liên quan đến hành tinh của chúng ta thì cần phải biết hàm lượng trung bình của oxi trong khí quyến Người ta tiến hành các phép xác định này với sai số tương đối rất nhỏ, chi 0,06% còn trong phép phân tích thép nóng chảy trong lò Marten thì độ chính xác không cao, ví dụ cho phép đến sai sô tương đối cỡ 10% Xu hướng chung là: các nhu cáu về độ chính xác không ngừng tãng

H ình 1.3: Sai sổ tương đối tói thiẽu cua phép xác định các lương lớn cua chát [ I ].

Việc tàng độ chính xác cùa phép phán tích có ý nghĩa kinh tế lớn Ví dụ, phép phân tích chính xác cho khả năng làm việc ờ các giới hạn thấp cùa hàm lượng các chất thèm đế hợp kim hoá trong thép Điều này lại đảm báo cho việc tiết kiệm khá lớn các chất thêm đế hợp kim hoá Nếu như không có một phươns pháp đù chính xác cùa phép xác định lượng vết thì kỹ thuật viên buộc phai dùng nguyên liệu sạch hơn, quá trình kỹ thuật hoàn thiện hơn (đế cho báo dam) Như vậy giá thành sản xuất, tất nhiên trong trường hơp này sẽ tăng lên

Một ví dụ cùa các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật ờ đấy các phép xác định chính xác đặc biệt cần thiết là vật lý và hoá học chất rắn và kỹ thuật điện từ liên quan với chúng.

Như bây giờ ta đã biết các hợp chất hoá học rắn trong nhiều trường hợp không có thành phần tỷ lượng nehièm ngặt Có một trong các chất nào đó (hay thậm chí cả vài chất) ờ lượng thừa Trong các chất sạch thì những lượng thừa này không lớn và đối với các nhà hoá học thì khôna có V nghĩa lớn Tuy nhiên một sô' tính chất vật lý cùa chất rắn lại phụ thuộc mạnh vào chỗ: chất nào trong các chất có lượng thừa, thậm chí có lượng thừa không đáng kể? Kết quả là: xuất hiện nhu cầu xác định hàm lượns các chất của hợp chất với sai số tương đối rất nhò 0 0 1 ^ và thấp hơn Các phươns pháp chính xác nhất cho đến ngày nay là các phương pháp khốilượng và thê tích, thường cho sai số khổng nhò hơn 0,2 - 0,05%

Có nghĩa rằng cần có các phương pháp mới chính xác

Trons sô các phươns pháp hiện đại nhất thì chi có một phương pháp phàn tích đo điện lượng có thẻ đảm bảo cho sai số cỡ

từ 0,01 -» 0 0 0 l ac.

Phươns pháp phàn tích kích hoạt nơtron được dùns để xác định tương đối chính xác các chất chính Việc quay mẳu khi chiếu mẫu và sự hoàn thiện cùa đẽtectơ dùna để do hoạt độ phóng xạ cho phép xác định gali và selen trona selenua aali với sai sô' gần 0,1% Phương pháp phân tích phổ huỳnh quang Rơnahen cho sai số nhò khi xác định các chất cơ bàn cùa mẫu phân tích Khi xác định

nồ n2 độ vi lượna (10’ ’ - 10’ rc) thì các phươna pháp hấp thụ

nguyên tố kích hoạt cho sai số không lớn

Độ chinh xác của phép xác định các cấu từ riêng biệt còn phụ thuộc vào bản chất của đối tượng nghiên cứu Kinh nahiệm phê chuẩn các mẫu chuẩn cho thấy rằns sai số cùa các phép xác định tãns dần theo dãy: các kim loại đen kim loại màu và các vặt liệuphi kim loại

DẠI HỌC THAI NGUYEN

1.1.4 Độ chọn lọc của phép phân tích [1;4]

Một trong các xu hướng của hoá học phân tích là tao ra các phương pháp phân tích có độ chọn lọc cao so với cấu từ cần xác định Các nhiễu từ phía các cấu tử khác của đối tượng phân tích thường gây ra nguồn sai số chính của phép xác định Việc dùng các phương pháp chọn lọc cho phép làm nhanh hơn và đơn giản hơn cho phép phân tích vì rằng đã loại được sự cần thiết phải phân chia các cấu tử

Các phương pháp xác định chọn lọc được quy ước phân ra thành ba nhóm:

lý thuyết chọn lọc của thuốc thử hữu cơ và việc tạo ra các thuốc thừ cho phép xác định chi một nguyên tô là một vấn để quan trọng nhất của lĩnh vực này Tất nhiên, người ta còn nghiên cứu các phương pháp chọn lọc khác

Nhiều nhiệm vụ phân tích là các ví dụ của nhóm thứ hai Viêc điều chinh pH, dùng phương pháp che dấu, chọn dung mói nhữn° phương pháp này và các phương pháp khác cho phép giam sò các

chất cản trờ trons các phirơns pháp hoá học và lv - hoá Khi dùng các phươns pháp vật lý nsười ta điều chinh các bước sóng, năng lượng bức xạ Y.v.

Nếu cần một sự phàn chia thì khó nói đến độ chọn lọc cao Tuy nhièn có các phươns pháp tổ hợp việc phàn chia và xác đụih nsay trong một máy đo Các đètectơ (đáu dò) trone các máy sắc kv khí thườns khons chọn lọc nhưns hỗn hợp phân tích ờ đàv đã được phàn chia một cách hiệu quá thành các cấu phần ờ trons máy đo

Cũns có khi nsười ta đưa ra các thuật n s ữ "chọn lọc", “đặc trưng" và "đặc thù" Thuật ngữ đặc thù chi được dùns đối với các phươns pháp hav các thuốc thừ đảm báo cho phép xác định chi một cấu tử m à khòns có sai sô gâv ra từ các cấu tử khác Ví dụ điển hình cùa một thuốc thừ đặc trưn£ là hồ tinh bột như một thuốc thừ chọn lọc cho iòt Nói một cách khác "đặc thù” là mức độ cao cùa độ "chọn lọc”

1.1.5 Thòi gian phàn tích nsăn iphàn tích nhanh) [1:4]

Mong muòn nahièn cứu được các phương pháp phàn tích nhanh là rát đặc trưn£ cho hoá học phàn tích hiện đại Tát nhiên, trước đày thì người ta cũ n s m o n2 muõn tiên hành các phep xác

