Tài liệu CHƯƠNG 10: PHỔ NGUYÊN TỬ pdf

Phun dd chứa cấu tử khảo sát M ở trạng thái aerozon vào nguồn cung cấp nhiệt độ cao → M bị phân hủy → nguyên tử tự do tồn tại thể khí ở 3 dạng: KHÁI NIỆM VỀ PHỔ NGUYÊN TỬ... „ Các điện t

PHỔ NGUYÊN TỬ

CHƯƠNG 10

Nội dung chính

2lt + 1bt

I PPQP PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ

II PPQP HẤP THU NGUYÊN TỬ

III Các yếu tố ảnh hưởng

Phun dd chứa cấu tử khảo sát M ở trạng thái aerozon vào nguồn cung cấp nhiệt độ cao → M bị phân hủy → nguyên tử tự do tồn tại thể khí ở 3 dạng:

KHÁI NIỆM VỀ PHỔ NGUYÊN TỬ

Dòng khí áp suất cao

„ M* không bền, trở về trạng thái cơ

„ M o hấp thu năng lượng dạng bức xạ

„ N o (98-99%) >> N*(1-2%)

KHÁI NIỆM VỀ PHỔ NGUYÊN TỬ

II

PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ

PP quang phổ phát xạ nghiên cứu:

1.SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ

TÓM TẮT VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ:

„ Thuyết Dalton: ntử là phần nhỏ nhất còn giữ được tính chất hóa học của ntố.

„ Các điện tử hóa trị quyết định tính chất vật

lý và hóa học của ntử.

„ Ntử: hạt nhân ở trung tâm + điện tử phân

bố thành từng lớp (ứng với số lượng tử chính n) Trong từng lớp, điện tử chuyển động theo những quỹ đạo (ứng với số lượng tử phụ l)

1.SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ

„ Trong điều kiện bình thường: điện tử chuyển động trên các quỹ đạo ứng với mức năng lượng thấp nhất: TTCB.

„ Nếu nhận được năng lượng bên ngoài (điện năng, nhiệt năng, hóa năng…): TTCB → TTKT (tồn tại 10 -8 s) → TTCB → năng lượng dạng bức xạ

„ Bức xạ phát ra chính là phổ phát xạ nguyên tử

1.SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ

1.SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ

s / m 10

3 c

s erk 10

626 ,

6 :

h

hc h

) E

E (

E

8

27

0 n

=

−

= Δ

−

1.SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ

- hv

+∆ E

Kích thích Phát xạ

Phát xạ

Phổ phát xạ của ntử H (vùng Vis)

1.SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ

Phổ phát xạ của mẫu gồm 3 thànhphần:

1 Chuyển mẫu thành dạng hơi (khí)

2 Dùng năng lượng phù hợp kích thíchđám hơi để chúng phát xạ

3 Thu nhận, phân ly, ghi toàn bộ phổphát xạ của vật mẫu bằng máy quangphổ

4 Đánh giá phổ về mặt định tính vàđịnh lượng theo yêu cầu đặt ra

2 Nguyên tắc PPPT phổ phát xạ

„ Nghiên cứu vật lý quang phổ nguyêntử

học: chủ yếu là kim loại (địa chất, luyện kim, hóa dầu, nông nghiệp, thực phẩm, môi trường….)

3.Ứng dụng PPPT phổ phát xạ

A Nguồn kích thích phổ phát xạ:

B Hệ thống tán sắc

C Hệ thống ghi phổ

4 Cấu tạo máy quang phổ phát xạ

Emission Flame Photometer

Source Wavelength Selector

Sample

Detector Signal ProcessorReadout

P

NGUYÊN TẮC:

3 thành phần (phổ vạch, phổ đám, phổ nền liên tục)

ntử, ion bị kích thích (190 -1100nm)

vạch đặc trưng riêng của nó

5 Phân tích định tính

„ Vạch đặc trưng (vạch phân tích, vạchcuối cùng): là 1 hay vài vạch còn lạitrong quang phổ của ntố khảo sát khihàm lượng của ntố giảm đến mộtmức nào đó

phức tạp thì càng có nhiều vạch

5 Phân tích định tính

„Thiếu vạch phổ đặc trưng trên phổ phát xạ:

5 Phân tích định tính

„ PP quan sát trực tiếp trên màn ảnh

„ PP dùng phổ chuẩn: (bản Atlas)

một máy quang phổ xác định, cóchứa thông tin vạch phổ đặc trưngcủa ntố khác

phân tích

phổ Fe trên bản Atlas

5 Phân tích định tính

„ Trước 1965, thiết bị quang phổ không xác định được I λ phát xạ, người ta phải chiếu chùm sáng phát xạ lên kính ảnh.

„ Khi chiếu chùm sáng cường độ I λ lên kính ảnh, chỗ bị ánh sáng tác dụng sẽ hóa đen

„ Nếu S là đại lượng biểu thị độ đen tại vị trí

bị ánh sáng tác dụng thì:

S = γ.lgIλ

6.1 Phương trình cơ bản

AgBr + hv → Ag + Br

„ Dùng DD hiện hình và DD định hình để xử lý kính ảnh

„ Thu được quang phổ là các vạch phổ màu đen

6.1 Phương trình cơ bản

6.1 Phương trình cơ bản

Phủ gelatin (chứa AgBr)

„ Đối với thiết bị quang phổ đo được Iλ, bằng lý thuyết và thực nghiệm, tìmđược pt Lomaskin – Schraibo:

I λ = a.C b

với C

6.1 Phương trình cơ bản

6.1 Phương trình cơ bản

) (

k C

lg

b S

C lg

b a

lg

S

) C

a lg(

I

lg

S

) (

C

a

I

bb

∗∗ +

γ

=

⇒

γ + γ

=

⇒

γ

= γ

C a I

1 b

C

a

k C

lg

b

Iλ và C tuyến tính

S và lgC tuyến tính

„ Để loại trừ phổ nền khi xác định độđen S của vạch phổ phân tích:

„ Đánh giá bằng quan sát trực tiếp trên

PP so sánh

I λ

I λ (mẫu)

„ Nguyên tắc: số vạch phổ của ntố xuấthiện càng nhiều khi nồng độ của nócàng lớn.

