CHÆ SOÁ KHUÙC XA
1
1
QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ
(A.A.S - Atomic absorption spectrophotometry)
PHAÂN TÖÛ
HAÁP THU PHAÙT XAÏ
UV-VIS F.S
I.R
NGUYEÂN TÖÛ
HAÁP THU PHAÙT XAÏ
A.A.S. A.E.S
A.F.S
I.C.P
2
MOÂ HÌNH NGUYEÂN TÖÛ
3
• Hấp thu nguyên tử là một quá trình lý hóa liên quan tới sự
hấp thu ánh sáng bởi các nguyên tử tự do của một nguyên tố
ở bước sóng cộng hưởng đặc trưng cho nguyên tố đó.
• Phổ hấp thu nguyên tử là phổ vạch (của phần lớn các
nguyên tử trong hệ thống tuần hoàn) khác với phổ hấp thu
phân tử là phổ liên tục.
• Phổ hấp thu nguyên tử có được là do sự thay đổi trạng thái
năng lượng của điện tử hoá trị trong nguyên tử.
• Trong phổ nguyên tử năng lượng phát xạ bằng đúng năng
lượng kích thích ( nghĩa là BX = KT ) (khác với phổ phân tử)
• Mỗi nguyên tử có vạch cộng hưởng đặc trưng, đó là vạch
bức xạ ứng với sự chuyển mức năng lượng từ mức thấp
nhất của trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản.
QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ
(A.A.S - Atomic absorption spectrophotometry)
4
THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR
THUYẾT LƯỢNG TƯÛ
• Mỗi điện tử của nguyên tử phân bố trên một
qũy đạo mang một mức năng lượng nhất định
khác biệt nhau, biểu thị bởi các số lượng tử : n, l,
m, s.
• Do đó hai điện tử của cùng một nguyên tử
không thể đồng thời có cùng một mức năng
lượng hay nói cách khác có cùng số lượng tử
giống nhau (khác nhau số lượng tử spin s).
CHÆ SOÁ KHUÙC XA
2
5
SỐ LƯỢNG TỬ
Tên gọi Ký
hiệu
Giá trị Danh hiệu Ví dụ
Số lượng
tử chính
n 1, 2, 3, 4, ... Lớp chính K, L,
M, N, ...
3
Số lượng
tử phụ
l 0, ..., n-1 Lớp phụ s, p, d,
f, ...
0, 1, 2
Số lượng
tử từ
m -l , .. 0 ..., l -2, -1, 0,
1, 2
Số lượng
tử spin
s -1/2, +1/2 -1/2, +1/2
6
QUÁ TRÌNH HẤP THU VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
7
THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR
THUYẾT LƯỢNG TỬ
11
23
Na
1s2 2s2 2p6 3s1
hn
8
285
330
589
Kích thích Phát xạ Bước sóng (nm)
Năng
lượng
(eV)
THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR
THUYẾT LƯỢNG TỬ
CHÆ SOÁ KHUÙC XA
3
9
Các nguyên tố á kim và phần lớn các nguyên tố phi
kim, khoảng năng lượng E0-1 khá lớn nên chỉ có các
photon có năng lượng lớn nằm ở trong vùng UV chân
không và trong vùng tia X mới đủ để kích thích
Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (Fe, Zn, Cu, Pb, Hg,
Mg, Mn...) có các điện tử hóa trị liên kết lỏng lẻo với hạt
nhân và chúng có thể bị kích thích bởi các photon có
bước sóng ở vùng 190 – 900 nm
10
11
Phương trình Boltzmann: tỉ lệ mật độ dân số nguyên tử ở
trạng thái kích thích trên mật độ dân số nguyên tử ở trạng
thái cơ bản
Quá trình hấp thu nguyên tử
trạng thái cơ bản trạng thái kích thích.
Quá trình phát xạ nguyên tử
trạng thái kích thích trạng thái cơ bản.
kTE
eggNN /
0101 ).(
Tk
E
e
N
N.
0
1
0
1
N
N
= 1 -
Tk
E
.