đinh phàn tích nhanh hơn nhưn2 nhu cầu về vàn để nàv chưa thật

càp bách và khá n àn s làm tãn s chúng còn bị hạn chế [1],

Bày 2ÍỜ thì các qua trinh nhanh diễn ra trong ccms nshệ và để

đám báo cho sự kiểm tra các chu trình kv thuật trong sản xuất cần phái được trans bị các phươns pháp phản tích nhanh, phù hợp Ví

du tro n s san xuất thep nóns chảv ne ười ta sư d ụ n s rộns rãi hợpkim bãn s thổi, nó có thè tồn tai trong khoáne thời 2Ìan từ 15 - 50

phut Các phươne phap phàn tích cổ điển khõns thích hợp dùns ớ đày Cần phai có các phươns phap cho phep đ in h £iá được hàm lươn í các nsu v èn tô chinh mà các nhà kv thuật đans quan tàm trons YÒR2 vài siàv hav vài phut Trons các xí nghiệp chè biên

qu ặn s mo làm siàu chì điều quan trọng là làm sao có thể đ in h £iã eàn điins được hàm lượne cùa kim loại bo ích ưons quặns: nó khỏn£

bị giảm đến mức để cho quặng không được làm giàu Điếu này phai được làm trong khoảnh khắc, trực tiếp ngay trong các toa gòng hay trẽn bãng chuyền Các phép phân tích nhanh cần được trang bị để bảo vệ môi trường: Sự có mặt cùa các vết độc hại Ưong nước hay không khí cần được biết càng nhanh càng tốt Một số ngành khoa học không thế thiếu được các phương pháp phân tích nhanh.

Vậy thì có những khả năng nào của hoá học phân tích hiện đại

về phương diện tăng nhanh các phép phân tích Theo nguyên tắc

độ nhanh của phép phân tích đạt được do kết quả công cụ hoá hợp

lý phép phân tích, công cụ hoá ở mức hiện đại Ví dụ, ngày nay phép phân tích phổ phát xạ thường được thực hiện nhờ các máy lượng tử cho phép xác định rất nhanh một lượng lớn các nguyên tố

Ví dụ, phép phân tích các quặng mỏ, các khoáng chất, quặng, các hợp kim được tiến hành trong vài phút Việc sử dụng các máy tính điện tử tổ hợp với các máy lượng tử cho khả năng xác định được nhanh các kết quả phân tích và tìm được các bổ chính nếu có các nhiễu khác nhau

-CL.

H ìnli l 4: G ia m thời gian cá n c h o một ph ép x á c đin h q u a n ° p h ó [ 1 j

Như ta đã biết: hệ máy Polivak E 1000 gồm máy lượnơ từ và máy tính điện tử cho phép xác đinh 25 nguyên tô' trong các hơp

kim Sau khi làm việc hệ này cho các kết quả phân tích (dan° cc )

trong một vài giây

Rõ ràng rằng sự tăng tốc như vậy của phép phân tích có thể tạo ra hiệu quả kinh tế đáng kể Cách đây không lâu một hãng luyện kim Italia có đưa ra công bố sau: Sự tãng nhanh 1 phút phép phân tích thép bằng phương pháp quang phổ sẽ tiết kiệm được 750 nghìn đô la trong một năm [1], Sự tiêu phí để có được 4 máy lượng

tử bởi xí nghiệp được hoàn vốn lại sau sáu tháng Trên hình 4 có chi ra sơ đồ thay đổi thời gian cùa một phép phân tích quang phổ trong vòng 30 - 40 năm Sự tãng nhanh phép phân tích vào đầu những năm thứ 60 có liên quan đến việc đưa vào trong thực hành các máy quang phổ quang điện tự động

Xét theo quan điểm tốc độ phân tích thì phép phân tích quang phổ Rơnghen là rất có triển vọng Người ta dùng các lượng tử Rơnghen làm các bộ cảm biến (hay thu biến) thành phần tạo ra trong các điểm quan trọng nhất cùa các kênh kỹ thuật Những bộ cảm biến này khi hoàn thành liên tục phép phân tích nguyên tố sẽ chuyên được các tín hiệu cho cấu trúc tính toán và điều khiển đảm bảo cho chế độ làm việc tối ưu của quá trình kỹ thuật Ví dụ nhờ các quang phổ k ế Rơnghen mà có thể điều chỉnh chế độ làm việc cho các lò trong công nghệ xi măng và kiểm soát được hàm lượng các nguyên tố trong mẻ lò đã đầy

Một số phương pháp khác, đặc biệt là các phương pháp vật lý hạt nhân và sắc ký khí cũng đảm bảo cho phép phân tích nhanh.Các nhu cầu về độ nhanh (tốc độ) các phép phân tích sẽ càng tăng Các phép xác định nhanh rất cần thiết để nghiên cứu các sản phẩm của các phản ứng hạt nhân, các sản phẩm của hoạt động sự sống của cơ thể, các sản phẩm trung gian khác nhau Theo nguyên tắc thì độ nhanh sẽ được đảm bảo bằng các phương pháp không đòi hòi có sự chuẩn bị hoá học trước cùa mẫu, đặc biệt việc chuyển mẫu vào dung dịch

P h é p p h à n tích đi nh vị 11 ]

Đối với các trường hợp khi lượng mẫu có được rất ít, có khi là rất quý thì người phàn tích phải dùng kỹ thuật vi phân tích (microanalyse) có khi dùng phép siêu vi hoá học ở đày người ta

dùng các thể tích cỡ microlit (1 JJ.1 = 10"6 lít) Các cân phân tích có

độ nhạy rất cao (cân siêu vi phân tích) có thể cân đến 0,1 —> 0,01 miligam và độ nhạy của cân là 1CT6 miligam Người ta tiến hành các phương pháp siêu vi chuẩn độ điện thế, các phép xác định đo điện lượng Các đối tượng nghiên cứu là các màng mỏng, các lớp mỏng

và cả các vi phần tử v ề các cơ sở của phương pháp và ứng dụng của

nó ta có thể tìm được trong chuyên khảo của I.P.Alimarin và M.N.Petrikova “phép siêu vi phân tích vô cơ” , 1974