định của ntố trong mẫu, thì có một sốvạch phổ xuất hiện tương ứng

PP hiện vạch

C3 – 0,01 4 vạch rõ + 287,330

C4 – 0,05 5 vạch rõ + 247,438

C5 – 0,1 6 vạch rõ + 239,361

Mẫu 261,420-280,200-293,306

„ Để hạn chế sai số, khảo sát tỉ lệcường độ cặp vạch phân tích:

trong mẫu do thêm vào hoặc có sẵntrong mẫu gọi là chất nền hay ntốnền)

6.3 PP quang phổ định lượng

6.3 PP quang phổ định lượng

bXb

bSS

bXb

C

C

".

a

'

a )

SS (

I

) X (

I

C

".

a )

SS (

I

C '.

a )

X (

I

C a I

6.3 PP quang phổ định lượng

X

bX

C lg

b const

lg )

SS (

I

) X (

I lg

C

const )

SS (

I

) X (

λ

6.4 PPQP định lượng chụp ảnh

X

C lg b const

lg )

SS (

I

) X (

I lg

) SS (

I

) X (

I lg )

SS (

S )

X ( S S

) SS (

I lg

) SS (

S

) X ( I

lg

) X ( S

I lg S

λ λ

6.4 PPQP định lượng chụp ảnh

const C

lg k

S

C lg

b const

lg

⇒

+ γ

= Δ

⇒

III

PHỔ HẤP THU

NGUYÊN TỬ

„ Chuyển chất nghiên cứu Me sang trạng thái nguyên tử tự do bằng cách phun mẫu dạng aerozon vào nguồn cung cấp nhiệt

độ cao → nguyên tử hóa mẫu.

„ Me trong hợp chất dạng MeX bị nhiệt phân: MeX ↔ Me + X

„ Chiếu chùm bức xạ có những λ xác định vào đám hơi nguyên tử Me → Me hấp thu năng lượng bức xạ → tạo ra phổ hấp thu nguyên tử.

1.ĐIỀU KIỆN TẠO PHỔ HẤP THU

2 PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ

„ Nguyên tử không hấp thu tất cả các bức

xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ → hấp thu chọn lọc.

„ Quá trình hấp thu chỉ xảy ra với:

… Các vạch phổ nhạy

… Các vạch phổ đặc trưng

… Các vạch phổ cuối cùng của nguyên tố.

→ quá trình hấp thu và phát xạ ngược nhau.

2 PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ

Sodium Spectrum Emission and Absorption

CƯỜNG ĐỘ VẠCH PHỔ HẤP THU (D λ ):

trong khoảng nồng độ nhỏ của Me

Định luật Lambert – Beer

2 PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ

„ Có cấu trúc như các vạch phổ phát

xạ tương ứng

phổ phát xạ → độ rộng vạch phổhấp thu lớn hơn độ rộng vạch phổphát xạ tương ứng

3 CẤU TRÚC VẠCH PHỔ HẤP THU

Gồm 4 bộ phận chính:

„ Nguồn phát bức xạ: Phổ biến nhất là đèn cathod lõm.

„ Phương tiện nguyên tử hóa: trong các máy quang phổ hấp thu thường là ngọn lửa kèm với

lò graphite để tăng độ nhạy của phương pháp.

„ Bộ phận tạo đơn sắc: cách tử nhiễu xạ làm phần tử tán sắc Khe vào nhận ánh sáng từ phía ngọn lửa, khe ra có lắp tế bào quang điện.

„ Thiết bị ghi phổ: dòng quang điện nhận được

4 Thiết bị phân tích phổ hấp

thu nguyên tử

Flame Atomic Absorption

Light Source Detector

Sample Compartment

A hollow cathode lamp for Aluminum (Al)

Đèn cathode rỗng:

Đèn cathode rỗng:

- Nguyên tắc hoạt động:

- Áp điện thế 300V và cường độ dòng 5-20mA

→ Ion hóa khí trơ trong đèn

5 Phân tích định lượng

„ Cơ sở của phép đo:

„ Lg(I 0 /I): đại lượng đặc trưng cho năng lượng tia sáng bị mất đi → cường độ vạch phổ hấp thụ

K'.L.N I

I lg

„ C lớn → 0<b<1 → D λ = K’.L.k.C b (D λ không tuyến tính với C)

5 Phân tích định lượng

„ PP đường chuẩn:

5 Phân tích định lượng

D λ

D λ (mẫu)

„ PP thêm chuẩn:

5 Phân tích định lượng

D λ

„ Xác định hơn 70 nguyên tố (Mg, Zn, Cu,

Pb, Fe, Ni, Hg, Cd, Au,…) trong hợp kim, kim loại, khoáng vật…với hàm lượng thấp.

„ Ưu điểm:

… Điều kiện kích thích phổ tương đối dễ dàng, độ chọn lọc cao hơn quang phổ phát xạ do số vạch cộng hưởng không lớn.

… Giới hạn phát hiện cao (10-5-10-6%),

6 Ứng dụng

„ Hạn chế:

ở vùng tử ngoại xa như C, P, halogen

hòa tan mẫu, không thể xác địnhđồng thời nhiều nguyên tố

6 Ứng dụng