0
1
N
N
<<< 1
12
Nguyeân
töû Böôùc soùng
haáp thu (nm) N
1
/ N
0
2000
o
K 4000
o
K
Na 589,0 9,86x10
- 6 4,44x10
- 3
Ca 422,7 1,21x10
- 7 6,03x10
- 4
Zn 213,9 7,31x10
- 15 1,48x10
- 7
CHÆ SOÁ KHUÙC XA
4
13
- Về mặt định tính, phổ hấp thu nguyên tử đơn giản
và đặc hiệu hơn phổ phát xạ nguyên tử, vì trong
phổ phát xạ nguyên tử thường gặp sự giao thoa
ánh sáng do các nguyên tử khác.
- Về mặt định lượng, phổ hấp thu nguyên tử nhạy
hơn phổ phát xạ nguyên tưû
14
Trong QP PXNT (AES): cơ bản giống như quang phổ hấp
thụ nguyên tử, điều khác nhau là không cần đến nguồn
sáng. Một số nguyên tử trong ngọn lửa được kích thích lên
các trạng thái kích thích do va chạm với các nguyên tử
khác. Các nguyên tử bị kích thích phát ra các bức xạ đặc
hiệu để trở về trạng thái cơ bản, cường độ bức xạ ở bước
sóng cộng hưởng đặc trưng của nguyên tố tỉ lệ với nồng
độ của nguyên tố trong mẫu.
QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
(Quang kế ngọn lửa)
(A.E.S - Atomic Emission spectrophotometry)
15
QUANG KẾ NGỌN LỬA
Mẫu ở dạng dung dịch nhờ một máy bơm được phun
sương vào ngọn lửa đốt cháy bởi hỗn hợp khí đốt và không
khí (Oxy). .
Khí ñoát
Khoâng khí
Dung dòch
Kính loïc Detector
Keát quûa
Tia sáng phát xạ (vạch cộng hưởng của nguyên tử) sau
khi qua kính lọc đã loại đi tia sáng nhiễu từ ngọn lửa (chỉ
cho qua vạch cộng hưởng đi qua)
16
Trong QP HTNT (AAS): mẫu dưới dạng lỏng được hút vào
ngọn lửa có nhiệt độ từ 2.000- 3.000 0K. Mẫu được nguyên
tử hóa (bị phá vỡ thành nguyên tử) trong ngọn lửa, giống
như được đựng trong cốc đo của một máy quang phổ qui
ước, mật độ dân số nguyên tử đa số ở trạng thái cơ bản.
Nguồn sáng phát ra tia cộng hưởng của nguyên tố cần định
lượng được chiếu qua ngọn lửa để gây ra hiện tượng hấp
thu.
QUANG PHOÅ HAÁP THU NGUYEÂN TÖÛ
(A.A.S - Atomic absorption spectrophotometry)
CHÆ SOÁ KHUÙC XA
5
17
MAÙY QUANG PHOÅ HTNT (A.A.S)
Khí ñoát
Khoâng khí
Dung dòch
Caùch töû Detector
Keát quûa
H.L
Tia coäng
höôûng Io
Tia coäng höôûng It
QPHTNT là máy đo
độ hấp thu của
nguyên tử. Phổ hấp
thu NT chỉ có quá
trình nguyên tử hóa
mầu và quá trình
hấp thu
18
MAÙY QUANG PHOÅ HTNT (A.A.S)
(3) Buồng
nguyên tử hóa
mẫu bằng ngọn
lửa
(1) Bộ hút mẫu (2) Đèn nguồn
(Fe, Zn, Cu, Pb, Hg)
(4) Đèn nhân quang điện (Photo
Multiplier Tube – PMT)
19
MAÙY QUANG PHOÅ HTNT (A.A.S)
www.fisica.unam.mx/liquids/index.php?option=c
20
MÁY QUANG PHỔ HTNT (A.A.S)
(1) (Đèn cathod lõm)
1. Đèn Hollow-cathod (cathod lõm): do không có
một bộ tạo đơn sắc nào có thể cho độ rộng của
vạch nhỏ hơn 10-3 nm nên phải sử dụng đèn
Hollow-cathod có chứa nguyên tố cùng lọai với
nguyên tố bị phân tích và tạo ra vạch cộng
hưởng có tần số đúng.