Tuy nhiên, kỹ thuật siêu vi phân tích rất độc đáo Người thực hành phải có tay nghề cao, có kinh nghiệm và kiên nhản Phép phân tích không phải nhanh, khá phức tạp, không dễ dàng lấy mẫu, lấy khối lượng, tiến hành hoà tan, tiến hành phép xác định Do vậy

mà phép phân tích siêu vi không được phổ biến

Các phương pháp vật lý của phân tích định xứ như phép vi phân tích quang phổ Rơnghen đóng vai trò quan trọng hơn, kể cả phép phân tích vi quang phổ laze Các phương pháp này được mô

tả trong chuyên khảo của I.V.Borovxkii và cộng sự “các phương pháp định xứ của phép phân tích các vật liệu” , 1973

Một phương pháp mới nữa của phép phân tích định xứ là phương pháp vi ống dò ion Dùng.các ion của agon hay cùa một nguyên tố khác người ta bắn phá một phần của mẫu phãn tích và nhờ máy phổ khối lượng người ta ghi lại được các ion thứ cấp bị bắn ra từ phần bị bắn phá của mẫu Phương pháp này cho phép xác đinh hầu hết tất cả các nguyên tố đầu hệ thống tuần hoàn mà chúng không thể xác định nhờ vi ống dò electron Phươno pháp cho độ phát hiện rất thấp

Một máy vi kính hiển vi ion tư động mới xuất hiện cách đáv không làu cho phép thấy được các nguyên tử riêng biệt các nsu v ên

tố vết trong mạng lưới tinh thể của chất “ nền” (chất chủ) PỈĩươne pháp quang phổ - chuỗi cho phép xác định đến 10 " - 10'14 °am

1.1.6 Phép phàn tích không phá mẫu [1].

Các phương pháp phân tích hiện đại của phép phân tích định

xứ cho phép phân tích các đối tượng khác nhau với sự chi phí tối thiểu của chất Dù sao trong nhiều trường hợp phải phá mẫu Đôi khi không nên can thiệp vào đối tượng phân tích Đấy là nhiệm vụ của phép phân tích không phá mẫu Khi phân tích đối tượng ta giữ nguyên nó ở dạng ban đầu Phép phân tích này cần cho nhiều ngành sản xuất công nghiệp, ví dụ, phép phân tích nhanh các quặng hay dịch cô đặc mà không có sự phân huỷ chúng Việc xác định thành phần không kèm theo sự phá huỷ mẫu là rất lý thú đối với các nhà khảo cổ và các nhà hình pháp học

Phương pháp đo phổ huỳnh quang Rơnghen là rất triển vọng Người ta dùng nó khá phổ biến cho kiểm tra sản xuất, đặc biệt trong công nghiệp luyện kim Người ta đã chế tạo đữợc các máy quang kế huỳnh quang Rơnghen khác nhau, trong số đó có các máy lượng tử cho phép nhận được nhanh thông báo về hàm lượng một số nguyên tố có trong mẫu

Các phương pháp vật lý - hạt nhân khác nhau có những khả nãng lớn dùng cho phép phân tích không phá mẫu Trong sô' này

có phép phàn tích kích hoạt phóng xạ, phương pháp huỳnh quang Rơnghen phép đo phổ Mỏsbauer Các phương pháp này được thâm nhập nhanh vào thực hành

1.1 ẻ7 Phép phán tích từ xa (phép phân tích ở khoảng cách xa) [1;4]

Một trong các số của tạp chí “Hoá học và đời sống” xuất bản năm 1973 người ta đã công bố rằng: các nhà bác học Mỹ đã chế tạo được máy cho phép phân tích đất ở đáy đại dương mà không phải chạm tay vào đối tượng [1] Người ta đã dùng phương pháp kích hoạt phóng xạ Chùm nơton từ một nguồn có chứa kalifoni (Cf) - 252, bắn phá phần mẫu quan tàm, tạo ra bức xạ thứ cấp và' ghi lại bằng một máy tiếp nhận đặc biệt và các kết quả được chuyên lên bong tàu Sau 3 đến nãm phút có thể xác định được hàm lượng cùa 30 nguyên tố

Lúc nào và tại sao phải cần các phép phân tích ờ khoảng cách

xa v.v.?, Về khoảng cách nào? Tại sao việc tạo ra phương pháp tương ứng lại là một trong các nhiệm vụ của hoá học phân tích? Thường thì cần phép phân tích ở khoảng cách không lớn nhưng không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa người phân tích và đối tượng phân tích Phép phân tích các dung dịch có hoạt độ phóng xạ cao

là một ví dụ Các dung dịch này nhận được khi tinh chế nguyên liệu hạt nhân bị chiếu Tinh hình tương tự diễn ra khi làm việc với các chất hoá học có độc tố cao Khi tìm kiếm, thãm dò, đánh giá các tài nguyên khoáng sản ở các độ sâu khác nhau, trong nhiều trường hợp hợp lý hơn nên tiến hành phân tích ở những khoảng cách đáng kể giữa người phân tích và đối tượng phân tích Trong trường hợp nên thực hiện phép phân tích các chất cần thiết ngay tại chỗ mà không nên đem mẫu ra khỏi chỗ này và phân tích nó trong điều kiện của phòng thí nghiệm Có máy đo để xác định độ ẩm của đất nằm ở độ sâu đến 20 mét mà không cần phải lấy mẫu ra (dùng

sự làm chậm của các nơtron nhanh)

Việc xác định các cấu phần của nước biển dưới những độ sâu lớn là một lĩnh vực khác của việc ứng dụng phép phân tích từ xa Người ta xác định ion F ’ trong nước biển nhờ đầu dò dựa trên việc dùng điện cực màng chọn lọc với ion flo (F") Nồng độ của oxi hoà tan có thể tìm được nhờ máy phân tích dựa trên phản ứng điện hoá của sự khừ oxi trên catot cùa đầu dò hiện hoá Còn có những phương pháp khác Tuy nhiên, lĩnh vực này của phép phân tích tư

xa cần được phát triển mạnh Cần có những phương pháp phân tích

có hiệu quả cho phép phân tích nước của đại dương

Một ví du điển hình của phép phân tích từ xa, trên nhữn° khoảng cách rất lớn là các phép phân tích các đối tượng vũ tru Phép phân tích quang phổ của mặt trời và các vì sao là một lĩnh vực đã được áp dụng từ lâu Phạm vi rộng lớn của các nahiẽn cứu

vũ trụ đòi hỏi phải có các phương pháp hoàn toàn m ớĩ cua cac phép phân tích từ xa A.P.Vinagrađov đóng vai trò lớn trong viẽc

tổ chức nhữna phép phàn tích này

Trạm tự động của Liên Xô (cũ) “Luna - 10” nãm 1966 đã tiến hành các phép phân tích từ xa đầu tiên của bề mặt Mặt Trăng Trên trạm này có đặt máy quang phổ Ỵ (gamma), nhờ nó đã nhận được các thông báo đầu tiên về hàm lượng các nguyên tố phóng xạ trong các đất đá của Mặt Trãng Những số liệu này đưa đến kết luật rằng: các

“vùng biển” của Mạt Trăng có chứa các quặng mỏ có thành phần gần giống thành phần của loại đất bazan trên mặt đất [1 ]

Các máy phân tích bầu khí quyển và đất đá của sao Kim Tinh làm việc rất hiệu quả Phép phân tích từ xa bầu khí quyển của hành tinh này được hoàn thành nhờ các máy phân tích khí đật ở trên các trạm tự động của Liên Xô (cũ)

1.1.8 Toán học hoá [1; 5; 2; 13]

“ v.v Nếu ai muốn nhận thức sâu hơn về bản chất hoá học thì người đó cần phải nghiên cứu cơ học Nhưng vì kiến thức của cơ học ước đoán kiến thức của toán học thuần tuý, cho nên người muốn nghiên cứu trực tiếp hoá học cần phải am hiểu toán học”

M V.Lomonoxov Chúng ta đang sống trong thời đại “Toán học hoá hoàn toàn” Hoá học phân tích cũng đang được toán học hoá [1],

Xử lý thống kẽ các kết quả đo có ý nghĩa lớn đối với phép phân tích hoá học Tiêu chuẩn về độ đúng của phương pháp và độ lặp các kết quả được rút ra từ việc xử lý toán học các kết quả này

Xử lý thống kê các kết quả phân tích được thực hiện trong các phòng thí nghiệm khác nhau có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phê chuẩn các mẫu chuẩn Sự khái quát hoá và sự đánh giá các số liệu thực nghiệm của phép phân tích của một sản phẩm xác định trong phân xưởng, trong nhà máy cho phép phát hiện được các nhược điểm của kỹ thuật hay những sự thay đổi có tính quy luật trong chất lượng của nguyên liệu

Việc dùng các phương pháp toán học để kế hoạch hoá và tòi

ưu hoá là rất cần khi nghiên cứu các phản ứng hoá phân tích, đặc biệt khi nghiên cứu phương pháp Các phương pháp này làm dễ dàng hơn và nhanh hơn việc tìm ra các điều kiện tối ưu, và trong một số trường hợp cho phép giải quyết các nhiệm vụ có tínhnguyên tắc trong việc tìm ra các điều kiện này - các bài toán mà bằng các cách bình thường không thể giải quyết được

Ngày nay, để giải quyết các nhiệm vụ phân tích người ta bắt đầu dùng thêm một phần của toán học là lý thuyết thông báo Lý thuyết hệ và lý thuyết trò chơi cũng đóng vai trò khá quan trọng.Trong hoá học phân tích hiện đại người ta dùng phổ biến máy tính điện tử để xác định cấu trúc phân tử phức tạp, để tính cân bằng ion phức tạp, để tìm các điều kiện tối ưu cho việc thực hiện phương pháp và trong các trường hợp khác

Trong thực hành phân tích việc tổ hợp dụng cụ phân tích và máy tính điện tử công suất nhỏ và trung bình có ý nghĩa lớn Máv tính điện tử cho phép tách ra tín hiệu phân tích cần thiết từ nhiều tín hiệu khác, tính được ảnh hường của các chất cản trở, thực hiện

sự tạo ra tín hiệu phân tích, có nghĩa nhận được các kết quả phãn tích ở dạng thuận tiện nhất ở dạng số Những tổ hợp này phổ biến trong phép phân tích quang phổ Rơnghen Chúng cũng quan trọno đối với phép phân tích kích hoạt phóng xạ, đặc biệt trong cách phân tích dụng cụ của nó (không có các thao tác hoá học)

Triển vọng dùng máy tính điện tử trong phép phàn tích quan° phổ phát xạ là khá lớn

Máy tính điện tử trong hoá học phán tích hiện đại có tương lai phát triển mạnh Nhiệm vụ cua các nhà phân tích là làm quen sáu hơn và rộng hơn về những khả nãng của máy tính điện tử với muc đích dùng chúng để giải quyết các vấn đề phàn tích khác nhau

1.1.9 Tự động hoá [1]

Nhiều điều ta đã đề cập đến ở trên có liên quan đến tự động hoá của phép phân tích hoá học Ví dụ, phép phân tích ở khoảng cách xa thường được tiến hanh mà không có sự can thiệp trực tiếp của người phân tích Sự đảm bảo cho phép phân tích nhanh cũng liên quan chặt chẽ đến tự động hoá

A.K.Babko đã viết: “Các ưu thế của điều tra tự động hoá trong sản xuất các chất phóng xạ và độc hại là điều không phải tranh cãi Tuy nhiên, trong các trường hợp khác thì vấn đề được giải quyết trên cơ sở cân nhắc về mặt kinh tế

Việc phân tích các chất khí đã được tự động hoá tốt Ớ Liên

Xô (cũ) gần 97% các hợp chất khí phân tích được thực hiện bằng các máy phân tích khí tự động

Sự tự động hoá phép phân tích hoá học bao gồm các lĩnh vực ứng dụng của hoá học phân tích, trong số đó có sinh học, y học, nông nghiệp, ở Nhật Bản có hệ tự động phân tích máu Hệ xác định phản ứng cùa máu với 20 thuốc thử khác nhau

Các số liệu về Tnối liên hệ giữa thành phần của máu và trạng thái sức khoẻ của người bệnh được để vào bộ nhớ của máy tính điện tử Dựa theo các kết quả phân tích máu hệ có thể đưa ra sự chẩn đoán bệnh

1.1.10 Tin học trong hoá học [2,65]

Ngày nay tin học được áp dụng nhiều và phổ biến trong thực hành hoá học để nghiên cứu cơ chế phản ứng tạo phức đơn và đa ligan, tính toán càn bằng ion trong dung dịch, xây dựng các giản

đồ phân bố, giải quyết các bài toán về cấu trúc, bài toán lý thuyết của vật lý thống kê v.v

Tin học cũng được đưa vào để tính các cân bằng trong các hệ axit - bazơ, oxi hoá-khử, tạo phức, kết tủa phức tạp Đặc biệt phương pháp mô phòng được áp dụng trong công trình [2] của các

nhà hoá học Pháp nhằm giải quyết, tính các hệ gồm nhiều cân bằng phức tạp, đồng thời diễn ra, ví dụ như đồng thời có các cân bằng axit - bazơ, tạo phức, kết tủa, oxi hoá-khử phức tạp xẩy ra Trong trường hợp này tin học tỏ ra rất có hiệu quả, giải nhanh các bài toán phức tạp loại này.

Tin học được dùng để lập trình tính nhanh, vẽ đồ thị được đẹp, nhanh và chính xác

ở nước ta trong những năm gần đây có tổ chức định kỳ các Hội nghị Tin học ứng dụng trong hoá học, bước đầu đưa tin học vào giải quyết có hiệu quả các bài toán về hoá học

1.2 PHƯƠNG PHÁP NGHI ÊN c ứ u [1;4]

1.2.1Ể Các cơ sở lý thuyết chung

“Trong khoa học cần tìm kiếm ý đồ khoa học Không có ý đồ khoa học thì không có khoa học! Tri thức của các sự kiện có giá trị chi khi nào trong các sự kiện có chứa đựng các ý đồ; các sự kiện thiếu ý đồ thì chí làm mệt đầu và trí nhớ”

Những thông báo vê trang thái các nguyên tô và các hợp chất

của chúng trong các dung dịch và các đối tượng phân tích khác rất quan trọng đối với hoá học phân tích Do vậy mà nghiên cứu không chỉ tạo phức mà cả sự thuỷ phân, polime hoá có ý nghĩa rất lớn Ở đây người ta dùng các phương pháp khác nhau như phép đo phổ electron, hồng ngoại, các phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân, cộng hưởng từ electron, điện di v.v Các nhà bác học nhưI.P.Alimarin và A.K.Babko có công lớn trong lĩnh vực này.

Một hướng khác của các công trình lý thuyết có liên quan đến nghiên cứu các yếu tố động học Sự phát triển các cơ sờ của các phương pháp phân tích động học là triển vọng quan trọng nhất K.B.Yatximirxkii

và cộng sự có những đóng góp lớn trong lĩnh vực này

1.2.2 Phàn loại các phương pháp [1; 3; 4]

Các phương pháp phân tích có thể được phân ra hai nhóm:Các phương pháp phân chia hỗn hợp các nguyên tô' hay hợp chất và các phương pháp xác định hàm lượng hay nồng độ các nguyên tô hay các hợp chất

Trong kho tàng của hoá học phân tích có các phương pháp hiệu quả của sự xác định dựa trên các nguyên tắc khác nhau Các nguyên tắc thì khác nhau nhưng cơ sở ờ các phương pháp xác định

là một: Tất cả chúng đều dựa trên sự phụ thuộc giữa thành phần cúa chất và các tính chất của nó Người ta thường đo tính chất, ví

dụ như cường độ màu, hoạt độ phóng xạ hay độ dẫn điện và theo các tín hiệu nhận được người ta suy luận về thành phần các chất, chính xác hơn, về hàm lượng của cấu từ mà ta quan tâm

Người ta phân loại các phương pháp xác định theo đặc tính của tính chất được đo hay theo phương pháp ghi nhận cùa tín hiệu tương ứng Sự phân loại này, ở một mức độ đã biết, là quv ước Chúng ta sẽ phàn chia các phương pháp xác định thành các phương pháp hoá học (cổ đ i ể n \ các phương pháp lý - hoá và các phương pháp vật lý Tiếp theo sự phân chia nhỏ hơn được thấy rõ ở hình 5

Hình 1.5. P h â n lo ạ i c á c ph ư ơ n g p h á p củ a h o á h ọ c p h ả n tíc h [1],

1.2.3 Các phương pháp phân tích hoá học (cổ điển) [6; 7; 8; 9: 10]

Từ cổ điển khòng phai luôn luôn là mẫu mực, ưu việt, khóng thay thế được Tuy nhiên từ cố điển ờ đày khỏng nhất thiết là đóng nghĩa với rất cũ, không hoàn thiện, không hoàn toàn cấn thiết Trong hoá hoc phân tích, chu yếu các phương pháp khôi lương và thể tích (chuẩn độ) được xem là các phương pháp cổ điển

Đày là các phương pháp cũ nhất nhưng lại được dùng phổ biến

nhất cho đến ngày nay, chúng đóng vai trò quan trọng trong thực hành cùa phân tích hoá học.

- Các phương pháp phán tích khối lượng:

Lý thuyết của các phương pháp phán tích khối lượng bao gồm học thuyết về sự tạo ra các kết tủa, hình thành các nhu cầu đối với các dạng cân.v.v Động tác cơ bản trong phép phân tích khối lượng là phép kết tủa định lượng chất cần xác định, kết tủa nhận được cần phải không chứa các vết nhiễm bẩn, dễ tách khỏi dung dịch, dễ lọc, dễ rửa Kết tủa là hợp chất có thành phần hằng định,

dễ cân (không bay hơi, không hút ẩm, trơ đối với không khí).Việc dùng các chất tạo phức khác nhau để che các chất cản trở, việc dùng các đồng vị phóng xạ để đánh giá độ hoàn toàn của kết tủa và mức độ cộng kết các vết bẩn đóng vai trò quan trọng trong các phép phân tích khối lượng

Phàn tích nhiệt trong các cách thực hiện khác nhau được phát triển mạnh Các máy đặc biệt ghi tự động sự thay đổi khối lượng chất phụ thuộc vào nhiệt độ Các cấu trúc hiện đại vẽ được đồng thời đường cong thay đổi khối lượng với nhiệt độ, đạo hàm bậc nhất của đường cong này và đường cong nhiệt vi phân Các đường cong này cần thiết để tìm được các phương pháp phân tích khối lượng mới: Chúng cho các thông báo về các sự biến đổi kết tủa khi nung nóng, giúp ta chọn được khoảng nhiệt độ để sấy khô hay nung kết tủa Các phương pháp nhiệt khối lượng được dùng trực tiếp đê phân tích

Các phương pháp khối lượng dần dần được nhường chỗ cho các phương pháp lý - hoá và các phương pháp phàn tích vật lý

- Các phương pháp chuẩn đ ộ (tlìế tích) [6; 7; 8; 9; 10].

Các phương pháp chuẩn độ là các phương pháp được dùng khá phổ biến (trước đây gọi là phương pháp thể tích) Trong trường hợp này người ta xác định lượng hợp chất theo thể tích (hay khối lượng) của

dung dịch thuốc thử tiêu tôn cho phản ứng với hợp chát chúng ta cân

Sự thay đổi tên gọi các phương pháp còn do: Người ta do được không chi thể tích, mà còn cả khối lượng cùa dung dịch Trong trường hợp cuối người ta dùng buret trọng lượng, mặt khác có thể xác định khỏi lượng với một độ chính xác lớn hơn so với thể tích

Người ta tiến hành phản ứng cho đến lúc có sự liên kết hoàn toàn và cuối phản ứng - điểm tương đương - người ta ù m nó bằng

sự thay đổi màu dung dịch hay dựa theo các tín hiệu khác Người

ta thêm dần dần, từng giọt để không bỏ qua điểm tương đương.Các phương pháp chuẩn độ đảm bảo độ chính xác cao và phép xác định nhanh Khác với phương pháp khối lượng, chúng cho phép xác định lần lượt một vài chất

Các phản ứng hoá học được dùng trong các phản ứng chuẩn

độ là rất đa dạng Tuy nhiên, tất cả các phản ứng này đều xẩy ra nhanh và đúng hệ sô tỷ lượng Các thuốc thử được dùng trong phép chuẩn độ đều phải bền khi bảo quản và với tác dụng của ánh sáng v.v Có thể dùng phản ứng để chuẩn độ nếu như dễ dàng quan sát được điểm cuối bằng các phương pháp hoá học hay vật lý nào đó Người ta cũng thường dùng các phản ứng mà sản phẩm cùa nó là hợp chất ít tan, chuẩn độ kết tủa

Trong các phương pháp chuấn độ người ta có thể dùng tất cả các loại phán ứng như axit - bazơ, tạo kết tủa ít tan, oxi hoá-khử, tạo phức Có thể dùng các tín hiệu hoá học, vật lý hay hoá lý của một trong các cấu từ của hệ có khả nãng thay đổi đột ngột trong điêm tương đương làm tín hiệu đê ngừng phép chuấn độ (điểm cuối chuẩn độ) Trong trường hợp tốt nhất thì điếm cuối chuẩn dộ

sẽ trùng với điểm tương đương

Ngày nay người ta đã sử dụng có hiệu quả nhiều phép chuẩn

độ khác nhau như chuân độ thể tích, chuẩn độ huỳnh quang, chuẩn

độ trăc quang, chuẩn độ đo độ dẫn điện, chuẩn độ đo hoat độ phóng xạ, chuân độ cao tần, chuẩn độ tự động v.v Các phương

pháp chuẩn độ được dùng khá phổ biến thuận lợi trong thực hành phân tích Các phương pháp chuẩn độ còn có ưu điểm là khá đơn giản và thiết bị dễ kiếm.

Các phép chuẩn độ điện thế, chuẩn độ Ampe cũng được áp dụng khá rộng rãi

1.2.4 Các phương pháp phân tích lý - hoá [11; 12; 18; 6; 3; 4]

Nhóm lớn tiếp theo là các phương pháp lý - hoá gồm: Các phương pháp điện hoá, các phương pháp phàn tích trắc quang và huỳnh quang, các phương pháp phân tích động học

a Các phương pháp phân tích điện hoá [1; 6; 7; 12; 11; 3; 4].

Những phương pháp này dựa trên việc đo dòng điện hay thế điện cực xuất hiện hay thay đổi trong quá trình xẩy ra các phản ứng hoá học hay điện hoá Các phương pháp điện hoá đa dạng được phát triển mạnh, đặc biệt là phép phân tích vôn - ampe trong các cách thực hiện khác nhau, trong số đó có phép phân tích cực phổ, và cả phép đo điện thế và phép đo điện lượng

Trong các phép xác định vôn - ampe người ta tăng dần hiệu thế giữa hai điện cực được đặt vào dung dịch của nguyên tố cần xác định hay các hợp chất và người ta đo cường độ dòng điện đi qua dung dịch Ở một giá trị xác định của thế, ion của nguyên tố cần xác định bắt đầu bị khử và dòng điện tăng đột ngột Trên đường cong phụ thuộc cường độ dòng điện vào thế - cực phổ đồ, xuất hiện “sóng” cực phổ mà chiều cao của nó tỷ lệ thuận với nồng

độ cùa ion Do sự phát minh ra phép phân tích cực phổ (năm 1922) (phép đo vôn - ampe với điện cực catot giọt thuỷ ngân) mà nhà bác học Tiệp Khắc Heyrosky Jaroslav (1890 - 1967) được nhận giải thưởng N ôben (1959) Tác giả của phương pháp đã dùng các điện cực thuỷ ngân - một điện cực cố định với bề mặt lớn (thuỷ ngân ờ đáy bình) và một điện cực thứ hai là điện cực giọt thuỷ ngân, chỉ thị có bề mặt bé, được đổi mới liên tục

Độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lộc của phương pháp tăng

lên do việc ứng dụng các dạng đặc biệt cùa hiệu thê đặt ờ đáu dò cực phổ và cùa các phương pháp điện tử tinh vi của việc ghi lại dòng điện, có nghĩa tín hiệu mang thông báo về thành phân cua dung dịch Điều này dẫn đến sự xuất hiện các cách mới cùa phép cực phổ - các phương pháp dao động ký, dòng biên thiên, cao tân Các phương pháp này cho phép xác dịnh các nổng dộ rất nhỏ cùa

các nguyên tổ, đến 10 smol/l với sai số cỡ 1 - 5%.

Một cách khác để tăng độ nhạy là tích luỹ chât trẽn điện cực tĩnh với sự ghi tiếp theo Phương pháp này cho phép tãng độ nhạy trên 10"*—» 10'y mol/1 tuy nhiên làm giám tốc độ của phép phân tích.Cùng với các điện cực thuỷ ngân cổ điển, người ta còn dùng rộng rãi các điện cực rắn: các điện cực platin, than v.v chúng là các điện cực không thể thay thế đối với phép xác đinh các chất không thể tiến hành cực phổ trẽn điện cực thuỷ ngân

Ngày nay còn phát triển mạnh các phép do cực phố trong các dung môi không nước, phép phân tích tổ hợp: chiết - cực phổ Phương pháp tổ hợp này cho phép tăng độ nhạy và độ chọn loc cua phép phân tích

Một phần quan trọng của phép phân tích cực phổ được dùng cho các hợp chất hữu cơ

Phương pháp chuẩn độ Ampe (gần với phán tích cực phổ) cũng được ứng dụng rộng rãi

Phép đo điện thế rất quan trọng đối với hoá học phán tích.Người ta đo thê của điện cực chỉ thị trong dung dịch có chứa một ion nào đó so với điện cực so sánh Phương pháp này được °ọi

là phương pháp điện thê trực tiếp, một ứng dựng cùa nó là phép do

pH nhờ điện cực thuỷ tinh

Các điện cực màng chọn lọc ion cho phép xác đinh khóno phải là nồng độ mà là hoạt độ của nó Sự chuyển từ hoat độ cua ion đên nồng độ đòi hoi phải biết các hệ sô hoạt độ N.P.Komar có

nhiều đóng góp trong lĩnh vực này.

Trong một phép đo điện hoá khác, phép đo điện lượng, người

ta đo điện lượng tiêu tốn cho việc tiến hành phản ứng điện cực Có thể điều chỉnh thế, còn dòng điện sẽ được thay đổi, đãy là phép đo điện lượng ở thế hằng định Có thê giữ dòng điện ổn định, chúng ta

có phép đo điện lượng ờ dòng diện hằng định Trong cả hai trường hợp lượng điện tiêu thụ phụ thuộc vào hàm lượng của hợp chất cần xác định và là số đo hàm lượng của nó Cơ sờ của phương pháp là định luật Faraday Phương pháp phân tích đo điện lượng ờ thế hằng định rất triển vọng Trong trường hợp này người ta tiến hành điện phân ở thế đặc trưng cho chất cần xác định Phép đo điện lượng ở dòng điện hằng định thích hợp để xác định những lượng nhỏ của các chất với sai số không lớn

Một phương pháp điện hóa nữa là phương pháp đo độ dẫn điện, cơ sở của nó là đo độ dản điện Trong những điều kiện xác định độ dẫn điện của dung dịch hay hợp kim nóng chảy phụ thuộc vào nồng độ của chất cần xác định Để đo độ dẫn điện người ta dùng các máy đo là các máy đo độ dẫn điện

b Các pliương plìáp plìâìi ricli trắc quang [3; 4; 6; 7; 11; 12; 19]

Các phương pháp phân tích trắc quang rất phổ biến và được quan tâm nhiều Chù yếu, người ta nghiên cứu các phương pháp trắc quang xác định các nguyên tố có dùng các thuốc thử hữu cơ.Các phươna pháp này đo sự hấp thụ bức xạ điện từ bởi các dung dịch của các chất phân tích Đặc tính của phổ hấp thụ dùng làm dấu hiệu định tính cùa hợp chất cần xác định, còn đại lượng hấp thụ là đặc tính, định lượng cho phép xác định hàm lượng của cấu tử ta quan tàm

ớ các điều kiện như nhau thì độ hấp thụ cửa năng lượng bức xạ điện

từ tỷ lệ thuận với nồng độ của chất hấp thụ

Đế làm các thuốc thử tạo phức ta có thể dùng các thuốc thừ vô

cơ (như NH, H:0 : , các halogenua, SCN V.V.) các thuốc thử hữu cơ

có khả năng tạo các phức chalat bền, có cường độ màu mạnh, cho

các phức chiết tốt, đặc biệt chiết được trong môi trường axit manh.

c Các phương pháp phân tích huỳnlì quang [3; 4; 6; 7; 11; 12; 19]

Xtokx và X.I.Vavilov đóng vai trò quan trọng trong việc ùm

ra phương pháp và ứng dụng phương pháp phân tích huỳnh quang

Có nhiều cách thực hiện của phép phân tích huỳnh quang Tuy nhiên, cơ sở của phương pháp là chung: các phân tử hay nguyên tử

bị kích thích bằng một cách nào đấy sẽ giải phóng nãng lượng kích thích hay một phần năng lượng của nó ở dạng ánh sáng Ta có thể kích thích hợp chất, ví dụ bằng bức xạ tử ngoại của đèn thuỷ ngân Hiện tượng phát quang được gây ra bởi các lượng tử ánh sáng được gọi là quang phát quang Chính người ta thường dùng nhất huỳnh quang cho các mục đích phân tính mặc dù có khi người ta còn dùng hiện tượng phát quang xuất hiện trong các phản ứng hóa học (hóa phát quang), còn dùng hiện tượng phát huỳnh quang dưới tác dung của các tia Rơnghen (huỳnh quang Rơnghen), hiện tượng phát huỳnh quang khi nung nóng các vật thể (nhiệt phát quang).Các phương pháp hóa huỳnh quang, một mặt thì có liên quan đến các phương pháp phân tích huỳnh quang, và mặt khác có liên quan đến các phương pháp phân tích động học vì rằng như đã nói ở trên thì thường ta phải xác định nồng độ cùa chất xúc tác

d Các phương pháp phân rích động học [ 1; 3; 4; 6; 7; 10' 11’ 12' 19]

Tốc độ của phản ứng hóa học phụ thuộc vào nồng độ cùa cácchất tác dụng, ví dụ, đo tốc độ cùa phản ứng theo sự tích luv sản phẩm của phản ứng Thường thì các phương pháp động hoc dưa trên sự tăng nhanh phản ứng bởi các chất xác định là các chất xúc tác: Mức độ làm nhanh phản ứng phu thuộc vào nồng đô của chất xúc tác, điểu này cho phép xác định hàm lương cùa nó Các phương pháp loại này được đặc trưng bằng giới hạn rất thấp cùa độ phát hiện và sự đơn giàn của thiết bị sử dụng: trong quá trình xảy

ra phản ứng thường người ta theo dõi dựa theo sự thay đổi mặt đọ quang của dung dịch

Ví dụ, vào năm 1936, trong "tạp chí phòng thí nghiệm" thì N.x Poluektov đã công bố phương pháp xác định rem (Re) dựa trên cơ sở: nguyên tố này xúc tác cho phản ứng giữa Sn(II) và Te(VI) có kèm theo việc tách ra telu (Te) nguyên tố K.B Yatximirxkii có nhiều đóng góp trong nghiên cứu các phương pháp phân tích động học.

Các phương pháp phân tích động học cho phép xác định được các nồng độ rất nhỏ của các nguyên tố Tuy nhiên, có khi các phương pháp xác định động học có độ lặp không tốt do nhiều yếu

A.E PherxmanCác phương pháp phân tích vật lý được hoàn thiện rất nhanh

và thay thế dẫn các phương pháp hóa học và thậm chí cả cácphương pháp phàn tích lý - hóa

Các phương pháp vật lý có những ưu điểm nổi bật sau:

1 Có độ lặp cao

2 Kết quả nhận được khách quan

3 Phép phân tích cho khả nãng xác định nhiều nguyên tố

4 Thuận tiện trong việc tự động hóa

5 Thường đạt được giới hạn phát hiện thấp (độ nhạy cao)

6 Phân tích nhanh

7 Thường tốn ít công sức trong phân chia, tách trước các cấu

tử cản trở

8 Độ chọn lọc khá cao.

9 Độ chính xác cao (do có độ đúng và độ lập tốt)

10 Hiệu quả kinh tế tốt

Các phương pháp phân tích vật lý có thể được phân chia một cách quy ước thành 3 nhóm:

1 - Các phương pháp phân tích quang phổ

2 - Các phương pháp phân tích vật lý - hạt nhân

3 - Các phương pháp phân tích vật lý khác

a Các phương pháp phân tích quang p h ổ [1].

Trong số các phương pháp phân tích quang phổ thì phổ biến nhất là phép phân tích quang phổ phát xạ Các nguyên từ hay ion được kích thích bằng sự phóng điện hồ quang hay tia lửa điện sẽ phát ra năng lượng ánh sáng Mỗi một nguyên tố được đặc trưng bằng một bộ các đường quang phổ, do vậy mà các nguyên tô' khác

biệt nhau Cường độ của bức xạ này của mỗi nguyên tố được xác

định bằng nồng độ của nó trong mẫu phân tích Như vậy phép phân tích quang phổ cho phép tiến hành sự phát hiện định tính và phép xác định định lượng

Các máy quang phổ được trang bị trong tất cả các nhà máy luyện kim, trong các cơ quan nghiên cứu khoa học, trong các phòng thí nghiệm, viện địa chất Phép phân tích quang phổ phát xạ cho ta các thông báo đầu tiên về thành phần của mặt trời và các thiên thể

Đẽ đạt được độ đúng và sự giảm giới hạn phát hiện các nguyên tố thì các phương pháp tách tín hiệu phân tích (đường phổ cần thiết) từ các tín hiệu "ổn" (nhiễu) là rất quan trọng Ảnh hưởng của các nguyên tố cản trờ, ảnh hướng của chất nền (matrix) của chất phân tích có thể được tính đến nhờ các máy tính điện tử (MTĐT)

Còn một hướng khác quan trọng trong hoạt dộng cùa các nhà quang phổ hoc là tãng nhanh phép phân tích, tãng đỏ lặp lai cua

nó Điều này có thể đạt được bằng cách dùng các máy phân tích tự động với sự ghi nhận quang điện các phổ (các máy lượng tử có gắn với MTĐT) Các máy lượng tử được sử dụng phổ biến trong khi kiểm tra các quá trình luyện kim và trong nhiều lĩnh vực khác.Các nghiên cứu trong lĩnh vực phân tích quang phổ định xứ cho phép nghiên cứu thành phần cùa các mẫu siêu nhỏ Ví dụ, có thể thực hiện phép phân tích này trên cơ sở dùng laze Người ta làm bay hơi một phần không lớn của mẫu có đường kính và độ sâu

cỡ từ 20 - 30 |j.m; người ta ghi được phổ plasma được nung nóng bằng tia laze và bằng sự phóng điện tia lửa điện bổ sung Ưu điểm của phương pháp này không chỉ ở chỗ định xứ mà còn ở khả năng phân tích các chất không dẫn điện, còn nhược điểm của nó là khó khăn chuẩn hóa Do vậy mà dùng phương pháp này có thể tiến hành các phép xác định định lượng Phương pháp này kém phương pháp phân tích quang phổ Rơnghen định xứ

Trong những năm gần đây phát triển mạnh phương pháp phân tích quang phổ mới là phương phấp đo phổ hấp thụ nguyên tử Người ta đo sự hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử tự do của các nguyên tố đó Trong máy nguyên tử hóa không quá mạnh như tia lửa điện hay hồ quang (ví dụ, trong ngọn lửa) thì các phần tử của các hợp chất hpa học bị phân huý thành các nguyên tử riêng biệt Các nguyên tử này hấp thụ một cách chọn lọc ánh sáng có bước sóng xác định, mức độ hấp thụ, cũng như trong các trường hợp khác phụ thuộc vào nồng độ của các nguyên tử này

Phương pháp hấp thụ nguyên tử với nguồn tuyến tính chủ yếu được A.Uolsơ để ra vào năm 1955 ở Châu ú c Từ đó đến nay phương pháp này đã được thâm nhập vào thực hành của các phòng thí nghiệm phân tích hầu khắp thế giới [1],

Trong nhiều trường hợp thì phương pháp hấp thụ nguyên từ có hiệu quả hơn phương pháp phân tích bằng quang phổ phát xạ Nó cht>

độ chính xác cao của các phép xác định (khi dùng các máy nguyên